一種用于預應力工程的電磁式限位器及限位方法

李光鑫

（中鐵十九局集團廣州工程有限公司，廣東廣州 511458）

0 引言

現代工程建設中，后張法預應力施工占據重要地位[1]，能發揮出工具錨夾片的夾持作用，以便順利將預應力鋼絞線穿出錨頭，此過程中預先設置在工作錨內的鋼絞線也將協同運行，即同步被拖出，從而實現對鋼絞線的張拉處理。完成張拉作業后，千斤頂回油過程中同步發生鋼絞線回縮現象，此后工作錨夾片發揮作用，將鋼絞線有效鎖定。為確保鋼絞線被順利拖回，必須加強對退位行程長度的控制[2]，根據現階段的工程技術水平，通常在千斤頂和工作錨之間采取處理措施，通過增設限位板的方式調控退位行程長度。

1 防回縮預應力鋼絞線張拉裝置

限位板設置特定深度的凹槽，可控制工作錨夾片的退位行程。如凹槽偏淺，在工作錨夾片退位過程中將受到限位板的阻礙，導致退位行程較短，不具備徹底退出錨孔的能力，此時鋼絞線依然存在夾持力，該夾持力對張拉作業的影響較為明顯，易引發斷絲等質量問題；存在啃絲現象時，產生的鋼屑會進入工作錨夾片壓紋內，嚴重影響夾片的錨固效果，易出現滑絲現象，相較于正常狀態而言，鋼絞線的回縮量明顯增加，預應力損失偏大。如凹槽偏深，則會出現退位行程超長的情況，鋼絞線的回縮量偏大，施工效果偏離預期，也將出現張拉失效問題。

根據現有技術水平，限位器凹槽深度的控制主要通過調整鋼絞線外徑尺寸的方式實現，但該方式存在明顯的局限性，實際張拉過程中工作錨夾片啃絲問題并未得到徹底地解決[3]。鑒于此，提出具有防回縮特性的張拉裝置，具體組成包含工作錨和工具錨兩部分，前者設置適量工作夾片，后者包含合適規格的工具夾片，兩者間配置千斤頂，并在千斤頂臨近工作錨的一側配置限位板。此方式的突出特點是限位板設有開孔，其中增設了防回縮板，此時鋼絞線按照“工作錨→防回縮板→限位板→千斤頂→工作錨”的方式依次穿入，并對防回縮板和限位板的配置方式加以優化，在兩者間增設彈性元件。新型應力鋼絞線張拉裝置可靠性良好，內部結構組成較為簡單，在減少預應力損失方面具有良好表現。需注意的是，由于凹孔深度不足，雖然增設了彈性元件，但其應用效果相對有限，防回縮板的阻擋作用依然較為明顯，工作錨夾片退位行程偏小的問題未得到有效解決，啃絲情況難以完全避免。

2 電磁式限位器及活動板構成

圖1 電磁限位器

圖2 活動板

如圖1 所示，電磁限位器的組成包含：預應力構件、工作錨、限位腔體（內部設置動圈）限位板（動圈限位板由活動板和限位線圈共同組成）、活動線圈、固定線圈、千斤頂、工具錨、鋼絞線，工作錨中設置工作錨夾片，類似的，工具錨內則設置工具錨夾片。限位器腔體前端與工作錨連接，后端與千斤頂連接，鋼絞線在夾片作用下分別夾持在工作錨、工具錨中。本設計中，鋼絞線4 根，活動板依次設置4 個穿線孔（圖2）。

3 預應力工程中的電磁式限位器特征

此裝置的主要特征是配置4 根鋼絞線，同時與之相對應的穿線孔數量也是4 個。根據電磁式限位器的結構組成以及特征，確定具體操作流程。

（1）固定線圈、活動線圈及限位線圈通電，在此條件下將形成磁場，使三者形成緊密貼合的關系，此時活動板隨之改變姿態，確保工作錨夾片有足夠的退位空間。

（2）啟用千斤頂，正式進入張拉環節。

（3）伴隨張拉作業的持續推進，當實際張拉量提升至設計值后即可暫停，調整活動線圈的正負極，磁場由相吸轉為相斥，推動活動板運動，在其作用下推動工作錨夾片，使其進入工作錨內。

