悬浮式张拉在吉利河特大桥体外预应力中应用
1工程概况
1.1 桥型简介吉利河大桥主桥为左幅31.5+35+50.5+30+36.5m、右幅31.5+35.0+50.5+35.0+31.5m的变截面预应力混凝土连续箱梁。设计荷载为汽超-20级,挂车-120,设计时速120km/h。本次体外预应力加固维修首先对主桥的腹板竖向、纵向和U型裂缝进行补强处理,处理方案采用灌胶封闭和粘贴钢板;然后对箱梁横隔板砼凿毛,布置钢筋后浇筑砼,增大截面加固;最后浇筑新增砼齿板、锚块,安装体外束进行体外预应力张拉。其中齿板对应的箱梁外侧粘贴碳纤维布补强。
1.2 吉利河大桥体外预应力情况简介体外预应力位于吉利河大桥(左、右幅)的第11～15跨连续箱梁的箱内,主要采用体外预应力钢束加固。钢绞线采用标准强度1860Mpa、直径φs15.2高强度低松弛、带PE护套的环氧涂层钢绞线。由于原连续梁结构分为五个互相独立封闭的箱体,所以进入箱梁的通道需另外开设。
1.2.1 张拉方法的选择由于锚具其锚固对象是环氧喷涂钢绞线,保证张拉过程中环氧涂层的完好无损,因此,选择如何进行张拉是相当重要的。考虑到索很长,伸长量很大, 千斤顶的最大行程只有20cm,实际操作时最大行程一般控制不超过18cm。
1.2.2 系杆布置整个系杆贯穿11~15跨,在每段箱梁中间设置三束系杆,在箱梁底部端设置了锚固区,在其它部位的每个横梁中间,设置钢材制成的圆孔,系杆里面装有减振器,起约束作用,系杆沿桥向都为直线形式。
1.2.3 基本原理悬浮法张拉的基本原理:在YCW30O千斤顶前部位增加一套工具锚及支架,在千斤顶与锚板间设可调限位板,除了设前工具锚外,还设有后工具锚。在每次张拉时后自动工具锚夹片处于放松状态,在完成一个行程回程时由前自动工具锚夹片锁紧钢绞线,多次倒顶,直到张拉到设计吨位。
2施工方案
2.1 总体施工顺序a.进行梁体开孔(两端和桥面分开进行)进入梁体调查内部情况,b.施工放样测定新增齿板锚块和钢束位置,c. 按照设计图纸核对原结构各部尺寸,d.新增齿板施工,e.应力钢束安装安装传感器, f.预张拉(消除弯沉、变形等),g.正式张拉(同时进行监控),h.安装减震器、施工锚块,i.最终防护、检查、监控验收。
2.2 施工要求①材料技术要求:a.钢绞线:采用环氧喷涂钢绞线单层无粘结钢绞线(OVM-U1),公称直径15.2mm,单根钢绞线公称面积139mm2,制成12(15)束的成品索。锚具、锚垫板、传感器、锚下螺旋箍筋等均采用其配套产品。b.预应力束防护:选用带HDPE套管的成品索。②施工工艺要求:预应力钢筋(束)穿束、张拉、防护,穿束与张拉是重点和难点。a.精确裁切钢绞线并按照设计图纸数量和位置编号b.横隔板钻孔、穿束,c.调整钢束张拉端工作长度,安装锚具、锚下传感器,d.齿板砼强度大于95%,准备张拉,e.对钢束整体两侧、两端同时对称张拉钢束,最后一次张拉完毕后,在工作锚板上给夹片安装防松装置,并切割多余钢绞线。
3施工方法
3.1 钢束制作、防护与安装a.根据工作长度和设计长度定制定长成品钢束并按照图纸编号。b.成品钢束本身是有一层防护层的,安装过程中要采取了牵引导向架和转角橡胶板等防护措施,避免了穿束过程对防护层的破坏。c.首先根据设计长度定制钢束,分部位、规格堆放。穿束采用卷扬机在箱梁内部从一端向另一端牵引进行。钢束整体的纵向移动在特制的滚轮和支架上拖拉,避免了硬性磕碰。为了尽量减少钢束自重下弯对长度的影响,需要按3m左右的间隔设置临时支撑架。以保证钢束平直成线。
3.2 传感器的安装使用欧威姆机械有限公司生产的CLY型传感器。厂家根据锚垫板类型确定的传感器外形尺寸,施工安装时施工单位加工了临时定位垫板,并对锚具压环周边的平整度进行了调整,使之与锚垫板密帖。通过施工张拉过程来看,传感器与锚垫板的密帖(质量)程度,直接关系到传感器的初始读数的精度。
3.3 预应力钢索张拉本体外预应力钢束的张拉是本工程的关键和重点工序。需要对张拉技术指标进行控制,必须据根设计文件要求对结构体进行监控。a.张拉过程选在车流量最低的时间段整幅封闭交通进行。b.张拉控制应力σcon按照设计要求执行(σcon=1116MPa)。根据实际情况,施工现场确定的张拉顺序。c.张拉控制采用应力和伸长量双控,即以应力控制(张拉力)为主,以伸长量(引伸值)校核为辅,实际伸长值与理论伸长值的差值控制在±6%以内。d.预应力筋的伸长值ΔL(mm)依据有关计算结果。对张拉过程中产生的锚头弹性压缩值一般不会考虑。e.对张拉孔道要求要精确。f.张拉:3~4次张拉。0→初应力(10%σcon)→→→→→→100%σcon(持荷2min,锚固)。g.两端同时张拉,两端千斤顶升降、画线、测伸长量、插垫等工作应该基本一致。施工过程中,需要和桥梁监控人员保持有效沟通,对需要监控的指标进行认真校核,出现异常,现场及时沟通解决方案。
3.4 减震器安装a.安装顺序:焊接钢板C和N1钢筋→种植钢筋N1→焊接、安装支架(支架钢板A的高度H需要根据实际高度现场量测以后订做)→安装索夹→栓接索夹及支架。b.索夹外露部分涂刷防锈漆。c.必须消除焊接变形。
3.5 锚头防护按照厂家配套的防护设施,在张拉完成的锚头外部安装夹片压盖和外防护罩,锚具密闭腔和防护罩空间内注油脂(润滑油)防腐防护。
4悬浮法张拉与普通法张拉的区别及优缺点
①所需机具、设备不同悬浮法除和普通张拉法相比,多增加了支撑架,且工具锚分前工具锚和后工具锚,在限位板前还多增加了压紧器。②工作过程不同。悬浮法张拉是在普通张拉法的基础上增加了支撑架和一套前工具锚,这样在多次回油倒顶的过程中,使前工具锚代替了工作锚受力。③起到的效果不同悬浮法张拉同悬浮张拉相比在整个张拉过程中没有让工作夹片受力,有效的保护了工作夹片,同时避免了应力的损失。④工作夹片锚固的方式不同悬浮法张拉工作夹片是通过压紧器进行预压紧,虽然回油过程中钢绞线也有会微量的回缩导致应力损失,但其损失已经相当小。
5结语
在某些钢索较长的场合下,悬浮法张拉优于普通张拉法是个不争的事实,在施工中也值得推广。在佛开高速吉利河大桥体外索张拉中,成功的使用了悬浮法张拉,起到了很好的效果,同时也积累了悬浮法张拉的施工经验以便促进悬浮法张拉的进一步完善和推广。
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