淺談普通錨具在低應(yīng)力狀態(tài)下的運(yùn)用

王祥 蔣中橋 李天飛

四川路橋橋梁工程有限責(zé)任公司 四川成都 610000

隨著交通事業(yè)的高速發(fā)展，迎來了山區(qū)橋梁的建設(shè)高潮，西部山區(qū)坡陡谷深，而拱橋具有安全、經(jīng)濟(jì)、耐久、美觀等特點(diǎn)，特別適用于西部山區(qū)道路。大跨徑無支架拱橋的建設(shè)，均會(huì)涉及到主拱圈的扣掛體系，扣掛錨固體系是拱圈施工成敗的關(guān)鍵。本文以雞鳴三省大橋主拱圈施工過程中對(duì)錨扣體系的運(yùn)用，談?wù)勂胀A(yù)應(yīng)力錨具在低應(yīng)力錨固體系中的運(yùn)用。

1 工程概況

雞鳴三省大橋?yàn)樯铣惺戒摻罨炷料湫喂皹?，拱圈采用懸鏈線無絞拱，等高度單箱雙室鋼筋混凝土斷面，凈跨徑L0=180m，凈失高H0=36m，失跨比H0/L0=1/5，拱軸系數(shù)m=1.988，箱高3.5m，箱寬9.6m，主拱圈采用懸臂扣掛法施工，共劃分為31個(gè)節(jié)段。

圖1 雞鳴三省大橋纜索吊裝系統(tǒng)布置圖

纜索吊裝系統(tǒng)索塔立柱采用8根φ800×61mm 鋼管，主承重索采用2組2φ56mm的滿充式鋼絲繩，其抗拉強(qiáng)度為1960Mpa。主拱圈1-6#節(jié)段扣錨體系位于兩岸交界墩，7-11#節(jié)段扣錨體系位于索塔中層承重橫梁，12-15#節(jié)段扣錨體系位于索塔頂層承重橫梁。扣錨體系采用φS15.24mm普通低松弛鋼絞線。張拉應(yīng)力為0.25-0.35倍控制應(yīng)力。

2 普通預(yù)應(yīng)力低應(yīng)力狀態(tài)下出現(xiàn)的問題

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目將普通的預(yù)應(yīng)力錨具應(yīng)用于錨扣體系中，進(jìn)行常規(guī)的扣掛、張拉。1-6#節(jié)段施工使用過程中無任何異常，在張拉完成9#節(jié)段以后，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)扣掛張拉完成的8#、9#節(jié)段錨索、扣索有無規(guī)律的脫落現(xiàn)象。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)查看、分析，發(fā)現(xiàn)主要原因?yàn)椋海?）由于7#節(jié)段開始，主拱圈的錨扣索扣掛于索塔上，長(zhǎng)度達(dá)到了100m以上，緊索及張拉過程中，需要反復(fù)倒頂，在此過程中，工作夾片反復(fù)咬合、磨損，造成咬合效果差，咬合力不足；（2）錨扣索張拉力均在40%控制應(yīng)力以下，屬于典型的低應(yīng)力狀態(tài)?？蹝鞆埨瓿珊螅麄€(gè)拱圈及扣掛系統(tǒng)會(huì)受到外界因素的影響而導(dǎo)致索力不規(guī)律的變化（施工荷載的震動(dòng)、風(fēng)荷載、溫度影響等原因），錨具及夾片處于低應(yīng)力受力狀態(tài)下，受到索力的變化影響，錨扣索將會(huì)出現(xiàn)不規(guī)律的脫落[1]。

低應(yīng)力專用錨具能夠很好的解決以上問題，但低應(yīng)力錨具價(jià)格昂貴，需要專門加工，時(shí)間長(zhǎng)。針對(duì)以上問題，我部采用支架懸浮張拉更換夾片和彈簧壓板兩項(xiàng)措施解決以上問題。

3 鋼絞線低應(yīng)力錨固施工工藝描述

3.1 扣錨體系索體制作

鋼絞線下料長(zhǎng)度應(yīng)通過計(jì)算確定，充分考慮扣錨索自重情況下所產(chǎn)生的安裝長(zhǎng)度，同時(shí)應(yīng)采用切斷機(jī)或砂輪鋸切斷，嚴(yán)禁采用電弧切割；切除多余鋼絞線時(shí)，應(yīng)充分考慮拆索放索的鋼絞線長(zhǎng)度；索體編束時(shí)，應(yīng)將鋼絞線逐根理順、防止纏繞。

3.2 錨扣索的張拉

張拉采用普通張拉和支架懸浮張拉更換普通夾片進(jìn)行一次性錨固的方法進(jìn)行錨固。錨固后采用彈簧及壓板防止夾片松弛。

（1）掛索：將錨索、扣索通過起重設(shè)備吊運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，先將錨固端（拱圈錨固端和錨碇錨固端）用普通錨具及夾片進(jìn)行錨固，再安裝張拉端。張拉端在錨箱上依次安裝楔形墊塊、工作錨、工作夾片、限位板、千斤頂、傳感器、工具錨及工具夾片。

（2）緊索：由于錨扣索長(zhǎng)度較長(zhǎng)，張拉前，需要對(duì)錨扣索進(jìn)行緊索，確保在張拉過程中，每根鋼絞線均勻受力。先用250T千斤頂進(jìn)行多次收索，緊索過程中，保證索塔水平分力相同，上下游相同。250T千斤頂緊索完成后，用25T千斤頂進(jìn)行單根緊索，確保每根鋼絞線受力相同，在張拉過程中能均勻受力。緊索過程中采用常規(guī)的張拉工藝，主要目的是保證每根鋼絞線受力均勻。

