淺析二次張拉鋼絞線豎向預應力錨固系統

吳小陸 許斌

（中鐵大橋局集團第三工程有限公司，廣州 花都 510800）

淺析二次張拉鋼絞線豎向預應力錨固系統

吳小陸 許斌

（中鐵大橋局集團第三工程有限公司，廣州 花都 510800）

通過采用二次張拉豎向預應力鋼絞線錨固系統在工程上的施工實例，初步介紹了豎向預應力采用二次張拉鋼絞線的設計及施工工藝，總結了二次張拉鋼絞線豎向預應力的施工工藝和技術要點。通過工程實例，實踐證明了二次張拉豎向預應力鋼絞線錨固系統施工工藝在工程中的可行性，尤其是二次張拉鋼絞線基本無回縮產生，達到了低回縮、高效率的目的，產生的較好的經濟效益和施工簡易性，確保了工程后期運營質量。

豎向預應力；錨固系統；二次張拉；鋼絞線

1 工程概況

騮崗涌特大橋位于廣州市番禺區東涌鎮境內，起于 K1+481.000，終于 K2+717.000，橋梁總長1236m，為本項目跨越騮崗水道的一座特大型橋梁。騮崗涌為沙灣水道的分支流，下游與欖核河、西樵水道匯合流入蕉門水道。橋梁中心線與水流方向斜交角225°，距上游沙灣水道約8.0km，距下游蕉門水道匯合點處8.3km。

騮崗涌特大橋國道主干線廣州繞城公路南環段騮崗涌特大橋主橋為連續鋼構橋，跨徑布置為75m+130m+75m，主梁采用C55砼，半幅橋寬16.25m，采用單箱單室箱型斷面，其中箱寬7.8m，兩側翼緣板懸臂長4.225m，主梁根部梁高7.5m，跨中及邊跨端部梁高3.2m。

主梁按預應力構件設計，采用三向預應力體系，包括縱向預應力、橫向預應力和豎向預應力。其中，豎向預應力摒棄傳統的精軋螺紋鋼YGM錨固體系，采用新型的二次張拉低回縮鋼絞線豎向預應力錨固系統的施工工藝，達到了預期效果。

2 新型錨固系統特點

二次張拉低回縮鋼絞線豎向預應力錨固系統是一種新型的預應力筋錨固體系，不同于傳統的精軋螺紋鋼YGM錨固體系，也不同于夾片式鋼絞線錨固體系，它具有其自身的特點，只要在施工中掌握相應的施工要點，就能確保發揮這一新型錨固體系的優勢，從而確保豎向預應力（含中短預應力束）永久應力穩定可靠，做到孔道壓漿密實飽滿，達到提升橋梁安全性能的目的。

3 新型錨固系統工藝

3.1 新工藝簡介

鋼絞線預應力筋二次張拉低回縮工藝是針對中短預應力束錨固系統在張拉放張后，產生的回縮對預應力系統永存預應力損失過大的工況專門研究開發的一種新型鋼絞線低回縮高效率的預應力錨固系統。它錨固鋼絞線的錨固理論錨固回縮值小于1mm，預應力損失很小，是目前中短束預應力筋有效永存預應力損失最小的錨具品種之一。

3.2 舊工藝的缺陷

在一些橋梁的實際調查中發現，常有豎向預應力筋永存預應力不到位的情況，甚至在施工完成以后，有的預應力筋內無預應力。同時由于箱梁橋高度有限，對施工要求高，稍有不慎，豎向預應力可能會損失過半，這對箱體的受力是極為不利的。

從大量的實際施工橋梁調研中發現，主要問題是豎向預應力采用的精軋螺紋鋼YGM錨固體系豎向預應力存在如下缺陷：

3.2.1 放張時存在鋼筋回縮損失，主要原因在于鋼筋上的螺紋與螺母間隙及變形、螺母與墊板的接觸面存在夾角，導致實際回縮量損失大大超出規范。上述特點往往導致豎向預應力效果差。

3.2.2 精軋螺紋鋼YGM錨固體系由于力筋是剛性索，對施工安裝錨固螺母、預應力粗鋼筋、錨墊板三者安裝精度要求相當高，否則造成放張時錨固螺母擰不到位，是傳統錨固體系永存預應力極難保證穩定，且易發生隨即變化的一個重要原因。

3.2.3 在實際工程中，精軋螺紋鋼被拉斷的現象也時有發生，精軋螺紋鋼一旦拉斷，無法補救，危害也很大。

3.2.4 豎向預應力筋普遍存在壓漿質量不好，管道壓漿不密實等通病存在，也為傳統錨固系統預應力損失留下了后患。

3.3 新工藝的形成

箱梁橋腹板的豎向預應力是為控制箱梁橋腹板開裂而設計的，許多專家、學者的文獻也都強調了豎向預應力在箱梁橋結構中的顯著作用。工程實例也證實：沒有設置豎向預應力的箱梁腹板開裂更加明顯，甚至在施工期間就出現了裂縫；有的雖然設置了豎向預應力，但由于預應力損失大，管道壓漿不密實，以及溫度應力、混凝土的收縮和徐變等諸多因素，仍然不能抑制腹板斜向裂縫的出現。

中交公路規劃設計院曾對建成的部分大跨徑預應力混凝土連續梁、連續剛構等連續梁式橋進行了調查，結果表明預應力混凝土連續梁式橋存在的突出問題是混凝土結構開裂。而縱向預應力束布置和豎向預應力的大小對箱梁橋腹板斜裂縫的控制等起著主要作用。

