浅谈预应力连接器施工质量的控制要点

2016-12-09方茂

工程与建设 2016年3期

关键词：夹片锚具垫板

方茂

(安徽省公路工程建设监理有限责任公司，安徽合肥 230031)

浅谈预应力连接器施工质量的控制要点

方茂

(安徽省公路工程建设监理有限责任公司，安徽合肥 230031)

在多跨连续梁板分段施工时，通长的预应力筋需在中部安装连接器，并采用逐段进行张拉的方式，其特点为连接器锚端施工质量控制较难。主要通过阜阳市颍上路泉河特大桥工程实例，总结多根预应力连接器的工作原理、基本构造和施工质量控制，为今后类似预应力工程提供应用经验。

连接器；锚固端；分段张拉

0 引言

对于预应力连续梁桥，内部预应力束长度增加直接导致预应力筋所受摩阻力增大。为减少预应力损失，在逐跨架设法的连续梁中，常采用以连接器接长的预应力束筋布置方法[1]。对于结构是1孔接着1孔架设施工和张拉的连续梁，为达到施工方便和结构受力有利目的，一般将连接器位置选在靠近支点的0.2跨径处(此处接近梁的弯矩零点处)。

1 工程实例

阜阳市泉河特大桥工程位于颍上路城市中心区域，项目全长为890 m，由南向北依次上跨河滨中路、泉河、泉河北路，为阜阳市交通要道。桥梁主线宽为28 m，采用整幅桥面。主桥为61 m+98 m+56 m变截面连续梁结构,桥梁荷载等级为公路-Ⅰ级，主桥需满足泉河Ⅴ级航道通航要求。

泉河大桥引桥段连续梁北1联(跨度为22 m+30 m+29 m)、北2联(跨度为5×30 m)及南3联(跨度为25 m+2×30 m)均在第1段混凝土浇筑与预应力筋张拉锚固后，第2段预应力筋利用锚具连接器接长，以形成通长的预应力筋，通过将特别长的预应力筋在弯矩较小部位断开，变成多个段索，逐段张拉连接，使几小段预应力筋连成一体，以减小远距离张拉的预应力损失。

泉河大桥预应力钢绞线形式均为腹板曲线束，规格均为15-φs15.2 mm，锚具式连接器均为15-15连接器，本工程共采用60套锚具式连接器。其他实测值见表1所列。

表1 预应力钢绞线实测代表值 m

2 锚具式连接器构造与应用

泉河大桥工程所采用预应力锚固体系为OVM体系，它是由柳州欧维姆机械股份有限公司、同济大学、广东省公路工程处协同研制的一种后张体系。本工程中所采用多根钢绞线连接器主要由连接体、夹片、挤压锚具、高强塑料护套及约束圈等组成，其连接体是一块增大的带翼锚板。锚板中部锥形孔用于锚固前段束，锚板外周边的槽口用于挂后段束的挤压锚具。其工作原理为：连接器一端支撑在原锚垫板上，另一端设置夹片，即可按常规方法张拉钢绞线束，并予以锚固。在每根接长钢绞线的端部加上P型挤压套，并将它与钢绞线逐根挂入连接体的翼板内，完成钢绞线束的接长[2]。具体结构如图1所示。

图1 OVM15L多孔连接器结构图

由图1可知，泉河特大桥工程使用锚具式连接器为周边悬挂式，其连接器中间锥孔和夹片锚固前一节段的钢绞线，作为张拉端；连接器周边悬挂的锚固头是下一节段的固定端。该段预应力施工顺序[3]如下：

