斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术的应用

2024-04-01张录生

大众标准化 2024年6期

张录生

（甘肃五环公路工程有限公司，甘肃兰州 730050）

1 引言

串联式管道压浆装置结构包括塔间斜撑底板、锚垫板、压浆管、进浆管、排气管、螺旋筋、固定锚具、张拉锚具。其中压浆管由上辅助管、下辅助管、波纹管、连接管构成；锚垫板开孔与辅助管相连，中间的辅助管侧壁开孔与连接管连接，两侧的辅助管上下壁开孔分别与进浆管和排气管连接。螺旋筋由上锚螺旋筋和下锚螺旋筋构成，螺旋筋套在辅助管上，辅助管套在波纹管上，辅助管与波纹管间的孔隙采用密封胶封堵。该发明能有效减少结构中压浆管和排气管的数量，提高压浆效率，提升斜拉桥塔间斜撑的连接质量。

2 斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术概述

2.1 技术原理

2.1.1 斜拉桥塔间斜撑预应力技术简介

斜拉桥塔间斜撑预应力技术是利用预应力的原理来加固和稳定斜撑连接的一种技术。通过施加预应力，可以使斜撑紧密地固定在桥塔上，提升整个结构的抗震能力和承载能力。

2.1.2 精轧螺纹钢连接压浆原理

精轧螺纹钢连接压浆是指将精轧螺纹钢材料作为斜撑的连接元件，并通过压浆装置将其固定在预留的孔洞中。压浆是一种将浆料注入孔洞中以增加连接强度的方法，通常使用的浆料是高强度水泥浆料。

2.2 主要组成部分

2.2.1 设备组成和功能概述

斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置主要由斜撑预应力系统、精轧螺纹钢连接装置和压浆装置组成。预应力系统用于施加预应力，精轧螺纹钢连接装置用于将螺纹钢固定在桥塔上，压浆装置用于注入浆料增加连接强度。

2.2.2 斜撑预应力系统

斜撑预应力系统主要包括拉筋、张紧器和锚具等组件。拉筋是连接斜撑和张紧器的部件，张紧器负责施加预应力，锚具用于固定张紧器和拉筋。

2.2.3 精轧螺纹钢连接装置

精轧螺纹钢连接装置是将精轧螺纹钢安装在斜撑和桥塔上的装置，通常采用螺栓和螺母的形式进行连接。其优点是连接紧固可靠，能够保证斜撑与桥塔之间的刚性连接。

2.2.4 压浆装置

压浆装置是用来将浆料注入斜撑连接孔洞中的装置。它通常由注浆泵、注浆管道和注浆针等组件组成，通过控制注浆压力和流量，可以确保浆料充满整个孔洞，形成坚固的连接。总之，斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术通过预应力和精轧螺纹钢连接，再结合压浆装置的注浆过程，可以有效改善传统斜撑连接方式的问题，提升斜撑的稳定性和整体结构的安全性。

3 塔间斜撑预应力精轧螺纹钢压浆装置的施工方法

步骤1：塔间斜撑底板为锚固端，根据设计坐标确定塔间斜撑底板位置，塔间斜撑N2板在主塔内与劲性骨架焊接固定，后期再与钢斜撑焊接固定，塔间斜撑底板上开孔，孔径为7 cm，下辅助管与塔间斜撑底板开孔处固定连接，详见图1、图2。

图1 预应力精轧螺纹钢布置示意图

图2 塔间斜撑底板示意图

步骤2：采用刚度较好的角钢焊接井字形定位胎架，穿入精轧螺纹钢。

步骤3：压浆管由上辅助管、下辅助管、波纹管、连接管构成，辅助管套在波纹管上，辅助管与波纹管间的孔隙采用密封胶封堵，辅助管侧壁开孔与连接管连接，在一个平面内形成S形线路。其中上辅助管和下辅助管均为直径7 cm长度30 cm的钢管，连接管为直径3 cm的钢管，辅助管在15 cm处侧壁开3 cm的孔，详见图3。

图3 锚垫板和辅助管连接示意图

步骤4：两侧的辅助管上下壁开孔分别与进浆管和排气管连接，其中最低点连接进浆管，最高点连接排气管，进浆管从锚固端引出主塔，排气管高于张拉端混凝土，引入塔内空腔，连接管与辅助管连接成蛇形，其中进浆管和排气管为直径3cm的钢管，详见图4。

图4 塔间斜撑预应力精轧螺纹钢压浆装置示意图

步骤5：浇筑混凝土同时检查压浆管，保证混凝土进入压浆管，堵塞压浆管。

步骤6：待混凝土达到相应龄期，采用小倒链、连接器固定千斤顶进行张拉，采用泡沫胶、水泥浆进行锚固压浆。

4 斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术的优势和挑战

4.1 斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术优势

（1）增强连接的稳定性：斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术采用预应力和精轧螺纹钢连接，使得斜撑与桥塔之间形成刚性连接，增强了连接的稳定性。预应力施加后，连接处的螺纹钢受到拉力，使连接更加紧密，不易松动或变形，能够有效抵抗外部荷载的作用，提高了连接的安全性和可靠性。