（4）千斤頂回油，此過程中鋼絞線被鎖定在工作錨內，結束整個錨固作業。

按照上述流程實際操作，從所得結果來看，由于得到了限位器的支持，鋼絞線的回縮量可以控制在合理范圍內，通常在2 mm內，比規定的最大6 mm 更小，表明鋼絞線回縮量表現良好，該電磁式限位器具有可行性。

4 電磁式限位器的主要缺陷及處理措施

4.1 連接器脫落的原因

（1）工作夾片上的絲牙未依據規范完成高精度加工作業，夾片與鋼絞線雖然存在握裹力但較微弱，導致連接器脫落。

（2）部分夾片與錨板的尺寸精度偏低，安裝時匹配效果較差，難以構成有機整體，不利于后續預應力施工。

（3）作業人員專業水平不高，連接器安裝后未與錨墊板形成緊密貼合的關系，兩者間形成楔形縫隙。

4.2 連接器脫落處理方法

結束張拉作業后，對相應孔道注漿，并檢測該處漿體的強度情況，當其提升至設計值后即可鑿除連接器的混凝土，以便全面檢查擠壓錨的質量，若存在受損情況則及時換新。經過拉脫后，易導致前一孔的鋼絞線受損，其實際直徑小于設計值，對此可以新增連接器和限位板，用螺絲固定工作夾片。結束前一孔的張拉作業后，用清水深度清理鋼絞線，且鑿毛期間產生的垃圾也要得到有效清理，向連接器錐孔和工作夾片處均勻涂抹適量柴油，設置工作夾片后再利用打緊器穩固，充分發揮限位器和連接器的共同作用，實現對工作錨的限位處理。

更換鋼絞線，安裝至連接器上，通過焊接的方式恢復被割斷的鋼筋，此過程伴有焊渣飛濺情況，需使用薄鐵皮遮蓋鋼絞線。張拉端配置25 t 千斤頂，利用該裝置張拉至10%后暫停，將各鋼絞線拉緊并旋緊螺栓，再用250 t 千斤頂張拉，直至完成整個張拉作業。千斤頂進油應緩慢均勻，不可在某個時段大幅度變更進油量，張拉期間做好檢測與控制工作，保證張拉力和鋼絞線的伸長量都能夠滿足要求，結束張拉后暫不退出千斤頂，應給予2 h的持續性觀察，若此過程中錨固情況無異常，則退出千斤頂。

4.3 預防措施

做好錨固性能力學實驗，定期檢測錨板硬度，發現問題及時并妥當解決，可在既有實驗或檢測頻率的基礎上增加10%，縮短單次實驗或檢測的間隔時間。施工前組織技術交底，保證每位員工都能夠掌握張拉技術要點，帶著責任心完成自身職責內的工作。加強培訓，促進施工人員持續提升自身的綜合水平。做好張拉前的準備工作，使用25 t 穿心頂預拉10%，目的在于保證鋼絞線受力的均勻性，隨后再用250 t 千斤頂正式張拉。

5 結束語

本文提出的限位器在傳統形式上實現了升級，充分發揮出固定線圈、活動線圈及限位線圈的作用，可形成具有吸引力的磁場，以便工作錨夾片有充足的退位空間，保證退位行程的合理性。千斤頂張拉期間的啃絲問題得到有效解決，預應力錨口損失相對較小；結束張拉后，調整活動線圈的正負極，從而構成具有相斥特性的磁場，通過活動板的作用帶動工作錨夾片運行，使其進入工作錨內，期間鋼絞線的回縮量得到有效控制，避免了鋼絞線回縮量過大問題。