景德鎮(zhèn)昌江支線某橋大型鋼絞線錨具及懸浮法張拉在系桿拱橋中的應(yīng)用工法

2324大型鋼絞線錨具及懸浮法張拉在系桿拱橋中的應(yīng)用0.1橋型介紹xx市xx支線XX橋?yàn)橐蛔牍笆焦皹?，其跨徑組合為：25+70+25m，采用上承式拱橋作為橋梁的結(jié)構(gòu)形式；主孔跨徑為70m，兩個(gè)25m的副拱為半拱形式，寬18.5m。橋面縱坡2.42%。該橋橋型新穎、獨(dú)特，且美觀。由于2個(gè)副拱為半拱形式，為抵抗主拱對(duì)主墩產(chǎn)生的水平推力，設(shè)計(jì)在副拱靠近邊墩處設(shè)置2個(gè)大型錨塊，并設(shè)置貫穿全橋的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線系桿。系桿懸掛在各道橫梁的底部，共6道，每道由55根фj15.2環(huán)氧噴涂無(wú)粘結(jié)鋼絞線組成。系桿對(duì)副拱的推力通過(guò)副拱及其支承的橋面系的重量轉(zhuǎn)移到主墩拱腳位置，并抵消主墩的水平推力。副拱與邊墩不但設(shè)置普通支座，而且采用了拉力支座進(jìn)行連接，彌補(bǔ)副拱的重量不足。0.2錨具介紹為了固定六束環(huán)氧噴涂無(wú)粘結(jié)鋼絞線系桿，采用12套OVMXGK15-55錨具（又稱(chēng)歐維姆55孔可調(diào)可換式鋼絞線系桿錨具）。每束系桿由55根環(huán)氧噴涂鋼絞線組成，單束控制張拉力為626t。系桿（屬體外預(yù)應(yīng)力）錨具主要有永久式和可調(diào)可換式兩大類(lèi)型。為了避免橋梁在使用工程中系桿預(yù)應(yīng)力的損失而無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)張拉以及以后可以對(duì)索進(jìn)行更換，而選用可調(diào)可換式錨具。0.3xx市xx支線XX橋橋型布置圖圖10.4系桿布置圖圖1整個(gè)系桿貫穿全橋，在每?jī)蓚€(gè)拱肋中間設(shè)置三束系桿，系桿在錨固端設(shè)置了錨固區(qū)，在其它部位的每個(gè)橫梁底下，設(shè)置鋼材制成的懸掛件，系桿通過(guò)懸掛件的孔洞，里面再有減振器，起約束作用。圖21錨具構(gòu)造和使用原理圖21.1可調(diào)可換式鋼絞線系桿錨具構(gòu)造是在常用錨具四件套（螺旋筋、錨墊板、工作錨板、夾片）的基礎(chǔ)上增設(shè)了密封筒、螺母、支撐筒、以及與工作錨板配套的壓緊裝置（又稱(chēng)防松裝置）和保護(hù)罩。其構(gòu)造圖如下：圖3圖31.2可調(diào)可換式鋼絞線系桿錨具的使用原理其基本原理是：在體外索張拉后使用螺母調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力，通過(guò)調(diào)節(jié)螺母，可實(shí)現(xiàn)整體調(diào)索或換索。1.3可調(diào)可換式鋼絞線系桿錨具的操作順序在澆注錨固區(qū)混凝土前，根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)量和位置正確安裝直預(yù)埋管和彎預(yù)埋管以及錨墊板和螺旋筋?；炷翝沧⑼瓿珊湍０宀鸪螅宄^墊板上的浮漿，即可進(jìn)行錨具安裝。由于密封筒和支撐筒以及螺母體積大、重量重，設(shè)計(jì)上考慮三者的連接采用螺紋的形式，裝卸時(shí)可以分開(kāi)，安裝時(shí)再組合成一個(gè)整體。待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)上給出的強(qiáng)度后即可進(jìn)行張拉。