(1) 第1节段梁张拉后封锚，灌浆。

(2) 第2节段梁穿束，制作单端锚固头。

(3) 第2节段梁将锚固头挂在连接头翼板上，安装护罩和钢环等，并灌注混凝土。

(4) 在第2节段梁上安装连接器体并张拉锚固，撤去千斤顶后即行灌浆，完成一个循环。

3 施工质量控制要点

3.1 锚具进场验收

(1) 外观检查[4]。从每批中抽10%的锚具且不应少于10套，检查其外观质量和外形尺寸，按产品技术条件确定是否合格。所抽全部样品均不得有裂纹出现，当有1套表面有裂纹时，则本批应逐套检查，合格者方可进入后续检验组批。

(2) 硬度检验。对硬度有严格要求的锚具零件，应进行硬度检验，从每批中抽取5%的样品且不应少于5套，按产品设计规定的表面位置和硬度范围做硬度检验。有1个零件不合格时，则应另取双倍数量的零件重做检验；仍有1件不合格时，则应对本批产品逐个检验，合格者方可进入后续检验组批。

(3) 静载锚固性能试验[5]。在通过外观检查和硬度检验的锚具中抽取6套样品，与符合试验要求的预应力筋组装成3个预应力筋一锚具组装件，并应由国家或省级质量技术监督部门授权的专业质量检测机构进行静载锚固性能试验。试验结果应单独评定，每个组装件必须符合规范要求。有1个试件不符合要求时，则应取双倍数量的锚具重做试验；仍有1个试件不符合要求时，则该批锚具应视为不合格品。

3.2 先前节段锚端控制

(1) 波纹管及锚垫板安装。锚端波纹管安装过程中，由于锚固端预应力钢束为竖向弯曲，故需设置定位钢筋，并将定位钢筋与箱梁构造钢筋焊接成整体，确保其在浇筑混凝土时的稳定牢固。波纹管纵向定位钢筋采用井字架钢筋，定位钢筋间距在直线段不超过80 cm,曲线段不超过40 cm[6],钢筋焊接时注意避免烧坏波纹管。随后安装螺旋筋、张拉端锚垫板,锚垫板需安装平整并确保锚具平面垂直于波纹管中心线。要求波纹管需插入锚垫板喇叭口内10 cm左右，并用多层胶布裹紧。锚垫板后采用Φ16 mm、长度为0.5 m三排井字形钢筋网片进行锚端加强，减小锚端应力集中以防止锚后混凝土张拉过程中开裂。安装完毕后用土工布封闭，以防止连续梁体浇筑混凝土进入堵塞管道。

(2) 连接器锚具及工作夹片安装。连接器锚具安装前，需仔细对照图纸查看安装位置，严防安装错误。安装锚具时, 尽可能使钢绞线平行通过锚板的锚孔, 避免乱穿和交叉使用, 锚板与锚垫板尽可能在同一轴线上。安装前要检查锚垫板喇叭孔内有无水泥浆, 如有应清理干净。检查锚垫板与锚板接触位是否干净、平整, 如有浮锈、水泥混凝土残渣或其他杂物, 要用砂布打磨干净。

在OVM锚固体系中，工作夹片为2片式，在安装时须与工具夹片区分开。安装工作夹片前需检查锚板的锚孔和夹片上是否附有杂物, 预应力钢绞线应无浮锈和水泥浆,否则增大摩阻损失。所有工作夹片应利用直径为2 cm钢管敲紧，敲击过程中应逐个轻敲。最后各夹片外露量一致，端面处于同一平面，以保持受力均匀。

(3) 预应力钢束张拉、压浆作业。预应力施工必须在混凝土强度与龄期满足设计要求后方可开始，以实验室混凝土抗压强度报告与现场回弹报告为准。如设计未要求时，不应小于设计等级值的75%[7]。

张拉施工采用伸长值和应力双控，以应力为主，伸长值为校核，伸长值控制在±6%以内。根据张拉设备配套校验标定得出的张拉应力与压力表读数之间的关系，由压力表控制钢绞线应力值，初始应力取0.2σcon，考虑孔道摩阻损失及以往现场经验，施加预应力时适当超张1%～2%张控应力，持荷3 min后锚固。压浆时，对曲线孔道和竖向孔道应从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水。压浆顺序宜先压注下层孔道，压浆应缓慢均匀地进行，不得中断。为保证压浆密实，关闭出浆口后，应保持不小于0.5 MPa的一个稳压期, 该稳压期不少于2 min。依据现场经验，超长预应力束压浆时往往需重复多次稳压、补压循环。