（2）提高斜撑的承载能力：通过预应力施加和精轧螺纹钢连接，斜撑的受力性能得到提升，能够更好地承受荷载并保持结构的稳定。预应力的作用使得连接处的螺纹钢受到拉力，增加了斜撑的抗弯和抗剪能力，使其在承受荷载时不易发生变形或破坏，增强了斜撑的承载能力。

（3）提高连接的强度：斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术能够增加连接处的抗拉强度，使其能够承受更大的外部力。精轧螺纹钢具有较高的抗拉性能和韧性，通过与预应力技术相结合，可以在连接处形成高强度的连接，使其能够承受较大的荷载。这样可以提高整个斜拉桥结构的强度和稳定性，确保工程的安全性和可靠性。

（4）增加连接的耐久性：斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术通过注浆过程，可以使浆料充分填充连接孔洞，并与螺纹钢紧密结合，形成坚固的连接，提高连接的耐久性。注浆材料具有一定的抗水、抗腐蚀和抗震动性能，可以保持连接处的稳定性和完整性，在长期使用中不易发生松动、脱落或损坏。这也有助于延长连接的使用寿命，减少维护频率和成本。综上所述，斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术具有增强连接稳定性、提高斜撑承载能力、提高连接强度和增加连接耐久性的优势。这些优点使得该技术在斜拉桥工程中得到广泛应用，并为工程的安全性、稳定性和耐久性提供了有效保障。

（5）串连接压浆装置在工程中有益效果：通过设置辅助管，解决了锚垫板与波纹管无法有效连接的问题，避免了混凝土浇筑过程中出现预应力管道堵塞。通过将辅助管、连接管组合，在一个平面内形成S形线路，有效减少了进浆管和排气管的埋设数量，节约管道材料，增加了混凝土与构件粘结性，提高了后期管道压浆效率。采用串连接压浆装置进行塔间斜撑安装施工，提高了预应力筋安装、张拉以及管道压浆效率，保证了塔间联系的施工质量，对提高斜拉桥主塔抗弯扭刚度，提高横向抗风抗震性能有较大作用。

4.2 斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术的挑战

（1）技术难度较大：斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术需要工程人员具备高水平的技术能力和经验。操作流程涉及多个环节，包括预应力施加、螺纹钢连接和注浆压浆，每个环节都需要精确控制。此外，根据不同的工程设计要求进行施工，还需要解决工程中可能出现的各种复杂工况和问题，增加了技术难度。

（2）装置设备要求高：斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术需要专门的设备进行施工操作。例如，预应力施加需要使用预应力设备，螺纹钢连接需要采用精密的螺纹滚压机，注浆压浆则需要使用注浆设备。这些设备要求高精度和高质量，且需要配备专业的操作人员，增加了工程成本和难度。

（3）施工周期较长：由于斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术的复杂性，施工周期可能会较长。在预应力施加过程中，需要进行张拉和锚固，这个过程通常需要一定的时间。而螺纹钢连接和注浆压浆等步骤也需要相应的时间来完成。因此，施工周期的延长可能对工程进度带来一定的挑战。

（4）维护困难：一旦斜撑连接部位发生损坏或需要维修，可能需要拆除并重新施工连接。这将增加维护的难度和成本。特别是在一些高海拔、恶劣环境条件下的斜拉桥，维护工作更加困难，可能需要专业的人员和设备进行维修。总结起来，斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术面临着技术难度大、装置设备要求高、施工周期较长和维护困难等挑战。然而，通过合理的技术管理和操作，这些挑战是可以克服的。

5 改进斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术的措施

为了改进斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术，可以从以下几个方面进行改进。首先，研发更简化的操作流程和工艺，可以通过优化设计和工程施工流程来降低技术难度。例如，可以采用预制构件和标准化零部件来简化施工过程，并减少对现场操作人员的技术要求。此外，还可以引入自动化控制系统和智能化设备，实现工艺过程的自动化和智能化，提高施工效率和质量。其次，开发更高效的装置设备也是改进的关键。可以针对预应力施加、精轧螺纹钢连接和压浆过程开发专用设备，并不断提升其性能和精度。例如，可以研发更高效的预应力张拉设备，提高预应力施加的速度和精确度；可以改进螺纹滚压机的结构和工作原理，提高螺纹连接的质量和效率；还可以研发新型的注浆设备，实现快速而均匀的压浆效果。此外，提升连接部位的耐久性也是非常重要的改进方向。可以通过材料的选择和处理，优化连接部位的设计，提高其承载能力和抗震性能。例如，可以选用更高强度和更耐久的材料来制造连接部位，如高强度螺纹钢和抗腐蚀材料。同时，还可以采用先进的涂层技术和防腐措施，延长连接的使用寿命并降低维护频率和成本。最后，加强对施工人员的培训和指导也是关键。可以通过组织专业的培训课程和实践操作，提高施工人员对装置技术的理解和掌握。同时，还应加强现场监督和指导，确保施工人员按照规范进行操作。此外，建立经验分享和教育培训机制，促进施工人员的交流和学习，不断提升整个行业的技术水平。总而言之，通过研发简化的操作工艺和流程、开发高效的装置设备、提升连接部位的耐久性以及加强施工人员的培训和指导，可以有效改进斜拉桥塔间斜撑预应力精轧螺纹钢连接压浆装置技术，提高施工效率和质量，降低成本和维护难度。