前卡式千斤頂與后卡式千斤頂在預應力張拉中的使用對比

仲智濤

(柳州市橋廈工程管材有限公司, 廣西柳州 545112)

預應力施工技術經過不斷地發展，正朝著自動化、節能方向前進。就張拉設備而言，智能數控張拉系統早已幾乎取代了傳統手動張拉模式，前卡式[1]千斤頂(以下簡稱前卡千斤頂)也越來越多應用于預應力橋梁施工中，與普通的后卡式[1]千斤頂(以下簡稱后卡千斤頂)相比，它最大的優點就是能節省鋼絞線。隨著前卡千斤頂在實際過程中不斷地使用及改進，其產品結構、性能越來越成熟，但同時也存在一些不可忽視的問題，本文通過對前卡千斤頂與后卡千斤頂在預應力張拉施工中的使用對比，將對前卡千斤頂的優點與局限性進行探討。

1 千斤頂結構對比

前卡千斤頂與后卡千斤頂結構類似，兩者均為液壓穿心式，后卡千斤頂在張拉時將工具錨板及工具夾片放置在整個千斤頂的后端(一般是活塞端，如圖1所示)；而前卡千斤頂是將工具錨板及工具夾片(已組成自動工具錨)放置在千斤頂內盡量靠前的位置(一般是穿心套，如圖2所示)。因為前卡千斤頂的工具錨是放置在千斤頂內，所以它將會比同規格的后卡千斤頂外徑要大很多，為了結構的緊湊，目前絕大多數的前卡千斤頂都是張拉時“活塞不動，油缸動”。

圖1 后卡千斤頂結構示意

圖2 前卡千斤頂結構示意

2 鋼絞線束預留量對比

由前卡千斤頂的結構特點決定了它張拉時所需預留的鋼絞線L比后卡千斤頂的要短得多，而預留的鋼絞線在張拉結束后除錨固部分外幾乎整束都是要切掉的，白白浪費材料。通過粗略計算：后卡千斤頂需預留鋼絞線600～800mm，而前卡千斤頂僅需預留鋼絞線250～300mm，使用前卡千斤頂張拉每孔可節省鋼絞線約420mm，而直徑φ15.2mm的鋼絞線質量為1.1kg/m，則每孔可節省鋼絞線約0.46kg，這對于整束鋼絞線、整片梁乃至整個工程來說節省量是很可觀的。

3 張拉施工操作流程對比

前卡千斤頂采用自動工具錨，自動工具錨由工具錨板和工具夾片以及其它附屬配件組成，它可以同時自動完成鋼絞線束的穿孔、工具夾片的安裝、工具夾片的敲緊，張拉結束后可自動退出工具錨板和工具夾片。使用時，先將整個自動工具錨裝入前卡千斤頂內，使之與前卡千斤頂形成一個整體，然后將整臺前卡千斤頂連同自動工具錨一同對準已經裝好工作錨板、工作夾片及限位板的鋼絞線束，即可完成裝頂過程。張拉結束后回頂，可直接將整臺前卡千斤頂連同自動工具錨從鋼絞線束抽出，完成該孔道的張拉，如若無需更換工具錨，則可直接用于下一個同孔道的穿束、張拉。整個操作過程非常方便。而后卡千斤頂張拉前都要對每個孔位進行單獨安裝工具夾片，之后依次敲緊，操作繁瑣。由于前卡千斤頂與后卡千斤頂現在均安裝有位移傳感器配并合智能泵站使用，張拉過程中無需人工測量活塞伸長量，因此早期前卡千斤頂張拉時活塞靠孔道端不方便測量伸長量的問題已經得以很好的解決(表1)。

表1 后卡千斤頂與前卡千斤頂張拉操作流程對比

備注：1處表示如下一個張拉孔位與當前孔位一致，則無需再進行該步驟操作；“●”表示進行該步驟；“○”表示省略該步驟。

4 前卡千斤頂與后卡千斤頂外形及重量對比

前卡千斤頂在外形及重量上，都要比同規格的后卡千斤頂的要大很多，這在一定程度上將影響施工的操作，尤其是大噸位的前卡千斤頂。根據以往實際使用情況看，在200t位及以下小噸位、小孔位的前卡千斤頂施工安裝速度遠遠大于同規格的后卡千斤頂；在250t位左右的千斤頂中，前卡千斤頂施工操作速度與后卡千斤頂差不多或者稍慢；300t及以上大噸位的前卡千斤頂施工操作速度比同規格的后卡千斤頂要慢。隨著噸位、孔位的增加，前卡千斤頂的施工操作速度將變得越來越慢，這種情況不僅與千斤頂的外形、重量有關，更重要的是與鋼絞線束及錨具孔位的密集程度有關，鋼絞線越多，錨具孔位越多、越密集，前卡千斤頂的穿束將變得越來越困難(表2)。