2錨具各部位的作用和注意事項(xiàng)2.1與普通錨具共有部分螺旋筋、錨墊板、工作錨板與工作夾片的作用與注意事項(xiàng)與普通錨具一樣。工作錨板上還設(shè)有進(jìn)、出漿孔以便灌注防腐油脂或環(huán)氧砂漿和螺桿孔以便安裝前把工作錨板固定在支撐筒上。2.2密封筒2.2.1密封筒構(gòu)造密封筒一端與系桿連接，一端與支撐筒連接。與系桿連接的一端有橡膠制品作成的密封裝置，其直徑略比系桿外徑小，以便安裝時(shí)能夠安裝緊密而不致于滲漏油脂或環(huán)氧砂漿；與支撐筒連接的一端設(shè)置了螺紋，而連接成整體。2.2.2密封筒作用其作用是與支撐筒連接，分離支撐筒和預(yù)埋管，里面灌注防腐油脂或環(huán)氧砂漿，有效的隔絕空氣保護(hù)已經(jīng)去除了PE的鋼絞線。2.2.3注意事項(xiàng)由于與系桿連接的一端設(shè)有橡膠密封裝置，所以安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)小心，以免損傷密封裝置；同時(shí)其位置與直預(yù)埋管保證一定的距離，從而保證換索時(shí)有放張空間；去除了外PE的系桿應(yīng)當(dāng)在密封筒以內(nèi)，達(dá)到保護(hù)鋼絞線的作用。2.3支撐筒2.3.1支撐筒的構(gòu)造支撐筒一端與密封筒連接，另一端與工作錨板連接，外周設(shè)有螺紋，通過(guò)螺紋與螺母連接，從而組成受力最主要的支撐體系之一。其外徑略小于錨墊板的內(nèi)徑；靠近工作錨板的地方設(shè)置有一密封圈，防止油脂或環(huán)氧砂漿從工作錨板的孔洞里面滲漏；2.3.2支撐筒作用其作用是與密封筒連接組成密封體系，另外又與螺母連接支撐工作錨板，從而成為最主要的受力體系。2.3.3注意事項(xiàng)由于可調(diào)可換式錨具主要工作原理就是調(diào)節(jié)支撐筒上的螺母來(lái)補(bǔ)張或放張系桿。所以支撐筒的安裝相當(dāng)重要，在伸入預(yù)埋管的一端的螺紋是當(dāng)應(yīng)力要補(bǔ)張時(shí)的調(diào)節(jié)空間，而外露的部分螺紋是當(dāng)系桿需要更換時(shí)用來(lái)放張的空間。在安裝時(shí)應(yīng)控制好兩者的長(zhǎng)度：支撐筒總長(zhǎng)度60cm，在近密封筒的一端留12cm長(zhǎng)度，螺母占掉18cm長(zhǎng)度，在與工作錨板連接的一端則留30cm，以便換索時(shí)放張時(shí)用。安裝工作錨板前切記安裝密封圈。2.4螺母2.4.1螺母的構(gòu)造螺母通過(guò)內(nèi)絲口與支撐筒上的螺紋連接，支撐在錨墊板上作為受力的主要構(gòu)件；通過(guò)張拉使力從工作錨板傳遞到支撐筒上，再經(jīng)過(guò)螺母?jìng)鬟f到錨墊板上；2.4.2注意事項(xiàng)作為受力的主要構(gòu)件安裝時(shí)一定要使其與錨墊板貼緊，同時(shí)要放置在錨墊板上的凹槽內(nèi)，從而保證更好的受力。其安放在支撐筒上的位置應(yīng)當(dāng)考慮補(bǔ)張和放張的空間。2.5壓緊裝置2.5.1壓緊裝置的構(gòu)造壓緊裝置（防松裝置）通過(guò)螺桿與工作錨板上的螺桿孔連接、固定，與工作錨板相對(duì)應(yīng)的鋼絞線穿過(guò)孔位處設(shè)置了帶絲口的空心螺桿，其空心內(nèi)徑略大于鋼絞線內(nèi)徑，以便安裝時(shí)鋼絞線能夠通過(guò)。當(dāng)空心螺桿螺緊后其圓環(huán)部分剛好頂住工作錨板上的夾片，以達(dá)到了防松的目的。2.5.2壓緊裝置的作用當(dāng)張拉完成后，考慮到體外索的特性，同時(shí)考慮到錨固體系的動(dòng)荷載，為提高錨固單元在低應(yīng)力狀態(tài)下自鎖的可靠性、安全性，防止張拉完畢后，夾片相對(duì)錨板而產(chǎn)生松動(dòng)，專(zhuān)門(mén)設(shè)置了夾片的防松裝置。