施 嘉 吳 滌 蘭 軍

（四川省公路規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 611100）

0 引言

豎向預(yù)應(yīng)力度對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的腹板主拉應(yīng)力影響很大，一旦豎向預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大，其混凝土承受的主拉應(yīng)力則會(huì)相應(yīng)增加，從而導(dǎo)致腹板斜裂縫的出現(xiàn)[1]。高強(qiáng)度精軋螺紋鋼筋由于施工工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便常作為橋梁結(jié)構(gòu)的豎向預(yù)應(yīng)力筋用于混凝土箱梁腹板中，但其錨固過(guò)程中的應(yīng)力損失往往不能做到有效的控制,造成部分豎向預(yù)應(yīng)力不能滿足設(shè)計(jì)要求甚至失效。鋼絞線的張拉應(yīng)力計(jì)伸長(zhǎng)量是精軋螺紋鋼的2 倍以上，但是由于張拉長(zhǎng)度較短，錨固時(shí)回縮大而造成預(yù)應(yīng)力損失較大[2]。二次張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨具是一種新型的預(yù)應(yīng)力錨具，具有張拉回縮量小的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于較短的預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉。但這種施工工藝的主要性能參數(shù)均來(lái)自于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)取得的數(shù)據(jù)，本文首次針對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)比研究了低回縮錨具整體張拉工藝和傳統(tǒng)的鋼絞線單根輪替張拉工藝對(duì)橋梁豎向預(yù)應(yīng)力度的影響。

1 工程背景

以某高速公路上的3 座特大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)楣こ瘫尘斑M(jìn)行試驗(yàn)研究，其主橋跨徑布置分別為：a)一號(hào)大橋：120m+230m+120m；b)二號(hào)大橋:125m+230m+120m；c)三號(hào)大橋:95m+180m+95m。3 座橋梁箱梁腹板縱向間隔40～50cm 均設(shè)有豎向預(yù)應(yīng)力鋼束，交錯(cuò)布置，采用3Φ15.2 高強(qiáng)低松弛鋼絞線及M15-3DHS 低回縮專用錨具。

2 試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)分為室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：

(1)室內(nèi)試驗(yàn)。在預(yù)應(yīng)力錨固臺(tái)座上進(jìn)行，分別從上述三座橋梁現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取9 套錨具和鋼絞線進(jìn)行低回縮錨固整體張拉和單孔張拉工藝對(duì)比試驗(yàn)和靜載錨固試驗(yàn)和，具體項(xiàng)目包括：錨固效率系數(shù)、預(yù)應(yīng)力損失、鋼絞線內(nèi)縮量。

(2)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在二號(hào)大橋主橋上實(shí)施，現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取二號(hào)大橋左幅2#墩2#節(jié)段6 束豎向預(yù)應(yīng)力鋼束(對(duì)應(yīng)腹板高度14.18 米)分別作低回縮錨固整體張拉和單孔張拉工藝對(duì)比，具體項(xiàng)目包括：預(yù)應(yīng)力損失、鋼絞線內(nèi)縮量。

3 試驗(yàn)方法

以下列出的為室內(nèi)試驗(yàn)的試驗(yàn)方法步驟，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的試驗(yàn)步驟與室內(nèi)試驗(yàn)大致相同[3]。

3.1 傳統(tǒng)單孔張拉工藝

①按圖2（a）安裝工作錨板、螺母及工作夾片。

②安裝限位板、千斤頂、工具錨板及工具夾片。

③將磁通量傳感器用穿心式安裝方法每根鋼絞線各安裝一個(gè)，安裝位置為預(yù)應(yīng)力筋在工作錨和固定錨具之間的長(zhǎng)度的1/2 處。

④鋼束設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力σcon 為其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的70%，即1860Mpa×70%=1302MPa。

⑤依次單根張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，張拉步驟：0→0.05σcon→1.03σcon (持荷2min) →錨固。張拉至1.03σcon 持荷穩(wěn)定后，分別記錄3 根鋼絞線實(shí)際受力（i=1,2,3）、預(yù)應(yīng)力鋼絞線在工作錨中心和固定錨中心之間的長(zhǎng)度iL；放張后錨固后，記錄3 根鋼絞線實(shí)際受力值Pi2。