針對精軋螺紋鋼YGM錨固體系存在的缺陷，將二次張拉預應力錨固體系應用于箱梁橋腹板，作為豎向預應力，使豎向預應力筋預應力效率大大提高，預應力損失很小，時效松弛應力損失也遠遠小于精軋螺紋鋼力筋，加上壓漿工藝的優化改進，孔道壓漿密實飽滿，粘結握裹力好，克服了精軋螺紋鋼YGM錨固體系存在的不足。同時，工程造價同比降低，工程安全性卻明顯提升。

3.4 新工藝優勢及應用

二次張拉低回縮鋼絞線豎向預應力錨固系統低回縮、永存預應力損失小的顯著特點，為廣泛應用于大跨度預應力混凝土連續梁、連續剛構、剛構--連續組合體系等橋梁豎向預應力提供了理論依據，從而克服傳統的精軋螺紋鋼YGM錨固體系回縮大導致永存預應力損失大的缺陷。

二次張拉鋼絞線低回縮錨具在施工中還可以根據工程特殊需要，方便準確調整預應力筋的實際有效永存預應力，它的這一特性可廣泛應用于各種試驗、實驗結構中，還可應用于鐵路梁橫張預應力筋結構、斜拉索塔身周向、橫向預應力筋結構、邊坡錨固預應力筋結構及其他各種較短束預應力筋結構中，限于篇幅，本文僅對二次張拉鋼絞線豎向預應力錨固系統進行淺析，以作探討。

4 新型錨固系統施工

4.1 新工藝結構原理

二次張拉低回縮鋼絞線豎向預應力錨固系統由固定端墊板、P錨、固定螺旋筋、鋼絞線、波紋管、張拉端墊板、張拉端錨具和張拉端螺旋筋組成。固定端墊板、張拉端墊板組件和混凝土共同構成了承力架構，P錨固定鋼絞線。

工作錨環設計成外圓全螺紋，軸向布置若干個錐孔，錨環外螺紋與支承螺母相連接，夾片軸向安裝在錨環錐孔內。

第一次張拉鋼絞線至張拉設計控制荷載，放張時，夾片自動跟進夾緊鋼絞線進行自錨固；第二次將工作錨環通過連接桿整體張拉至設計荷載值，向張拉端墊板側擰緊支承螺母，放張后，錨環由支承螺母支承在張拉端墊板上，預應力筋無回縮產生，從而消除第一次張拉鋼絞線錨具回縮值，達到提高預應力效率的目的。

4.2 第一次張拉安裝

首先應了解工程設計中對預應力束的張拉要求，例如每束預應力筋鋼絞線的根數、標準強度、橫截面積數值、控制應力、要求的張拉伸長量值、錨具的回縮值等，然后根據標定后的"油壓值-張拉力"標定值確定控制應力的油壓值。

待養護齡期滿足設計要求后，準備第一次張拉工作。將工作錨環自鋼絞線束端部套上，并推至錨墊板處，對準止口固定；安裝工作錨環、夾片；安裝限位板，限位板應按錨板尺寸設計，與錨板的孔相對應配合；安裝千斤頂，將千斤頂前端蓋支承口套在限位板的外面，這時千斤頂即可同軸對中；將工具錨安裝在活塞端部的支承止口上。

按照一般低松弛鋼絞線預應力的張拉工藝完成對豎向預應力的第一次張拉，第一次張拉放張后，由夾片進行自錨固。

4.3 第二次張拉安裝

根據預應力張拉施工方案要求，檢查第一次張拉施工是否按照規定完成，檢查第一次張拉施工是否達到錨固質量要求，如符合要求，方可進行二次張拉，否則，應采取措施按照規范要求對第一次張拉進行檢查，使第一次張拉合格。

第二次張拉安裝時按照順序安裝張拉支架、連接套、張拉桿、定位墊板和連接螺母，將工作錨環進行整體拉起，達到設計預應力要求后持荷2min，再擰緊支承螺母，使支承螺母支承在張拉端墊板上。

4.4 孔道壓漿、封端

孔道壓漿、封端按照《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）執行。

4.5 二次張拉注意事項

4.5.1 在進行第一次張拉時，必須將工作錨環與張拉端墊板清掃干凈，同時將支承螺母擰起，確保第一次張拉完成后，工作錨環與張拉端墊板能緊貼密實，防止受力不均和預應力損失。

4.5.2 在進行第二次張拉時，工作錨環整體拉起后，必須將支承螺母向下擰緊擰死，使支承螺母與張拉端墊板緊貼密實。

5 結束語

隨著我國基礎建設的蓬勃發展，各類橋梁的施工日漸增多。由于豎向預應力的普遍應用，對腹板斜向裂紋的控制取得了一定的效果，但是傳統精軋螺紋鋼YGM錨固體系的應用對后期永存預應力存在一些不可避免的缺陷，工藝的改進迫在眉睫。

相比傳統精軋螺紋鋼YGM錨固體系，二次張拉低回縮鋼絞線豎向預應力錨固系統施工工藝以其安全穩定性強，費用省，工程安全性好，低回縮高效率等特點，在避免腹板斜裂紋的出現方面效果明顯，能產生良好的經濟效益和安全預期。通過在騮崗涌特大橋腹板豎向預應力中的應用，筆者發現，即使對于由于縱向預應力張拉所產生的腹板斜裂紋，在該節段豎向預應力張拉結束后，裂紋基本完全閉合，且閉合效果非常好。其在工程實例中的成功應用充分證明，也為其他橋梁腹板豎向預應力錨固體系的設計及施工提供了一個可參供的重要價值依據。

吳小陸，女，工程師，1977年10月出生，2000年6月畢業于華中科技大學，學士學位。

許斌，男，助理工程師，1983年2月出生，2006年6月畢業于山東理工大學，學士學位。