2.5.3注意事項(xiàng)壓緊裝置在張拉到設(shè)計(jì)張力后才能安裝，而且應(yīng)當(dāng)及時(shí)安裝。安裝時(shí)要注意所對(duì)應(yīng)的空心螺桿是否頂緊了工作夾片，同時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過(guò)螺桿與工作錨板連接成一個(gè)整體。2.6保護(hù)罩2.6.1保護(hù)罩的構(gòu)造由于可調(diào)可換式鋼絞線系桿錨具不可以象永久式的錨具一樣可以用混凝土進(jìn)行封錨，所以其防腐是很關(guān)鍵的問(wèn)題。為了防腐，特別用鋼板制作了保護(hù)罩，在其尾部設(shè)置兩個(gè)螺桿孔：一個(gè)為灌油孔，另一個(gè)為出油孔，再在里面灌注防腐油脂以隔絕空氣，從而達(dá)到防腐效果。2.6.2保護(hù)罩的作用保護(hù)錨具外露部分不被腐蝕，通過(guò)螺桿與錨墊板固定成為一個(gè)整體。2.6.3注意事項(xiàng)安裝保護(hù)罩時(shí)應(yīng)當(dāng)在保護(hù)罩與錨墊板的接觸面墊上一塊橡膠墊，以達(dá)到密封的效果。3張拉機(jī)具和張拉方法的選擇3.1張拉機(jī)具的選擇設(shè)計(jì)上每根系桿的有效長(zhǎng)度112.8m，每根系桿有1860MPa鋼絞線55根，設(shè)計(jì)控制張拉力為626t，理論伸長(zhǎng)量為48cm。根據(jù)張拉千斤頂必須大于控制張拉t位的原則，實(shí)際選擇了兩臺(tái)900t千斤頂對(duì)六根系桿進(jìn)行單向、對(duì)稱(chēng)張拉。3.2張拉方法的選擇及基本原理由于系桿為環(huán)氧噴涂鋼絞線組成，且系桿較長(zhǎng)，理論伸長(zhǎng)量大。為防止反復(fù)張拉使夾片失效，采用懸浮法張拉方法。其工作原理是：在千斤頂后增加一套工具錨及支架，在千斤頂與錨板間設(shè)限位板。在每次張拉時(shí)后自動(dòng)工具錨夾片處于放松狀態(tài)，在完成一個(gè)行程回油時(shí)自動(dòng)工具錨夾片鎖緊鋼絞線，多次倒頂，直到張拉到設(shè)計(jì)t位。由于限位板的作用，在張拉過(guò)程中，工作夾片不至于退出錨孔，在回油倒頂時(shí)，工作夾片不會(huì)咬住鋼絞線，工作夾片始終處于“懸浮”狀態(tài)，在張拉到位后，旋緊定位板的螺母，壓緊夾片，隨后千斤頂回油放張，使工作夾片錨固鋼絞線。在兩端對(duì)稱(chēng)兩束系桿采用兩臺(tái)千斤頂同時(shí)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)張拉，要求張拉時(shí)以油壓上升一致為原則，用對(duì)講機(jī)及時(shí)報(bào)數(shù)控制，每張拉一個(gè)行程要停下來(lái)，較核總伸長(zhǎng)值。3.3懸浮法張拉示意圖圖44懸浮法張拉施工要點(diǎn)圖44.2.1張拉前準(zhǔn)備工作當(dāng)錨固區(qū)混凝土澆注完成，即可安裝環(huán)氧噴涂系桿，同時(shí)安裝OVMXGK15-55錨具。并作好以下工作：1、張拉千斤頂與壓力表必須校驗(yàn)好，而且千斤頂校驗(yàn)時(shí)一定要配套；2、壓混凝土試驗(yàn)塊，混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于規(guī)定要求；3、清除錨墊板上的水泥漿，先將錨圈套上鋼束，使之平張拉。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。