表2 后卡千斤頂與前卡千斤頂外形尺寸重量對比

備注：以上后卡千斤頂與前卡千斤頂均為已配備位移傳感器的智能千斤頂。

5 產品加工成本對比

從表2中很明顯看出：制作前卡千斤頂用的原材料要比同規格的后卡千斤頂多，再加上前卡千斤頂在使用時工具錨板與工作錨的距離很近，工具錨板與工作錨板的孔位一一對應、孔距也幾乎一致，才能保證張拉順利進行，否則將容易出現夾片滑絲等問題發生，因此前卡工具錨板孔距容差小，孔數越多，要求越高，同時它對材料的選擇及處理工藝都要比普通工具錨板要求嚴格得多；而后卡千斤頂因在使用時工具錨與工作錨還有一段不小距離，因此其工具錨板孔距容差大，加工精度要求較前卡千斤頂的小，材料及加工工藝要求不高，成本較低。

6 張拉空間要求對比

如圖3所示，千斤頂要能正常張拉施工，除了滿足張拉力要求外還應滿足外形尺寸的要求。當滿足φD/2

圖3 千斤頂張拉安裝空間示意

6.1 在千斤頂徑向空間小的環境中張拉

對于孔道距離小的梁如小箱梁，后卡千斤頂因其外徑較小而更能適應該工況使用；前卡千斤頂尤其是大噸位前卡千斤頂在該工況下相對來說使用更加困難，只有小噸位的前卡千斤頂可能才滿足小箱梁的小孔距孔道張拉。但是對于像T梁等有孔距較大的空間，前卡千斤頂也能方便使用。

6.2 在千斤頂軸向狹小空間中的張拉

前卡千斤頂需要預留的鋼絞線短，又因具有連續遞進的重復張拉性能[3]，因此很適用于后卡千斤頂很難操作的軸向狹小空間張拉[4]，尤其適用于軸向狹小空間的連續梁多次連續張拉。圖4所示為某工程連續梁，最大軸向空間僅0.9m，空間太小，后卡千斤頂已經不便于張拉施工，采用前卡千斤頂更能適應該工況的施工，可達到很好的效果。

圖4 前卡千斤頂在軸向狹小空間的使用

7 夾片滑絲處理

在張拉過程中工作夾片產生的鋼絞線滑絲，后卡千斤頂和前卡千斤頂的處理方法基本一致：先將千斤頂活塞縮回復位，后卡千斤頂取出工具錨板和工具夾片后把千斤頂從鋼絞 線束取出，前卡千斤頂直接抽出千斤頂，最后用單孔前卡千斤頂[5]對鋼絞線束逐根放張或補張。如果前卡千斤頂工具錨無法正常自動松開退出，處理起來就相對麻煩：工具錨板和工具夾片都在千斤頂內部，只能拆卸自動工具錨的附屬配件后才能將錨具和千斤頂取出，最后才能按常規方法逐根鋼絞線放張或補張等處理。

8 結束語

(1)前卡千斤頂比后卡千斤頂節省鋼絞線。

(2)前卡千斤頂比同規格的后卡千斤頂制作成本高。

(3)小噸位前卡千斤頂比同規格后卡千斤頂張拉施工操作速度快；大噸位的則相反，因為噸位規格越大、孔位越多，越不好穿鋼絞線束。

(4)前卡千斤頂采用自動工具錨，安裝或更換工具錨比后卡千斤頂用的工具錨方便，它具有連續遞進的重復張拉性能。同時自動工具錨對每個工具夾片的自動敲緊力度很均勻，更利于標準化施工。

(5)前卡千斤頂外徑比同規格后卡千斤頂要大，因而對徑向空間要求較為嚴格，很多徑向空間小的箱梁將會很難安裝使用，它更適合用于徑向空間充裕的T梁。

(6)前卡千斤頂很適用于后卡千斤頂很難操作的軸向狹小空間張拉，尤其適用于軸向狹小空間的連續梁多次連續張拉。

(7)對于夾片滑絲的處理，前卡千斤頂處理起來比后卡千斤頂的相對麻煩。

對于前卡千斤頂產品設計、改進，以后應該朝產品輕量化方向出發，同時對大孔位前卡千斤頂的施工操作尋找更簡單快速的方法，再進一步結合智能張拉技術，前卡千斤頂將會越來越多被采用，具有很大的市場。