懸浮式張拉技術在大跨度現澆梁施工中的應用

劉俊峰

1 工程概況

某大橋為高架旱橋，橋梁最大橋高26 m。上部結構采用12 m×25 m現澆鋼筋預應力混凝土連續箱梁，全橋設3聯。下部結構采用樁柱式墩、重力式臺，灌注樁基礎及擴大基礎。

該大橋現澆連續箱梁采用鋼管樁與貝雷片配合使用做支架，預壓合格后立模進行現澆混凝土施工，在梁體混凝土強度達到設計強度的90%后且混凝土齡期5 d后，進行箱梁預應力張拉。縱向預應力鋼束采用低松弛高強度鋼絞線，其抗拉強度標準值fpk=1860 MPa，彈性模量 Ep=1.95×105MPa，錨下張拉控制應力為σcon=0.72fpk，松弛率 ρ=0.045，松弛系數 ξ=0.3，公稱直徑 d=15.2 mm，公稱面積A=140 mm2。本橋現澆箱梁采用M15系列錨具，配套千斤頂采用YCW400B。預應力管道采用鍍鋅金屬波紋管，摩擦系數μ=0.25，偏差系數κ=0.0015。張拉方案采用四跨一聯整體兩端張拉，縱向鋼絞線總長度約100 m。

由于錨具的錨固對象是環氧樹脂噴涂鋼絞線，為保證張拉過程中環氧涂層的完好無損，因此選擇如何讓其進行張拉是相當重要的。考慮到鋼絞線縱向長度100 m，伸長量較大，一般千斤頂的最大行程只有20 cm，實際操作時的最大行程一般控制不超過18 cm。如此長度的鋼絞線張拉，每端伸長值均超過30 cm，若采用普通張拉法，要達到張拉目的，需多次倒頂。為防止反復張拉過程中夾片受損失效，本橋張拉決定采用懸浮式張拉方案。

2 懸浮張拉的基本原理

懸浮式張拉裝置包括工作錨具、限位板、壓緊器、千斤頂、支撐架、前工具錨和后工具錨等幾部分(見圖1)。限位板設于千斤頂與工作錨具的錨板之間，壓緊器設于限位板與千斤頂之間，而前后工具錨分別位于支撐架的前后。每次張拉過程中后工具錨夾片處于放松狀態，前工具錨夾片處于夾緊狀態;在完成一個行程回油時后工具錨夾片處于夾緊狀態，前工具錨夾片處于放松狀態。如此反復，多次倒頂，直到張拉到設計張拉應力值。由于限位板的作用，在張拉過程中工作夾片不至于退出錨孔，在回油倒頂時，工作夾片不會咬住鋼絞線，工作夾片始終處于“懸浮”狀態，從而既保護了鋼絞線，又保護了工作夾片。在張拉到位后，旋緊壓緊器螺母，壓緊工作夾片，隨后千斤頂回油放張，使工作夾片一次性錨固鋼絞線，達到張拉目的。

3 懸浮張拉施工要點

3.1 張拉前準備工作

在現澆箱梁梁體混凝土強度達到設計強度的90%后且混凝土齡期5 d后進行箱梁預應力張拉，并作好以下工作:1)張拉千斤頂與壓力表必須校驗好，而且千斤頂校驗時一定要配套;2)壓同條件混凝土試驗塊，混凝土強度不應低于設計強度的90%;3)鋼絞線的下料長度通過計算確定，先對圖紙中的所給下料長度進行復核，確認無誤后，再按照設計圖尺寸加弧線長度計算，此處特別注意兩端必須留有足夠的工作長度，因懸浮式張拉方式較普通張拉方式增加支撐架和后工具錨長度;4)集束綁扎時，每束鋼絞線必須順直，不得打結扭曲，從中間向兩端每隔1 m用扎絲綁緊，并給鋼絲束編號，其中每根用相同顏色油漆兩頭做標記，防止錯位，以免各股鋼絞線受力不均勻，造成張拉應力不夠或超張拉，摩阻力增大，易發生滑絲斷絲現象;5)穿束前檢查管道是否通暢，鋼絞線端頭做成錐形包裹，利用卷揚機牽引預先在管道內穿入的引索，將鋼絞線穿入;6)清除錨墊板上的水泥漿，安裝工作錨具，使之與錨墊板緊貼，裝好并利用套筒打緊工作夾片。當混凝土具備張拉條件即可進行張拉。安裝各部件的順序:壓緊器→限位板→千斤頂→前工具錨→支撐架→后工具錨。