4.2.2安裝時(shí)注意事項(xiàng)1、安裝工作錨板時(shí)應(yīng)當(dāng)讓其完全進(jìn)入錨墊板上的凹槽，以免張拉時(shí)工作錨板產(chǎn)生移動(dòng)。2、安裝壓緊器時(shí)應(yīng)當(dāng)注意不要讓螺桿螺得太緊，以免張拉時(shí)工作夾片不能自由滑出工作錨板上的孔道，而導(dǎo)致工作夾片和張拉出的鋼絞線產(chǎn)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板上的孔道，而導(dǎo)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(dǎo)致滑索；3、千斤頂在安裝時(shí)一定要安裝正確，有行程的一端應(yīng)朝外，無(wú)行程的一端應(yīng)當(dāng)頂住限位板，安裝前工具錨板時(shí)最好讓油缸有一定的2cm～3cm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(shí)在其表面一定要涂上退錨靈，以便回油時(shí)工具夾片能順利退出，同時(shí)要檢查工具夾片是否裂橫或絲口受損現(xiàn)象，如有應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換；否則在張拉過(guò)程中容易發(fā)生事故；5、支撐架作為多次倒頂?shù)膫髁?gòu)件，其前端應(yīng)當(dāng)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(shí)應(yīng)當(dāng)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(chǔ)上增加了支撐架和后工具錨，張拉設(shè)備的組合長(zhǎng)度較大，因此，各設(shè)備之間保證同一軸線相當(dāng)重要。否則，容易導(dǎo)致各設(shè)備偏心受壓而產(chǎn)生不良后果。4.2.3張拉方法在兩端對(duì)稱(chēng)兩束系桿采用二臺(tái)千斤頂同時(shí)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)張拉，要求張拉時(shí)以油壓上升一致為原則，用對(duì)講機(jī)及時(shí)報(bào)數(shù)控制，每張拉一個(gè)行程要停下來(lái)，較核總伸長(zhǎng)值。由于張拉控制力相當(dāng)大，所以張拉時(shí)要求每一級(jí)之間的間隔盡量小些，并逐級(jí)加載，這樣容易控制和在張拉過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，同時(shí)，對(duì)橋的均勻受力也相當(dāng)有利。張拉板上給夾片安裝防松裝置，并切割多余鋼絞線，以外露約20cm為準(zhǔn)（外露的20cm作為以后換索接長(zhǎng)用）。4.2.4張拉順序1、張拉分三階段，第一階段：將全部系桿安裝就位，系桿托架的下半部分與已經(jīng)和橫梁澆筑一體的上半部分用螺栓連接，此時(shí)，可將系桿張拉至設(shè)計(jì)張拉力的20%，作為系桿的初裝拉力；第二階段：安裝全部的橋面板，完成后張拉靠近拱肋的四束系桿至設(shè)計(jì)張拉力。此步完成后方可拆除拱肋支架；第三階段：鋪設(shè)橋面混凝土，結(jié)束后張拉其余系桿至設(shè)計(jì)張拉力。