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浅析二次张拉钢绞线竖向预应力锚固系统
作者：吴小陆 许 斌
来源：《中国新技术新产品》2010年第16期
摘要:通过采用二次张拉竖向预应力钢绞线锚固系统在工程上的施工实例,初步介绍了竖向预应力采用二次张拉钢绞线的设计及施工工艺,总结了二次张拉钢绞线竖向预应力的施工工艺和技术要点。通过工程实例,实践证明了二次张拉竖向预应力钢绞线锚固系统施工工艺在工程中的可行性,尤其是二次张拉钢绞线基本无回缩产生,迭到了低回缩、高效率的目的,产生的较好的经济效益和施工简易性,确保了工程后期运营质量。 关键词:竖向预应力;锚固系统;二次张牡;钢绞线
1 工程概况
骝岗涌特大桥位于广州市番禺区东涌镇境内,起子K1+481.000,终于K2+717.000,桥梁总长1236m,为本项目跨越骝岗水道的一座特大型桥梁。骝岗涌为沙湾水道的分支流,下游与榄核河、西樵水道汇合流入蕉门水道。桥梁中心线与水流方向斜交角225°,距上游沙湾水道约8.0km,距下游蕉门水道汇合点处8.3km。
骝岗涌特大桥国道主干线广州绕城公路南环段骝岗涌特大桥主桥为连续钢构桥,跨径布置为75m+130m+75m,主梁采用C55砼,半幅桥宽16.25m,采用单箱单室箱型断面,其中箱宽7.8m。两侧翼缘板悬臂长4.225m,主粱根部梁高7.5m,跨中及边跨端部梁高32m。
主梁按预应力构件设计,采用三向预应力体系,包括纵向预应力、横向预应力和竖向预应力。其中,竖向预应力摒弃传统的精轧螺纹钢YGM锚固体系,采用新型的二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统的施工工艺。达到了预期效果。
2 新型锚固系统特点
二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统是一种新型的预应力筋锚固体系,不同于传统的精轧螺纹钢YGM锚固体系,也不同于夹片式钢绞线锚固体系,它具有其自身的特点,只要在施
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工中掌握相应的施工要点,就能确保发挥这一新型锚固体系的优势,从而确保竖向预应力(含中短预应力束)永久应力稳定可靠,做到孔道压浆密实饱满,达到提升桥梁安全性能的目的。
3 新型锚固系统工艺
3.1新工艺简介
钢绞线预应力筋二次张拉低回缩工艺是针对中短预应力束锚固系统在张拉放张后,产生的回缩对预应力系统永存预应力损失过大的工况专仃研究开发的一种新型钢绞线低回缩高效率的顶应力锚固系统。它锚固钢绞线的锚固理论锚固回缩值小于1mm,预应力损失很小,是目前中短束预应力筋有效永存预应力损失最小的锚具品种之一。
3.2旧工艺的缺陷
在一些桥梁的实际调查中发现,常有竖向预应力筋永存预应力不到位的情况,甚至在施工完成以后。有的预应力筋内无预应力。同时由于箱粱桥高度有限,对施工要求高,稍有不慎,竖向预应力可能会损失过半,这对箱体的受力是极为不利的。
从大量的实际施工桥梁调研中发现,主要问题是竖向预应力采用的精轧螺纹钢YGM锚固体系竖向预直力存在如下缺陷:
3.2.1放张时存在钢筋回缩损失,主要原因在于钢筋上的螺纹与螺母间隙及变形、螺母与垫板的接触面存在夹角,导致实际回缩量损失大大超出规范。上述特点往往导致竖向预应力效果差。
3.2.2精轧螺纹纲YGM锚固体系由于力筋是刚性索。对施工安装锚固螺母、预应力粗钢筋、锚垫板三者安装精度要求相当高,否则造成放张时锚固螺母拧不到位,是传统锚固体系永存预应力极难保证稳定,且易发生随即变化的一个重要原因。
3.2.3在实际工程中,精轧螺纹钢被拉断的现象也时有发生,精轧螺纹钢一旦拉断,无法补救。危害也很大。
3.2.4竖向预应力筋普遍存在压浆质量不好,管道压浆不密实等通病存在,也为传统锚固系统预应力损失留下了后患。
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3.3新工艺的形成
箱粱桥腹板的竖向预应力是为控制箱梁桥腹板开裂而设计的,许多专家、学者的文献也都强调了竖向预应力在箱梁桥结构中的显著作用。工程实例也证实:没有设置竖向预应力的箱梁腹板开裂更加明显,甚至在施工期间就出现了裂缝;有的虽然设置了竖向预应力,但由于预应力损失大,管道压浆不密实,以及温度应力、混凝土的收缩和徐变等诸多因素,仍然不能抑制腹板斜向裂缝的出现。
中交公路规划设计院曾对建成的部分大跨径预应力混凝土连续梁、连续刚构等连续梁式桥进行了调查,结果表明预应力混凝土连续梁式桥存在的突出问题是混凝土结构开裂。而纵向预应力柬布置和竖向预应力的大小对箱梁桥腹板斜裂缝的控制等起着主要作用。
针对精轧螺纹钢YGM锚固体系存在的缺陷,将二次张拉预应力锚固体系应用于箱梁桥腹板,作为竖向预应力,使竖向预应力筋预应力效率大大提高,预应力损失很小,时效松弛应力损失也远远小于精轧螺纹钢力筋,加上压浆工艺的优化改进,孔道压浆密实饱满,粘结握裹力好。克服了精轧螺纹钢YGM锚固体系存在的不足。同时,工程造价同比降低,工程安全性却明显提升。
3.4新工艺优势及应用
二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统低回缩、永存预应力损失小的显著特点,为广泛应用于大跨度预应力混凝土连续粱、连续刚构、刚构一连续组合体系等桥梁竖向预应力提供了理论依据,从而克服传统的精轧螺纹钢YGM锚固体系回缩大导致永存预应力损失大的缺陷。 二次张拉钢绞线低回缩锚具在施工中还可以根据工程特殊需要,方便准确调整预应力筋的实际有效永存预应力,它的这一特性可广泛应用于各种试验、实验结构中,还可应用于铁路梁横张预应力筋结构、斜拉索塔身周向、横向预应力筋结构、边坡锚固预应力筋结构及其他各种较短束预应力筋结构中,限于篇幅,本文仅对二次张拉钢绞线竖向预应力锚固系统进行浅析,以作探讨。
4 新型锚固系统施工
4.1新工艺结构原理