3.2 安裝時注意事項

1)安裝工作錨具時應當讓其完全進入錨墊板上的凹槽，以免張拉時工作錨具產生移動。2)安裝壓緊器時應當注意不要讓螺桿螺得太緊，以免張拉時工作夾片不能自由滑出工作錨具上的孔道，而導致工作夾片和張拉出的鋼絞線產生摩擦，使兩者都受損。但又不能讓螺桿完全松掉，否則，工作夾片容易完全滑出工作錨具上的孔道，而導致張拉完成后不能完全壓緊工作夾片，夾片不能夾緊鋼絞線將導致滑絲。3)千斤頂在安裝時一定要安裝正確，有行程的一端應朝外，無行程的一端應當頂住限位板，安裝前工具錨時最好讓油缸有2 cm～3 cm的行程，考慮到千斤頂較重一定要保證其前后與鋼絞線在同一條軸線上。4)前、后工具夾片安裝時在其表面一定要涂上退錨靈，以便回油時工具夾片能順利退出，同時要檢查工具夾片是否裂橫或絲扣受損現象，如有應當及時更換;否則在張拉過程中容易發生事故。5)支撐架作為多次倒頂的傳力構件，其前端應當用螺桿與千斤頂上的螺桿孔連接使其與千斤頂在同一條軸線上，后端有一凹槽，后工具錨安裝時應當完全入槽，以使支撐架受力均勻。6)由于在普通張拉方法的基礎上增加了支撐架和后工具錨，張拉設備的組合長度較大，鋼絞線下料長度應經過計算，保證足夠的工作長度，另外各設備之間保證同一軸線也相當重要。否則，容易導致各設備偏心受壓而產生不良后果。

3.3 張拉過程

以稻子河壩大橋左幅第三聯為例，采用四臺YCW-400B千斤頂兩端兩側對稱張拉。左幅第三聯單箱三室剖面見圖2。錨下張拉控制應力 σcon=0.72fpk=0.72 ×1860=1339.2 MPa，16 束鋼絞線的錨下張拉力P=n×A×σcon=16×140×1339.2=2999.8 kN。張拉順序為先張拉中間兩道腹板N2→N1→N3，然后張拉兩側兩道腹板N2→N1→N3，以保證梁體截面的受力對稱，防止側彎。要求張拉時以油壓上升一致為原則，用對講機及時報數控制，每張拉一個行程要停下來，校核總伸長值。此伸長值應在張拉之前仔細復核，將兩端的工作長度的影響考慮在內。由于張拉控制力相當大，所以張拉時要求每一級之間的間隔盡量小些，并逐級加載，這樣容易控制和在張拉過程中及時發現問題，同時，對橋的均勻受力也相當有利。考慮到梁體通長鋼絞線管道長，定位偏差及錨口摩阻等綜合因素的影響，施工中對鋼絞線進行超張拉3%。張拉控制程序為 0→10% δcon→20% δcon→40% δcon→50% δcon→60%δcon→80%δcon→100% δcon→103% δcon(持荷 2 min)。由于千斤頂張拉行程有限，中途達到50%δcon時，需倒頂一次。張拉完畢，量測并計算現場實際伸長值，與理論設計伸長值進行比較，誤差在6%范圍內即可回油錨固。超過容許誤差，及時查找分析原因。

圖2 左幅第三聯單箱三室剖面圖

3.4 張拉時注意事項

1)現場由專人統一指揮，禁止非工作人員進入施工現場，現場技術人員必須掌握好各級張拉力、控制張拉力及相應的油壓表讀數，以及相對應的鋼絞線伸長量。操作手必須清楚鋼束的張拉順序，嚴格按事先定好的順序進行操作;2)張拉時采用張拉應力和鋼束伸長量“雙控”，以應力控制為主，鋼束的伸長量為校核，實際伸長量與理論伸長值之差控制在6%以內，超出范圍應停止張拉，待查明原因并調整后方可繼續張拉;3)兩端同時張拉至控制應力后，持荷2 min，使預應力鋼絞線在錨固前便完成部分徐變，以減少鋼束錨固后的應力損失;4)每一階段張拉應控制整個橋的變形觀測，如發現問題應馬上停止張拉，并及時采取措施。

4 結語

本橋現澆梁張拉施工中運用了懸浮式張拉技術，通過實際測量的數據與理論值相當接近，獲得了良好的效果。該方法在張拉作業過程中，不易損壞鋼絞線和工作夾片，并能有效的壓緊鋼絞線，保證了鋼絞線的安全使用。這種新型實用的懸浮式張拉方式成功的運用于大跨度現澆梁超長鋼絞線的張拉，對于鋼絞線的安全張拉具有十分積極的現實意義。

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