2、每次張拉順序：為了使橋梁在張拉過(guò)程中受力均勻、平衡，張拉時(shí)遵下：4.2.4.1先對(duì)稱(chēng)張拉1號(hào)和6號(hào)系桿的兩根系桿；3.2.4.2再對(duì)稱(chēng)張拉3號(hào)和4號(hào)系桿；4.2.4.3最后對(duì)稱(chēng)張拉2號(hào)和5號(hào)系桿；4.2.4.4張拉時(shí)采用兩臺(tái)千斤頂對(duì)稱(chēng)、單向張拉，第一階段如果張拉端在0號(hào)臺(tái)側(cè)，那么第二、三次張拉端在3號(hào)臺(tái)側(cè)。水流方向456123456123圖5系桿編號(hào)示意圖圖54.2.5張拉時(shí)注意事項(xiàng)4.2.5.1現(xiàn)場(chǎng)由專(zhuān)人統(tǒng)一指揮，禁止非工作人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員必須掌握好初張拉、各級(jí)張拉t位、控制張拉t位及相應(yīng)的油壓表讀數(shù)，以及相對(duì)應(yīng)的鋼絞線伸長(zhǎng)量。操作手必須清楚鋼束的張拉順序，嚴(yán)格按事先定好的順序進(jìn)行；4.2.5.2張拉時(shí)采用張拉應(yīng)力和鋼束伸長(zhǎng)量“雙控”，以應(yīng)力控制為主，鋼束的伸長(zhǎng)量為校核，實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)值之差控制在6%以內(nèi)，超出范圍應(yīng)停止張拉，待查明原因并調(diào)整后方可繼續(xù)張拉；4.2.5.3兩端同時(shí)張拉至控制應(yīng)力后，持荷2分鐘，使預(yù)應(yīng)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(yīng)力損失；4.2.5.4每一階段張拉應(yīng)控制整個(gè)橋的變形觀測(cè)，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)馬上停止張拉，并及時(shí)采取措施。5懸浮法與普通法的區(qū)別及優(yōu)缺點(diǎn)5.1所需機(jī)具、設(shè)備不同懸浮法除和普通張拉法一樣都有：千斤頂、工具錨板、工具夾片外，增加了支撐架，且工具錨板分前工具錨板和后工具錨板，在限位板前還多增加了壓緊器。在投入上懸浮法比普通法較多，但其數(shù)量不大，且多增加的設(shè)備可以重復(fù)使用，作為施工單位的固定資產(chǎn)。5.2工作原理不同5.2.1普通張拉法的工作原理當(dāng)張拉到千斤頂?shù)目刂菩谐?，但沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力時(shí)，是通過(guò)工作夾片咬住鋼絞線暫時(shí)受力；然后千斤頂回油、回頂，此時(shí)工具夾片松弛，當(dāng)行程回到還有2cm-3cm時(shí)，工具錨板向前推，安裝工具夾片，一切都準(zhǔn)備好之后，再次供油，千斤頂行程慢慢增大，工具錨板、工具夾片受力，工作錨板、工作夾片轉(zhuǎn)換為不受力。如此循環(huán)多次，直到張拉到設(shè)計(jì)張拉力，最后再讓工作夾片錨固。5.2.2懸浮法張拉的工作原理在普通張拉法的基礎(chǔ)上增加了支撐架和一套后工具錨板，這樣在多次回油倒頂?shù)倪^(guò)程中，通過(guò)支撐架傳遞張拉力，張拉力始終在前工具錨和后工具錨之間轉(zhuǎn)換，也就是說(shuō)后工具錨代替了工作錨受力。避免了在回油倒頂?shù)倪^(guò)程中工作夾片過(guò)早的受力，而損傷工作夾片。5.3工作夾片錨固的方式不同：普通張拉法當(dāng)張拉完成需要錨固時(shí)，工作夾片是通過(guò)自錨的形式進(jìn)行，即當(dāng)回油時(shí)，工作夾片隨著鋼絞線的回縮而進(jìn)入工作錨板孔洞從而達(dá)到錨固。這樣鋼絞線回縮必然造