(4) 封锚。压浆工序完成后即可进行封锚，封锚前先清除锚头、锚垫板及锚槽处的油圬、灰碴并凿毛，预应力钢绞线锚固后的外露长度不小于30 mm，多余部分用砂轮机切割，切割过程中需注意实时洒水降温，严禁用电弧焊切割[8]。

3.3 单端挤压锚头制作

按设计图纸计算长度将钢绞线下料,泉河大桥预应力束单端挤压锚头采用OVM单端P锚,采用YCW-20 t千斤顶进行挤压作业。

(1) 钢绞线端头需磨圆方可进行挤压作业，挤压套后钢绞线露出长度不得少于20 mm。

(2) 挤压模内腔要保持清洁，每次挤压后都要清理一次，并涂抹石墨油膏。

(3) 使用硬钢丝螺旋圈时，各圈钢丝应并拢，其一端应与钢绞线端头平齐。

(4) 挤压套装在钢绞线端头挤压时，钢绞线、挤压模与活塞杆应在同一中心线上，以免挤压套被卡住。

(5) 挤压时压力表读数宜为40～45 MPa，个别达50 MPa时应不停顿挤过。

(6) 挤压模磨损后，锚固头直径不宜超差0.3 mm。

(7) 挤压后检查锚固头的钢丝衬套两端外露在2～5 mm内，锚固头外径尺寸不得大于30.65 mm。

(8) 为确保锚固头质量，每联连续梁进行2～3件锚固头试验。在现场制作的锚固头用30 kN千斤顶进行拉力检验，以确保不出现断丝滑丝现象。

3.4 钢绞线束连接

(1) 紧后节段穿束。连接器后钢绞线束为单端张拉施工，钢绞线无法更换，所以保护钢绞线的完好无损是关键。钢绞线下料场地必需远离油渍、电焊、氧割区，保证场地平坦，下垫方木、彩条布或帆布，防止钢绞线直接接触地面或钢筋等坚硬物体，同时不得在混凝土面上生拉硬拽，磨伤钢绞线。阴雨天下料钢绞线，需用彩条布或帆布进行遮盖，防止其受潮生锈。下料切割必需采用砂轮机进行切割，严禁采用氧气或电弧焊切割。

(2) 锚固头悬挂及罩筒安装。1束的锚固头挤压完成后，将锚固头逐根悬挂到连接器翼板的U形槽内，锚固头挤压套必须紧贴翼板，锚固头钢绞线需尽量与连接器翼板成垂直角度，以避免张拉过程中钢绞线承受剪力，理顺后用细铁丝或打包带将锚固头捆牢，再放置泡沫塑料密封垫，并使罩筒就位。罩筒安装过程中，需注意出浆口应垂直向上，在波纹管与罩筒及喇叭垫板连接处，均用胶带包缠，防止漏浆。

本工程中因腹板束位置较低，为避免混凝土浇筑时将压浆用预留PVC出浆管震断，出浆管改为直径不小于20 mm钢管。

3.5 连接器部位混凝土浇筑

连接器作为预应力束的单端锚固头，该位置往往钢筋布置较密。在浇筑过程中，需严格控制作业质量。混凝土浇筑部位的先后顺序需从锚固端往其他部位进行，以避免振捣时所产生浮浆在锚固端位置处聚集，降低结构强度。

梁体钢筋绑扎过程中，需预留1个直径为50 mm左右的振捣棒插入口。振捣棒插入过程中，宜快进缓出，严禁碰撞连接器装置与波纹管[9-10]。