浅析二次张拉钢绞线竖向预应力锚固系统

吴小陆 许斌

（中铁大桥局集团第三工程有限公司，广州 花都 510800）

浅析二次张拉钢绞线竖向预应力锚固系统

吴小陆 许斌

（中铁大桥局集团第三工程有限公司，广州 花都 510800）

通过采用二次张拉竖向预应力钢绞线锚固系统在工程上的施工实例，初步介绍了竖向预应力采用二次张拉钢绞线的设计及施工工艺，总结了二次张拉钢绞线竖向预应力的施工工艺和技术要点。通过工程实例，实践证明了二次张拉竖向预应力钢绞线锚固系统施工工艺在工程中的可行性，尤其是二次张拉钢绞线基本无回缩产生，达到了低回缩、高效率的目的，产生的较好的经济效益和施工简易性，确保了工程后期运营质量。

竖向预应力；锚固系统；二次张拉；钢绞线

1 工程概况

骝岗涌特大桥位于广州市番禺区东涌镇境内，起于 K1+481.000，终于 K2+717.000，桥梁总长1236m，为本项目跨越骝岗水道的一座特大型桥梁。骝岗涌为沙湾水道的分支流，下游与榄核河、西樵水道汇合流入蕉门水道。桥梁中心线与水流方向斜交角225°，距上游沙湾水道约8.0km，距下游蕉门水道汇合点处8.3km。

骝岗涌特大桥国道主干线广州绕城公路南环段骝岗涌特大桥主桥为连续钢构桥，跨径布置为75m+130m+75m，主梁采用C55砼，半幅桥宽16.25m，采用单箱单室箱型断面，其中箱宽7.8m，两侧翼缘板悬臂长4.225m，主梁根部梁高7.5m，跨中及边跨端部梁高3.2m。

主梁按预应力构件设计，采用三向预应力体系，包括纵向预应力、横向预应力和竖向预应力。其中，竖向预应力摒弃传统的精轧螺纹钢YGM锚固体系，采用新型的二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统的施工工艺，达到了预期效果。

2 新型锚固系统特点

二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统是一种新型的预应力筋锚固体系，不同于传统的精轧螺纹钢YGM锚固体系，也不同于夹片式钢绞线锚固体系，它具有其自身的特点，只要在施工中掌握相应的施工要点，就能确保发挥这一新型锚固体系的优势，从而确保竖向预应力（含中短预应力束）永久应力稳定可靠，做到孔道压浆密实饱满，达到提升桥梁安全性能的目的。

3 新型锚固系统工艺

3.1 新工艺简介

钢绞线预应力筋二次张拉低回缩工艺是针对中短预应力束锚固系统在张拉放张后，产生的回缩对预应力系统永存预应力损失过大的工况专门研究开发的一种新型钢绞线低回缩高效率的预应力锚固系统。它锚固钢绞线的锚固理论锚固回缩值小于1mm，预应力损失很小，是目前中短束预应力筋有效永存预应力损失最小的锚具品种之一。

3.2 旧工艺的缺陷

在一些桥梁的实际调查中发现，常有竖向预应力筋永存预应力不到位的情况，甚至在施工完成以后，有的预应力筋内无预应力。同时由于箱梁桥高度有限，对施工要求高，稍有不慎，竖向预应力可能会损失过半，这对箱体的受力是极为不利的。

从大量的实际施工桥梁调研中发现，主要问题是竖向预应力采用的精轧螺纹钢YGM锚固体系竖向预应力存在如下缺陷：

3.2.1 放张时存在钢筋回缩损失，主要原因在于钢筋上的螺纹与螺母间隙及变形、螺母与垫板的接触面存在夹角，导致实际回缩量损失大大超出规范。上述特点往往导致竖向预应力效果差。

3.2.2 精轧螺纹钢YGM锚固体系由于力筋是刚性索，对施工安装锚固螺母、预应力粗钢筋、锚垫板三者安装精度要求相当高，否则造成放张时锚固螺母拧不到位，是传统锚固体系永存预应力极难保证稳定，且易发生随即变化的一个重要原因。

3.2.3 在实际工程中，精轧螺纹钢被拉断的现象也时有发生，精轧螺纹钢一旦拉断，无法补救，危害也很大。

3.2.4 竖向预应力筋普遍存在压浆质量不好，管道压浆不密实等通病存在，也为传统锚固系统预应力损失留下了后患。

3.3 新工艺的形成

箱梁桥腹板的竖向预应力是为控制箱梁桥腹板开裂而设计的，许多专家、学者的文献也都强调了竖向预应力在箱梁桥结构中的显著作用。工程实例也证实：没有设置竖向预应力的箱梁腹板开裂更加明显，甚至在施工期间就出现了裂缝；有的虽然设置了竖向预应力，但由于预应力损失大，管道压浆不密实，以及温度应力、混凝土的收缩和徐变等诸多因素，仍然不能抑制腹板斜向裂缝的出现。

中交公路规划设计院曾对建成的部分大跨径预应力混凝土连续梁、连续刚构等连续梁式桥进行了调查，结果表明预应力混凝土连续梁式桥存在的突出问题是混凝土结构开裂。而纵向预应力束布置和竖向预应力的大小对箱梁桥腹板斜裂缝的控制等起着主要作用。

