前卡式千斤顶与后卡式千斤顶在预应力张拉中的使用对比

仲智涛

(柳州市桥厦工程管材有限公司, 广西柳州 545112)

预应力施工技术经过不断地发展，正朝着自动化、节能方向前进。就张拉设备而言，智能数控张拉系统早已几乎取代了传统手动张拉模式，前卡式[1]千斤顶(以下简称前卡千斤顶)也越来越多应用于预应力桥梁施工中，与普通的后卡式[1]千斤顶(以下简称后卡千斤顶)相比，它最大的优点就是能节省钢绞线。随着前卡千斤顶在实际过程中不断地使用及改进，其产品结构、性能越来越成熟，但同时也存在一些不可忽视的问题，本文通过对前卡千斤顶与后卡千斤顶在预应力张拉施工中的使用对比，将对前卡千斤顶的优点与局限性进行探讨。

1 千斤顶结构对比

前卡千斤顶与后卡千斤顶结构类似，两者均为液压穿心式，后卡千斤顶在张拉时将工具锚板及工具夹片放置在整个千斤顶的后端(一般是活塞端，如图1所示)；而前卡千斤顶是将工具锚板及工具夹片(已组成自动工具锚)放置在千斤顶内尽量靠前的位置(一般是穿心套，如图2所示)。因为前卡千斤顶的工具锚是放置在千斤顶内，所以它将会比同规格的后卡千斤顶外径要大很多，为了结构的紧凑，目前绝大多数的前卡千斤顶都是张拉时“活塞不动，油缸动”。

图1 后卡千斤顶结构示意

图2 前卡千斤顶结构示意

2 钢绞线束预留量对比

由前卡千斤顶的结构特点决定了它张拉时所需预留的钢绞线L比后卡千斤顶的要短得多，而预留的钢绞线在张拉结束后除锚固部分外几乎整束都是要切掉的，白白浪费材料。通过粗略计算：后卡千斤顶需预留钢绞线600～800mm，而前卡千斤顶仅需预留钢绞线250～300mm，使用前卡千斤顶张拉每孔可节省钢绞线约420mm，而直径φ15.2mm的钢绞线质量为1.1kg/m，则每孔可节省钢绞线约0.46kg，这对于整束钢绞线、整片梁乃至整个工程来说节省量是很可观的。

3 张拉施工操作流程对比

前卡千斤顶采用自动工具锚，自动工具锚由工具锚板和工具夹片以及其它附属配件组成，它可以同时自动完成钢绞线束的穿孔、工具夹片的安装、工具夹片的敲紧，张拉结束后可自动退出工具锚板和工具夹片。使用时，先将整个自动工具锚装入前卡千斤顶内，使之与前卡千斤顶形成一个整体，然后将整台前卡千斤顶连同自动工具锚一同对准已经装好工作锚板、工作夹片及限位板的钢绞线束，即可完成装顶过程。张拉结束后回顶，可直接将整台前卡千斤顶连同自动工具锚从钢绞线束抽出，完成该孔道的张拉，如若无需更换工具锚，则可直接用于下一个同孔道的穿束、张拉。整个操作过程非常方便。而后卡千斤顶张拉前都要对每个孔位进行单独安装工具夹片，之后依次敲紧，操作繁琐。由于前卡千斤顶与后卡千斤顶现在均安装有位移传感器配并合智能泵站使用，张拉过程中无需人工测量活塞伸长量，因此早期前卡千斤顶张拉时活塞靠孔道端不方便测量伸长量的问题已经得以很好的解决(表1)。

表1 后卡千斤顶与前卡千斤顶张拉操作流程对比

备注：1处表示如下一个张拉孔位与当前孔位一致，则无需再进行该步骤操作；“●”表示进行该步骤；“○”表示省略该步骤。

4 前卡千斤顶与后卡千斤顶外形及重量对比

前卡千斤顶在外形及重量上，都要比同规格的后卡千斤顶的要大很多，这在一定程度上将影响施工的操作，尤其是大吨位的前卡千斤顶。根据以往实际使用情况看，在200t位及以下小吨位、小孔位的前卡千斤顶施工安装速度远远大于同规格的后卡千斤顶；在250t位左右的千斤顶中，前卡千斤顶施工操作速度与后卡千斤顶差不多或者稍慢；300t及以上大吨位的前卡千斤顶施工操作速度比同规格的后卡千斤顶要慢。随着吨位、孔位的增加，前卡千斤顶的施工操作速度将变得越来越慢，这种情况不仅与千斤顶的外形、重量有关，更重要的是与钢绞线束及锚具孔位的密集程度有关，钢绞线越多，锚具孔位越多、越密集，前卡千斤顶的穿束将变得越来越困难(表2)。

