基于预制桥墩拼装工法的新型预应力锚固体系开发与应用

桥梁工程EE

Bridge Engineering 基于预制桥墩拼装工法的新型预应力锚固体系

开发与应用

苏强，吴东明

（柳州欧维姆机械股份有限公司，广西柳州545006）

摘要：当前我国对预制桥墩拼装工法应用越来越多，通过分析该工法中各种常用竖向预应力锚固体系的优缺点，提出

了一种具有自锁功能的新型预应力锚固体系。主要从该新型预应力锚固体系的研究背景、结构设计、试验研究、施工工艺

和工程应用等方面进行了阐述。研究结果表明，该新型预应力锚固体系锚固性能可靠、施工工艺简单、质量易保证、成本

较低，能很好满足预制构件竖向拼装的需要，值得在类似工程中推广应用

关键词：预制桥墩；拼装工法；预应力；锚固体系；自锁锚固

中图分类号：U443.22文献标志码：B文章编号:1009-7767（2019）02-0063-04

Development and Application of a New Type of Prestressed Anchorage

System Based on Assembled Bridge Piers

Su Qiang,Wu Dongming

1研究背景

随着我国城市化建设的逐步推进，城市高架桥、轻轨的施工项目越来越多，在这些基础设施建设中，预制拼装将成为最主要的施工方法，其中就包括预制箱梁的上部结构拼装以及预制立柱、预制盖梁、预制基台等下部结构的拼装。为满足承载需求，在很多情况下这些桥梁下部结构都设计有竖向的预应力锚固体系。国内外学者针对桥墩预制拼装中预应力锚固体系进行了较多研究，王震等⑴指出了当前桥墩预制拼装存在的问题和未来的发展方向，并提出了预应力筋能提供更好的自复位能力，还可使桥墩震后残余变形减少等结论；王志强等0介绍了拼装桥墩的应用、接缝分类及其力学性能、试验研究和理论研究几方面的情况。布占宇等⑴介绍了无黏结预应力耗能钢筋预制节段拼装桥墩抗震性能研究，分析了预应力度、轴压比、普通钢筋和预应力筋配筋率等参数对桥梁墩柱抗震性能的影响。

目前国内外预制桥墩中的预应力锚固体系常用以下几种：

1）二次灌浆预应力锚固体系。其主要特点是在固定端采用二次灌浆锚具，张拉端采用常规夹片式锚具。施工时在现浇的承台内预埋锚垫板和波纹管，钢绞线不预埋。当立柱和承台拼装后再从上往下穿入端部带有挤压头的钢绞线，钢绞线穿入后在底部先进行第1次灌浆把钢绞线粘结锚固住，待固定端中的浆体强度达到要求后在立柱顶端进行张拉锚固，最后进行第2次灌浆，直至注满整个孔道，该施工工艺类似于参考文献[4-5]中所述的一种类似地锚的锚索。二次灌浆预应力锚固体系主要缺点是索体结构较复杂，穿索后需二次灌浆，且二次灌浆工艺不好控制。二次灌浆预应力锚固体系见图l o

图1二次灌浆预应力锚固体系示意图

2）U形预应力锚固体系。其主要特点是在预制的构件中预埋锚下构件和管道，其中U形部分位于承台内，2个竖直管道和锚下构件预埋于立柱内。当立柱和

2019年第2凤（3肿第37卷彳貳枝术

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承台拼装后再穿入钢绞线，穿入后在两端进行张拉锚

固，最后从下往上灌浆。U 形预应力锚固体系主要缺点

是穿钢绞线困难，特别是当U 形部分的弯曲半径R 较 小或立柱较高时穿索更为困难，且需两端张拉锚固。

U 形预应力锚固体系见图2。

3）钢棒预应力锚固体系。其主要特点是采用高强

钢棒作为预应力筋。我国对于桥墩的预制装配技术的 应用主要集中在跨海或跨江大桥中，如杭州湾大桥、东

海大桥、长江大桥、金塘大桥、港珠澳大桥等特大桥，其 中港珠澳大桥的桥墩设计了钢棒预应力锚固体系。钢

棒预应力锚固体系主要缺点是钢棒须预埋和分段接 长、锚固，相对钢绞线来说钢棒强度较低且成本高。

鉴于目前的预制桥墩中竖向预应力锚固体系结

构复杂，施工工艺繁锁，周期长，成本高，为满足桥墩 预制拼装施工工艺的要求，迫切需要开发一种质量易

保证、结构简单（只包括张拉端锚具、固定端锚具、索 体和孔道，无连接器）、施工方便快捷（预应力筋无需

预埋，预应力筋穿束、张拉锚固方便，无需二次灌浆）、 成本较低的新型预应力锚固体系。

2新型预应力锚固体系结构设计

经研究开发出一种新型预应力锚固体系，由张拉 端锚具、固定端锚具、锚索及预埋管或预留孔道组成，

不再设置中间连接器，新型预应力锚固体系见图3。张 拉端锚具设于立柱上端，其结构与常规张拉端锚具相 同，由夹片、锚板、锚垫板及螺旋筋组成。固定端锚具设

于承台内，其结构与常规固定端锚具不同，除锚垫板、 螺旋筋外，还包括自锁结构、保护罩等，岀厂前组装成

一体，见图4。锚索由钢绞线束、锚固套、导向头等组 成，出厂前组装成一体，见图5。

从结构上看，该新型预应力锚固体系与常规锚固图3新型预应力锚固体系 图4固定端锚具结构图

体系不同之处在于前者设计了具有滑块复位结构的 固定端锚具和具有锥面导向的索体锚头。该结构能实

现对穿入索体的即时锚固（自锁）：当锚索头从上往下 穿人孔道到达固定端锚具时，导向头在索体自重的作 用下撑开滑块并使得整个锚固套进入到保护罩内，当 锚固套全部进入到保护罩内时，滑块自动复位，形成

了滑块对锚头端面的支承锚固作用，即实现了固定端

锚具对锚索的即时锚固。即时锚固功能使得整个施工 流程方便快捷，不需要先预埋锚索、再固定端先灌浆

锚固及等待浆体强度达到要求才可以张拉钢绞线。

3新型预应力锚固体系试验研究

为验证新型预应力锚固体系的锚固性能和安装

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