鄒通

摘 要：本文在鄄城黃河特大橋主橋施工中采用合理的施工方法，在外索施工中，采用了可調(diào)可換式成品索錨具、新型整體式千斤頂、灌注環(huán)氧砂漿、人工涂抹防腐油脂等創(chuàng)新材料和新工藝，在預應力張拉的施工中通過實際測量，實際數(shù)據(jù)與理論值相當接近，達到了預期的施工效果，最大程度上發(fā)揮體外預應力混凝土結構的優(yōu)勢，從而保證了工程質(zhì)量。

關鍵詞：主橋；施工；預應力；質(zhì)量

1前言

1.1工程概述

鄄城黃河特大橋主橋上部布置為70m+11×120m+70m，共13跨波形鋼腹板預應力混凝土pc連續(xù)箱梁。單幅上部箱梁為單箱單室，頂寬13.5m，底寬6.5m，墩頂根部梁高為7m，跨中梁高為3.5m。梁高按2次拋物線變化。為了提高整個結構的橫向抗變形能力與抗扭剛度，每120m跨主梁除支點設有端隔強外，每標準跨跨間設有四道橫隔。為承受活載，箱梁內(nèi)部設置體外預應力鋼束。體外預應力束索體采用采用15-19型成品索。其標準抗拉強度F=1860Mpa，延伸率≥3.5%，張拉控制應力=0.6F。

1.2錨具介紹

為了固定19束環(huán)氧噴涂無粘結鋼絞線成品索，采用192套FSM.TW.C15-19體外索錨具（又稱法爾勝19孔可調(diào)可換式體外索錨具）。每束系桿由19根環(huán)氧噴涂鋼絞線組成，單束控制張拉力為297t。為了避免橋梁在使用工程中體外索預應力的損失而無法進行補張拉以及以后可以對索進行更換，而選用可調(diào)可換式錨具。其構造如圖1。

圖1

1.3體外索布置

整個體外索在波新型鋼腹板連續(xù)箱梁內(nèi)部設置，中跨共設8束，邊跨設置4束，除邊跨在錨固端設置了錨固塊外，其余均在箱梁0#塊頂端錨固，體外索通過設置在箱梁塊段頂?shù)装宓念A埋件，連接減振器，起約束承受活載作用。其布置如圖2、3。

圖 2

圖3

1.4體外索受力特點

波形鋼腹板預應力混凝土pc連續(xù)箱梁采用體內(nèi)、外預應力并用的方式配置預應力束，自重、施工荷載及二期恒載等永久荷載由體內(nèi)預應力承受，車輛等可變荷載由體外預應力承受。

1.5體外索優(yōu)、缺點

1.5.1體外索的優(yōu)點

（1）錨固構件尺寸小，自重增加少，但可有效的大幅提高承載能力。（2）簡化預應力筋曲線，預應力筋僅在錨固處和轉(zhuǎn)向處與結構相連，減小摩阻損失，提高預應力使用效率。（3）對原結構損傷小，不影響橋下凈空。（4）預應力布置靈活，可以根據(jù)橋梁病害進行全橋加固也可以進行局部加固。（5）與混凝土無粘結，由荷載產(chǎn)生的應力變化分散在預應力筋全長上，應力變化值小，對結構受力有利。（6）索力根據(jù)情況可以進行調(diào)整，預應力索可以更換，便于使用期間進行維護。

1.5.2體外索的缺點

（1）體外索布置在截面外，防腐、保護相對較困難，易受外界影響。（2）錨固及轉(zhuǎn)向區(qū)域容易產(chǎn)生應力集中，局部應力大，錨固施工要求高。（3）體外索張拉力較小，不能充分發(fā)揮體外索強度高的優(yōu)點，對錨具及夾片的要求很高。

2 體外索成品索的穿索

2.1體外索展索

在箱梁6#塊人洞附近頂部放置特制的展索盤，用停留在橋面的吊車將單盤索吊至展索盤內(nèi)，在成品索的端頭焊接便于與鋼絲繩相聯(lián)的“牽引頭”，隨著卷揚機的牽引，展索盤水平方向旋轉(zhuǎn)，體外索展開如圖4。

2.2體外索牽引

體外索從0#塊頂部展索盤開始展索，用卷揚機沿橋面牽引，從6#塊預留的頂板人洞進入箱體。施工如圖5。

圖4 圖5

體外索進入箱體后，沿設置好的滾動裝置滑行。按計位置進穿過橫隔板保護套、轉(zhuǎn)向器，最終到達0#塊錨固位置。施工如圖6。

2.3體外索保護

為防止體外索牽引時與橋面摩擦破壞HDPE保護套。采用特質(zhì)的尼綸滾輪，放置于支撐架上。在6#塊頂板和橫隔板人洞口設置導向滑輪，使體外索沿弧形方向進入箱體內(nèi)；滾輪布置如圖7。