表2 后卡千斤顶与前卡千斤顶外形尺寸重量对比

备注：以上后卡千斤顶与前卡千斤顶均为已配备位移传感器的智能千斤顶。

5 产品加工成本对比

从表2中很明显看出：制作前卡千斤顶用的原材料要比同规格的后卡千斤顶多，再加上前卡千斤顶在使用时工具锚板与工作锚的距离很近，工具锚板与工作锚板的孔位一一对应、孔距也几乎一致，才能保证张拉顺利进行，否则将容易出现夹片滑丝等问题发生，因此前卡工具锚板孔距容差小，孔数越多，要求越高，同时它对材料的选择及处理工艺都要比普通工具锚板要求严格得多；而后卡千斤顶因在使用时工具锚与工作锚还有一段不小距离，因此其工具锚板孔距容差大，加工精度要求较前卡千斤顶的小，材料及加工工艺要求不高，成本较低。

6 张拉空间要求对比

如图3所示，千斤顶要能正常张拉施工，除了满足张拉力要求外还应满足外形尺寸的要求。当满足φD/2

图3 千斤顶张拉安装空间示意

6.1 在千斤顶径向空间小的环境中张拉

对于孔道距离小的梁如小箱梁，后卡千斤顶因其外径较小而更能适应该工况使用；前卡千斤顶尤其是大吨位前卡千斤顶在该工况下相对来说使用更加困难，只有小吨位的前卡千斤顶可能才满足小箱梁的小孔距孔道张拉。但是对于像T梁等有孔距较大的空间，前卡千斤顶也能方便使用。

6.2 在千斤顶轴向狭小空间中的张拉

前卡千斤顶需要预留的钢绞线短，又因具有连续递进的重复张拉性能[3]，因此很适用于后卡千斤顶很难操作的轴向狭小空间张拉[4]，尤其适用于轴向狭小空间的连续梁多次连续张拉。图4所示为某工程连续梁，最大轴向空间仅0.9m，空间太小，后卡千斤顶已经不便于张拉施工，采用前卡千斤顶更能适应该工况的施工，可达到很好的效果。

图4 前卡千斤顶在轴向狭小空间的使用

7 夹片滑丝处理

在张拉过程中工作夹片产生的钢绞线滑丝，后卡千斤顶和前卡千斤顶的处理方法基本一致：先将千斤顶活塞缩回复位，后卡千斤顶取出工具锚板和工具夹片后把千斤顶从钢绞 线束取出，前卡千斤顶直接抽出千斤顶，最后用单孔前卡千斤顶[5]对钢绞线束逐根放张或补张。如果前卡千斤顶工具锚无法正常自动松开退出，处理起来就相对麻烦：工具锚板和工具夹片都在千斤顶内部，只能拆卸自动工具锚的附属配件后才能将锚具和千斤顶取出，最后才能按常规方法逐根钢绞线放张或补张等处理。

8 结束语

(1)前卡千斤顶比后卡千斤顶节省钢绞线。

(2)前卡千斤顶比同规格的后卡千斤顶制作成本高。

(3)小吨位前卡千斤顶比同规格后卡千斤顶张拉施工操作速度快；大吨位的则相反，因为吨位规格越大、孔位越多，越不好穿钢绞线束。

(4)前卡千斤顶采用自动工具锚，安装或更换工具锚比后卡千斤顶用的工具锚方便，它具有连续递进的重复张拉性能。同时自动工具锚对每个工具夹片的自动敲紧力度很均匀，更利于标准化施工。

(5)前卡千斤顶外径比同规格后卡千斤顶要大，因而对径向空间要求较为严格，很多径向空间小的箱梁将会很难安装使用，它更适合用于径向空间充裕的T梁。

(6)前卡千斤顶很适用于后卡千斤顶很难操作的轴向狭小空间张拉，尤其适用于轴向狭小空间的连续梁多次连续张拉。

(7)对于夹片滑丝的处理，前卡千斤顶处理起来比后卡千斤顶的相对麻烦。

对于前卡千斤顶产品设计、改进，以后应该朝产品轻量化方向出发，同时对大孔位前卡千斤顶的施工操作寻找更简单快速的方法，再进一步结合智能张拉技术，前卡千斤顶将会越来越多被采用，具有很大的市场。