针对精轧螺纹钢YGM锚固体系存在的缺陷，将二次张拉预应力锚固体系应用于箱梁桥腹板，作为竖向预应力，使竖向预应力筋预应力效率大大提高，预应力损失很小，时效松弛应力损失也远远小于精轧螺纹钢力筋，加上压浆工艺的优化改进，孔道压浆密实饱满，粘结握裹力好，克服了精轧螺纹钢YGM锚固体系存在的不足。同时，工程造价同比降低，工程安全性却明显提升。

3.4 新工艺优势及应用

二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统低回缩、永存预应力损失小的显著特点，为广泛应用于大跨度预应力混凝土连续梁、连续刚构、刚构--连续组合体系等桥梁竖向预应力提供了理论依据，从而克服传统的精轧螺纹钢YGM锚固体系回缩大导致永存预应力损失大的缺陷。

二次张拉钢绞线低回缩锚具在施工中还可以根据工程特殊需要，方便准确调整预应力筋的实际有效永存预应力，它的这一特性可广泛应用于各种试验、实验结构中，还可应用于铁路梁横张预应力筋结构、斜拉索塔身周向、横向预应力筋结构、边坡锚固预应力筋结构及其他各种较短束预应力筋结构中，限于篇幅，本文仅对二次张拉钢绞线竖向预应力锚固系统进行浅析，以作探讨。

4 新型锚固系统施工

4.1 新工艺结构原理

二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统由固定端垫板、P锚、固定螺旋筋、钢绞线、波纹管、张拉端垫板、张拉端锚具和张拉端螺旋筋组成。固定端垫板、张拉端垫板组件和混凝土共同构成了承力架构，P锚固定钢绞线。

工作锚环设计成外圆全螺纹，轴向布置若干个锥孔，锚环外螺纹与支承螺母相连接，夹片轴向安装在锚环锥孔内。

第一次张拉钢绞线至张拉设计控制荷载，放张时，夹片自动跟进夹紧钢绞线进行自锚固；第二次将工作锚环通过连接杆整体张拉至设计荷载值，向张拉端垫板侧拧紧支承螺母，放张后，锚环由支承螺母支承在张拉端垫板上，预应力筋无回缩产生，从而消除第一次张拉钢绞线锚具回缩值，达到提高预应力效率的目的。

4.2 第一次张拉安装

首先应了解工程设计中对预应力束的张拉要求，例如每束预应力筋钢绞线的根数、标准强度、横截面积数值、控制应力、要求的张拉伸长量值、锚具的回缩值等，然后根据标定后的"油压值-张拉力"标定值确定控制应力的油压值。

待养护龄期满足设计要求后，准备第一次张拉工作。将工作锚环自钢绞线束端部套上，并推至锚垫板处，对准止口固定；安装工作锚环、夹片；安装限位板，限位板应按锚板尺寸设计，与锚板的孔相对应配合；安装千斤顶，将千斤顶前端盖支承口套在限位板的外面，这时千斤顶即可同轴对中；将工具锚安装在活塞端部的支承止口上。

按照一般低松弛钢绞线预应力的张拉工艺完成对竖向预应力的第一次张拉，第一次张拉放张后，由夹片进行自锚固。

4.3 第二次张拉安装

根据预应力张拉施工方案要求，检查第一次张拉施工是否按照规定完成，检查第一次张拉施工是否达到锚固质量要求，如符合要求，方可进行二次张拉，否则，应采取措施按照规范要求对第一次张拉进行检查，使第一次张拉合格。

第二次张拉安装时按照顺序安装张拉支架、连接套、张拉杆、定位垫板和连接螺母，将工作锚环进行整体拉起，达到设计预应力要求后持荷2min，再拧紧支承螺母，使支承螺母支承在张拉端垫板上。

4.4 孔道压浆、封端

孔道压浆、封端按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）执行。

4.5 二次张拉注意事项

4.5.1 在进行第一次张拉时，必须将工作锚环与张拉端垫板清扫干净，同时将支承螺母拧起，确保第一次张拉完成后，工作锚环与张拉端垫板能紧贴密实，防止受力不均和预应力损失。

4.5.2 在进行第二次张拉时，工作锚环整体拉起后，必须将支承螺母向下拧紧拧死，使支承螺母与张拉端垫板紧贴密实。

5 结束语

随着我国基础建设的蓬勃发展，各类桥梁的施工日渐增多。由于竖向预应力的普遍应用，对腹板斜向裂纹的控制取得了一定的效果，但是传统精轧螺纹钢YGM锚固体系的应用对后期永存预应力存在一些不可避免的缺陷，工艺的改进迫在眉睫。

相比传统精轧螺纹钢YGM锚固体系，二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统施工工艺以其安全稳定性强，费用省，工程安全性好，低回缩高效率等特点，在避免腹板斜裂纹的出现方面效果明显，能产生良好的经济效益和安全预期。通过在骝岗涌特大桥腹板竖向预应力中的应用，笔者发现，即使对于由于纵向预应力张拉所产生的腹板斜裂纹，在该节段竖向预应力张拉结束后，裂纹基本完全闭合，且闭合效果非常好。其在工程实例中的成功应用充分证明，也为其他桥梁腹板竖向预应力锚固体系的设计及施工提供了一个可参供的重要价值依据。

吴小陆，女，工程师，1977年10月出生，2000年6月毕业于华中科技大学，学士学位。

许斌，男，助理工程师，1983年2月出生，2006年6月毕业于山东理工大学，学士学位。