下白石特大桥竖向预应力钢筋施工工艺与测试

　文章编号:0451-0712(2003)09-0021-02 中图分类号:U445.469 文献标识码:B

下白石特大桥竖向预应力钢筋施工工艺与测试

陈礼彪

(福建省高速公路建设总指挥部　福州市　350001)

摘　要:通过对竖向预应力粗钢筋的锚固工艺试验及预应力损失的检测,得到了保证有效预应力的可行方法,分析了竖向预应力钢筋应力损失的规律,可为类似桥梁预应力钢筋施工提供参考。

关键词:竖向预应力钢筋;锚固;工艺

1　下白石大桥概况

下白石特大桥是国家重点工程项目福建省福鼎～宁德高速公路上的一座特大预应力混凝土连续刚构桥,主桥跨径为145m+2×260m+145m,是目前我国乃至世界跨径最大的多跨连续刚构。设计荷载为汽车—超20级,挂车—120。主桥为上下行分离的两幅独立桥梁,采用单箱单室断面,箱梁顶宽12m,底宽6m;墩顶处梁高14m,跨中4.2m。全桥采用悬臂浇注法,单T分29个对称节段。本桥设计为三向预应力体系,均按延伸量和张拉力双控施工。纵、横向预应力束采用A ST M416-87A270级钢绞线,极限强度1860MPa。竖向预应力采用进口<32精轧螺纹粗钢筋,屈服强度1080M Pa,设计张拉力782kN。竖向预应力筋全桥通长设置,而下弯束只在8号节段之前设置。因此,建立充分有效的竖向预应力体系对桥梁的结构安全和运营质量至关重要。

根据设计和施工技术规范,竖向预应力筋采用超张拉工艺施工,并在张拉控制应力达到设计要求并处于稳定状态时锚固。锚固时通过二次扳手的复拉来达到减少预应力损失的目的。鉴于以往粗钢筋预应力控制的难度,为摸索既能保证有效预应力质量又便于施工控制的合理工艺,本桥对竖向预应力筋进行了施工工艺试验和相应的预应力效果测试。

2　施工工艺

本桥竖向预应力钢筋采用梁底锚固,梁顶张拉方式,预应力筋定尺长12m,在墩顶附近梁段粗钢筋用连接器接长。预应力管道由塑料波纹管成型。张拉前,连接器要求逐批检测,保证尺寸准确,与钢筋连接后咬合紧密,轴线对中,张拉时无松脱、滑移。混

收稿日期:2003-05-08

Closure Technology of Gonghe Cable-Stayed Bridge

DU Peng-j uan,HUANG Cai-liang,ZHANG Zhe

(Dept.of Civil Eng.,Dalian Univ.of T echnol.,Dalian116024,Chin a)

Abstract:Closure of cable-stayed bridg e gener ally means closure of beam and beam,namely,closure leng th in the m ain beam.On the basis of the charaecter s o f construction a sort of no vel schem e fo r closure is adopted in the Gonghe cable-stayed bridge construction.By using the m oving tem plate method,the m ain beam is cast in place w ith the m oving template,until the beam reaches to the side pier.T he successful ap-plication o f the new m ethod pro vides the precio us exper ience for the innovation of construction and closure of cable-stayed bridge.

Key words:cable-stayed br idge;moving tem plate;closure;Beiley beam

　公路　2003年9月　第9期 HI GHWA Y　Sep.2003　N o.9　

凝土浇注前要详细检查管道上下封堵情况,在安装过程中防止波纹管变形、穿孔,力求避免封堵不密实的漏浆堵管而导致开窗返工。

竖向预应力钢筋张拉前对千斤顶、油泵、油表配套标定,待混凝土强度达到设计强度的60% (48M Pa)以上方可实施张拉作业。张拉时首先安装锚固端的垫板和锚固螺母,连接穿心拉杆,就位千斤顶,再张拉至规定吨位、稳压,并测读预应力钢筋延伸量,满足设计要求后拧紧螺母锚固。施工刚开始时,由于缺少测力扳手而仅由工人凭经验直觉和观察预应力筋的回缩情况来锁紧。引入扭矩扳手后,则通过不同扭矩下的锚固效果分析,形成了定量化的最佳锚固工艺。竖向预应力管道压浆前,一般还要采用扭矩扳手或复拉方法来检验有效预应力情况,以确保竖向预应力可靠。

3　试验方法

为定量掌握紧固工艺与预应力损失之间的关系,合理确定预应力钢筋锚固扭矩,同时为了解预应力粗钢筋的松弛情况,分析其变化规律,我们选取右幅5号墩10号段和左幅6号墩9号段两侧腹板各2根竖向预应力钢筋共8根进行预应力损失检测,其中4根进行锚固试验(分1000N・m、1500N・m、2000N・m3种不同扭矩)。试验通过在预应力筋顶部设置的压力传感器直接读取锚下张拉力,计算预应力钢筋的预应力损失。通过压力传感器的持续观测,掌握预应力钢筋的长期损失情况,由精密数字钢弦频率接收仪采集压力传感器的读数。

观测时间:施加预应力后2天内,每15m in测1次;1周内,每h测1次;1个月内,每日上、下午各测1次;3个月内每日1次。4　试验成果

4.1　锚固试验

不同锚固扭矩下预应力损失实测结果见表1。

表1　不同锚固扭矩下预应力损失结果

锚固扭矩/N・m

锚固应力损失/kN

1号筋2号筋3号筋4号筋100015.9412.9616.3013.

58 150014.2910.5814.839.80

200014.627.08 2.307.50

由表1可见,本桥采用2000N・m扭矩进行竖向预应力钢筋锚固所产生的预应力损失最小,平均损失值约7.9kN,仅为设计张拉力的1%,达到了较高精度。同时,现场控制方便,由2名工人采用特制的扭矩扳手即可实现。

4.2　预应力损失随时间的变化规律

典型的预应力值随时间的变化曲线如图1所示。

图1　4号钢筋预应力～时间关系曲线

从图1曲线可分析得知,竖向预应力在张拉后的第一周损失最大,约占总损失的80%以上;两周后明显趋缓,占总损失的90%以上;一个月后曲线平缓,张拉应力基本稳定,即此后的预应力损失相当有限。4.3　预应力损失试验

实测钢筋预应力损失见表2。

表2　预应力损失实测值M P a 钢筋编号12345678

锚固时的锚下应力767.38774.92779.70774.50728.99782.37754.54789.25锚固应力损失14.627.08 2.307.5053.01-0.3727.46-7.25一个月后的锚下应力743.52740.92771.36746.83714.02756.36727.64763.19一个月后的应力损失38.4841.0810.6436.1767.9825.6454.3618.81

由表2可知,试验的8根竖向预应力钢筋的长期预应力损失平均值约为37M Pa,在设计张拉力的5%之内。考虑到实际张拉力的偏差和施工控制精度,预应力损失总体上可控制在设计张拉力的8%以内。这说明采用该施工工艺建立的竖向预应力比较可靠,能够达到较理想的控制效果。5　结语

竖向预应力钢筋锚固工艺探索及预应力效果检测结果表明,本桥所采取的竖向预应力施工工艺是合理可行的,竖向预应力钢筋不论是锚固阶段还是锚固后的使用阶段,实际预应力损失均控制在较小的范围内,可满足设计要求。同时表明,对于竖向预

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公 路 2003年　第9期