⑥計(jì)算各根鋼絞線預(yù)應(yīng)力損失：

預(yù)應(yīng)力損失度：

鋼絞線內(nèi)縮量：

式中：Aip——單根鋼絞線的面積；

4.2 低回縮錨具整體張拉工藝

①按傳統(tǒng)單孔張拉工藝的步驟①～步驟③安裝工作錨板、螺母、工作夾片、限位板、千斤頂、工具錨板、工具夾片及磁通量傳感器。

②對(duì)3 根鋼絞線進(jìn)行第一次整體張拉：0→0.05σcon→1.05σcon (持荷2min) →錨固。

③按圖2（b）安裝撐腳、連接頭、張拉桿、千斤頂及張拉螺母，盡可能使得撐腳、千斤頂與錨具對(duì)中，并保證連接頭與工作錨板、張拉桿的螺紋連接到位。

④第二次整體張拉：0→1.0σcon (持荷2min) →錨固。張拉至1.0σcon持荷穩(wěn)定后，記錄3 根鋼絞線實(shí)際受力Pi1、預(yù)應(yīng)力鋼絞線在工作錨中心和固定錨中心之間的長(zhǎng)度iL。放張錨固前，工作錨板離開(kāi)錨墊板端面約5mm 的距離，用工具敲緊螺母至錨墊板端面再后放張，放張后記錄3 根鋼絞線實(shí)際受力值Pi2。

⑤按（公式1）～（公式3）計(jì)算各鋼絞線預(yù)應(yīng)力損失、預(yù)應(yīng)力損失度、內(nèi)縮量。

圖1 單孔張拉及整體第二次張拉安裝示意圖

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 室內(nèi)靜載錨固試驗(yàn)結(jié)果

室內(nèi)靜載錨固試驗(yàn)結(jié)果所示，分析表中數(shù)據(jù)可知，抽樣錨具組裝件在低回縮錨具整體張拉與傳統(tǒng)單孔張拉的預(yù)應(yīng)力筋總應(yīng)變均大于2.0%，錨固效率系數(shù)均大于95%，滿足相關(guān)規(guī)范[3]要求。

4.2 室內(nèi)預(yù)應(yīng)力損失及鋼絞線內(nèi)縮量試驗(yàn)結(jié)果

室內(nèi)預(yù)應(yīng)力損失及鋼絞線內(nèi)縮量測(cè)試結(jié)果如表2 所示。分析表中數(shù)據(jù)可知，在室內(nèi)試驗(yàn)中，采用低回縮錨具整體張拉工藝測(cè)得預(yù)應(yīng)力度損失約為1.84%～1.97%，對(duì)應(yīng)的鋼絞線內(nèi)縮量為0.53～0.57mm；采用單孔張拉工藝測(cè)得的預(yù)應(yīng)力度損失約為15.70%～16.51%，對(duì)應(yīng)鋼絞線內(nèi)縮量為4.70～4.95mm。低回縮錨具整體張拉工藝下預(yù)應(yīng)力損失和內(nèi)縮量較傳統(tǒng)張拉工藝均明顯降低。

表2 室內(nèi)預(yù)應(yīng)力損失及鋼絞線內(nèi)縮量試驗(yàn)結(jié)果

4.3 現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力損失及鋼絞線內(nèi)縮量試驗(yàn)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力損失及鋼絞線內(nèi)縮量試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，單孔張拉的錨具回縮量為9.53～12.05mm，均值約10.4mm，對(duì)應(yīng)該橋2#墩2#節(jié)段標(biāo)距為14.18m 的腹板高度，預(yù)應(yīng)力度損失約為9.1%～11.80%。采用低回縮錨具專用張拉工藝在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的錨具回縮量為2.07～3.26mm，均值約2.58mm，對(duì)應(yīng)的預(yù)應(yīng)力度損失約為2.03%～3.17%。低回縮整體張拉工藝下的預(yù)應(yīng)力損失和錨具回縮量均較單孔張拉工藝明顯減小[4-5]。

表3 現(xiàn)場(chǎng)錨具回縮量及預(yù)應(yīng)力損失度試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)論

(1)在低回縮整體二次張拉和單孔張拉兩種工藝下，抽樣錨具的錨固效率系數(shù)均滿足相關(guān)規(guī)范要求，兩種拉工藝對(duì)錨具的靜載錨固性能無(wú)明顯影響。

(2)采用傳統(tǒng)的單孔張拉工藝，特別是在施工現(xiàn)場(chǎng)由于受環(huán)境條件所限，實(shí)測(cè)錨具回縮量接近10mm，針對(duì)不同箱梁節(jié)段的腹板高度不同，結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力度損失也將達(dá)到并超過(guò)10%。室內(nèi)試驗(yàn)與施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果均表明，低回縮整體二次張拉工藝可有效減小錨具回縮量，提高鋼束的有效預(yù)應(yīng)力值。