圖6 圖7

在0#塊段～6#橫隔板之間，利用掛籃施工預埋孔，采用精軋螺紋鋼懸吊的形式來支撐尼綸滾輪，共設置2～3 道；滾輪支撐布置如圖8。

在6#橫隔板～10#橫隔板之間采用可調(diào)結高度地面支撐的形式，共設置3～4 道；滾輪支撐布置如圖9。

圖8 圖9

在10#橫隔板～10#橫隔板之間采用貼地的地面支撐，共設置4～6 道；。滾輪布支撐置圖如下：

2.4 穿索時注意事項

（1）放盤時，體外成品索的鋼帶約束應隨著展索而逐層解除。（2）卷揚機牽引時，用對講機統(tǒng)一指揮，緩慢進行。（3）放盤完成后，在索頭用卷揚機牽引，配合穿索卷揚機，以保證0#張拉端的成品索的外露長度。

3體外成品索的張拉

3.1張拉機具的選擇

設計上邊跨每根體外索的有效長度70.494m，中跨每根每根體外索的有效長度124.891m。共有1860MPa體外成品索192根，設計控制張拉力為297t，理論伸長量邊跨為40.78cm，中跨為71.6 cm。根據(jù)張拉千斤頂必須大于控制張拉噸位的原則，實際選擇了四臺400t千斤頂對邊跨4根、中跨8根體外索進行單向、對稱張拉。

3.2張拉方法的選擇及基本原理

由于體外索為環(huán)氧噴涂鋼絞線組成，且較長，理論伸長量大。為防止反復張拉使夾片失效，采用YD2000-200-20 穿心式整體頂壓千斤頂進行張拉施工。其工作原理是：在在千斤頂與錨板間設頂壓器。由于頂壓器的作用，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，在張拉到位后，使頂壓器受力，壓緊夾片，隨后千斤頂回油放張，使工作夾片錨固鋼絞線。在兩端對稱兩束體外成品索采用兩臺千斤頂同時進行對稱張拉，要求張拉時以油壓上升一致為原則，用對講機及時報數(shù)控制，每張拉一個行程要停下來，較核總伸長值，張拉如圖10。

圖10

3.3張拉前準備工作

本橋在全橋合攏后，開始安裝體外預應力成品索，同時安FSM.TW.C15-19體外索錨具，并作好以下工作：（1）嚴格檢查體外預應力成品索兩端的剝皮長度，邊跨剝皮長度控制230cm，中跨控制在250cm，確保PE護套伸入密封筒內(nèi)200～400mm。（2）檢查體外索轉(zhuǎn)向器預埋套管是否在設計位置，及時調(diào)整。（3）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；（4）清除錨墊板上的水泥漿，先將錨圈套上鋼束，使之平整地落在錨墊板的槽內(nèi)，裝好工作夾片，并用特質(zhì)工具裝平夾片。（5）安裝各部件的順序：頂壓器→千斤頂→工具錨。

3.4安裝時注意事項

（1）安裝工作錨板時應當讓其完全進入錨墊板上的凹槽，以免張拉時工作錨板產(chǎn)生移動。（2）安裝頂壓器時應當注意不要頂?shù)锰o，以免張拉時工作夾片不能自由滑出工作錨板上的孔道，而導致工作夾片和張拉出的鋼絞線產(chǎn)生摩擦，使兩者都受損。但又不能頂?shù)奶?，否則，工作夾片容易完全滑出工作錨板上的孔道，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索；（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頂壓器，安裝前工具錨板時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）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口受損現(xiàn)象，如有應當及時更換；否則在張拉過程中容易發(fā)生事故；（5）由于在普通張拉方法的基礎上增加了頂壓器，張拉設備的組合長度較大，因此，各設備之間保證同一軸線相當重要。否則，容易導致各設備偏心受壓而產(chǎn)生不良后果。

3.5張拉方法

在兩端對稱兩束體外成品索采用四臺千斤頂同時進行對稱張拉，要求張拉時以油壓上升一致為原則，用對講機及時報數(shù)控制，每張拉一個行程要停下來，較核總伸長值。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(fā)現(xiàn)問題，同時，對橋的均勻受力也相當有利。張拉控制程序為0→15%δcon→30%δcon→40%δcon→50%δcon→80%δcon→100%δcon（持荷2分鐘）→錨固。最后一次張拉完畢后，在工作錨板上給夾片安裝防松裝置，并切割多余鋼絞線，以外露約30cm為準（外露的30cm作為以后換索接長用）。