（3）張拉：按照分級(jí)張拉的原則、上下游拉力相同、水平分力相同的原則進(jìn)行錨扣索的張拉。張拉時(shí)，由于錨扣索較長(zhǎng)，理論伸長(zhǎng)值完全大于千斤頂?shù)男谐蹋是Ы镯斝枰啻蔚鬼?，多次張拉才能達(dá)到理論張拉力。在倒頂過程中，普通錨具的夾片會(huì)存在多次咬合錨固而導(dǎo)致夾片的齒被磨壞，降低錨固能力的情況，故采用普通的張拉工藝和支架懸浮張拉更換工作夾片的工藝相結(jié)合進(jìn)行張拉和錨固。每張拉3次，需采用懸浮張拉工藝更換工作夾片。張拉到設(shè)計(jì)張拉力時(shí)，需要更換工作夾片進(jìn)行一次性錨固。

支架懸浮張拉更換工具夾片施工工藝：安裝順序?yàn)楣ぷ麇^、工作夾片、專用定制彈簧、彈簧壓板、張拉支架、千斤頂、傳感器、工具錨、工具夾片。張拉過程中，工作夾片會(huì)隨著鋼絞線的張拉伸長(zhǎng)而離開錨具，待千斤頂張拉到一定力后，用小工具取出已經(jīng)磨耗損壞的工作夾片，用新的夾片安裝到錨具位置，敲緊。將彈簧和壓板緊壓工具夾片，擰動(dòng)螺栓，確保每片夾片壓緊。千斤頂緩慢回油，確保工作夾片咬緊鋼絞線，錨固完成，取下千斤頂和支架[2]。

（4）專用彈簧及壓板的補(bǔ)力作用：擰動(dòng)螺栓，確保彈簧和壓板對(duì)工作夾片有預(yù)加外力，放止夾片脫落。張拉完成后，錨固端采用同樣的方式增加彈簧和壓板。

夾片壓板采用厚度為2-3cm的Q235鋼板，按照所需錨具機(jī)床鉆孔；彈簧形式采用長(zhǎng)度為3cm，絲徑2.5mm，外徑21mm，內(nèi)徑16mm；螺桿直徑采用φ14-φ16mm。

3.3 張拉注意事項(xiàng)

（1）分級(jí)張拉過程中，及時(shí)采集索力，采用“四控”模式，即：千斤頂油表讀數(shù)、鋼絞線伸長(zhǎng)量、壓力傳感器及動(dòng)測(cè)儀；做好原始記錄，實(shí)時(shí)掌控索力，確保索力滿足設(shè)計(jì)要求；若索力變化異常，及時(shí)分析原因，并局部調(diào)整鋼絞線索力。

圖2 扣錨體系索體及防松脫裝置安裝圖

圖3 扣錨體系鋼絞線懸浮張拉示意圖

鋼絞線理論伸長(zhǎng)量按照式ΔLL=PPL/APEP計(jì)算，實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量偏差控制在±6%以內(nèi)，否則暫停張拉，待查明原因并采用措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉[3]。

（2）若索塔偏移量變化出現(xiàn)異常，及時(shí)停止張拉，立即檢查各個(gè)部件。檢查完成后，若索塔偏移量與理論偏移量相差較大時(shí)，可通過局部索力調(diào)整進(jìn)行糾正。

（3）張拉過程中，嚴(yán)格遵守預(yù)應(yīng)力施工規(guī)范及要求[4]。

4 施工過程控制

合理選用夾片結(jié)構(gòu)形式，充分發(fā)揮夾片對(duì)鋼絞線的正壓摩擦錨固。夾片絲牙采用粗牙，增加牙高，充分發(fā)揮機(jī)械嚙合的錨固作用，減小應(yīng)力集中度，緩解鋼絞線的咬傷程度。

在錨錠區(qū)域埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)控錨錠情況變化，并做好原始記錄。

扣錨體系鋼絞線張拉完成后，下一道工序施工時(shí)，每個(gè)工況均須對(duì)鋼絞線索力及索塔偏移量進(jìn)行觀測(cè)、做好原始記錄；實(shí)時(shí)掌控索力與索塔變化是否與理論變化相符合；如發(fā)生異常變化，及時(shí)停止施工，查明原因并采用措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)施工[5]。

5 結(jié)語

鋼筋混凝土懸澆拱橋主拱圈施工關(guān)鍵技術(shù)之一為扣錨體系施工，通過Midascivil結(jié)構(gòu)建模計(jì)算，鋼絞線受力處于低應(yīng)力狀態(tài)。鋼絞線低應(yīng)力錨固施工工藝確保主拱圈施工安全、降低成本、節(jié)約工期、創(chuàng)新技術(shù)。全橋最長(zhǎng)扣索達(dá)到了200m以上，低應(yīng)力對(duì)扣索影響較大，通過采取措施，能夠較好的解決低應(yīng)力狀況下普通錨具使用的可靠性。雞鳴三省大橋主拱圈的成功合龍，為今后同類似的橋梁的施工工藝提供相應(yīng)的借鑒及施工經(jīng)驗(yàn)。