3.6張拉順序

張拉分三階段，第一階段：將全部體外成品索安裝就位，開始調(diào)索，可將成品索張拉至設計張拉力的10%，作為成品索的初始調(diào)整拉力；第二階段：調(diào)索完畢后，開始正式張拉，逐級對稱將邊跨四束、中跨八束成品索張拉至設計張拉力。第三階段：頂壓器施加20～30Mpa的力，頂緊夾片，千斤頂回油，結束張拉。2、每次張拉順序：為了使橋梁在張拉過程中受力均勻、平衡，張拉時遵循對稱、平衡的原則。每次張拉都同時張拉兩根體外成品索。其先后次序如下：（1）先對稱張拉最下游和最上游的兩根索，即1#和8#索；（2）再對稱張拉與最下游和最上游的兩根索相隔的兩根索，即3#和6#索；（3）然后對稱張拉次下游和中間的兩根索，即2#和4#索；（4）最后張拉剩余的兩索，即5#和7#索。（5）對于邊跨的4根索，張拉順序為先1#和4#索，后2#和3#索。

對于全橋的張拉順序為先左幅后右幅，單幅的順序為：第1、2、3跨→第13、12、11跨→第10、9、8跨→第4、5、6跨→第7跨。

3.7張拉時注意事項

（1）現(xiàn)場由專人統(tǒng)一指揮，禁止非工作人員進入施工現(xiàn)場，現(xiàn)場技術員必須掌握好初張拉、各級張拉噸位、控制張拉噸位及相應的油壓表讀數(shù)，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；（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(nèi)，超出范圍應停止張拉，待查明原因并調(diào)整后方可繼續(xù)張拉；（3）兩端同時張拉至控制應力后，持荷2分鐘，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(fā)現(xiàn)問題應馬上停止張拉，并及時采取措施。

4體外成品索保護

（1）防松裝置安裝，根據(jù)保護罩的安裝長度，預留鋼絞線長度30cm，用手提吵輪鋸平整地切除錨頭兩端的多余鋼絞線，禁止采用氣割和電弧切割。張拉完成后，當及時安裝放松裝置。安裝時要注意所對應的襯套和壓簧是否頂緊了工作夾片，同時，放松壓板應當通過螺釘與工作錨板連接成一個整體。（2）體外索密封筒灌環(huán)氧砂漿，為了有效的隔絕空氣保護已經(jīng)去除了PE的鋼絞線，張拉施工完成后，在體外索密封筒灌環(huán)氧砂漿。環(huán)氧樹脂：固化劑：砂的重量配比為4：1：6。環(huán)氧砂漿組配后，攪拌充分后方能灌注，由于為冬季施工，防止固化速度太慢，采取煤氣爐對環(huán)氧樹脂適當間接加溫。壓漿時，從最低點的壓漿孔壓入，由最高點的排氣孔排氣。壓漿緩慢、均勻的進行，不得中斷。當排氣孔冒出與進漿孔相同濃度的環(huán)氧漿體時，停止灌漿，保持1min壓力后，用木塞封堵錨板上的灌漿孔和出漿孔。壓漿后從檢查孔抽查壓漿的密實情況，如有不實，及時處理和糾正。（3）防腐裝置的安裝在錨具表面、夾片后斷面、每根鋼絞線表面均勻涂抹防腐油脂后，安裝保護罩。（4）減震裝置的安裝，防松裝置及防腐裝置安裝完成后，敲出箱梁頂、底板預埋鋼板表面的砼，上緊減震夾片中間螺母，在上緊兩側的長螺桿螺母，焊接長螺桿于預埋鋼板上，完成體外索減震裝置的安裝。在安裝時嚴格控制長螺桿的高度，注意對體外索PE的保護。

5與普通預應力張拉區(qū)別

（1）錨具、所需張拉機具不同，體外索錨具是在常用錨具四件套（螺旋筋、錨墊板、工作錨板、夾片）的基礎上增設了密封筒、螺母、支撐筒、以及與工作錨板配套的壓緊裝置（又稱防松裝置）和保護罩。本工程采用的張拉方法除和普通張拉法一樣都有：千斤頂、工具錨板、工具夾片外，增加了頂壓器。（2）工作夾片錨固的方式不同，普通張拉法當張拉完成需要錨固時，工作夾片是通過自錨的形式進行，即當回油時，工作夾片隨著鋼絞線的回縮而進入工作錨板孔洞從而達到錨固。這樣鋼絞線回縮必然造成應力的損失較大。整體式千斤頂張拉工作夾片是通過頂壓器進行預壓緊，雖然回油過程中鋼絞線也有會微量的回縮導致應力損失，但其損失已經(jīng)相當小。

6 結語

在鄄城黃河特大橋主橋體外索施工中，采用了可調(diào)可換式成品索錨具、新型整體式千斤頂、灌注環(huán)氧砂漿、人工涂抹防腐油脂等創(chuàng)新材料和新工藝，由于正確的掌握了該錨具的性能特點和注意了施工中的使用方法、并選擇了適合預應力張拉的施工方法，通過實際測量，實際數(shù)據(jù)與理論值相當接近，達到了預期的施工效果，最大程度上發(fā)揮體外預應力混凝土結構的優(yōu)勢，從而保證了工程質(zhì)量。

參考文獻：

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