南京长江二桥索塔上塔柱后张大曲率U形预应力束施工工艺研究

概要：www.67jzw.com典型的“先穿束法”。这种方法优点为确保波纹管不因堵孔而难以寄入钢绞线，浇混凝土时波纹管内有钢束作支撑，波纹管的刚度好，不易变形，也不易上浮。缺点主要为先穿入钢束后，钢束外露，模板在张拉端部的封闭严密不能保证，易漏浆。（3）方法之三为波纹管先安装在劲性骨架中，在吊至塔柱上，钢筋绑扎，混凝土浇筑后，在预应力张拉前将钢束穿入孔道，即典型的“后穿法”。此种方法最大优点是在张拉端部模板封闭严密，不易漏浆，穿束时间可以与塔柱钢筋安装和波纹管安装以及混凝土浇筑时间错开，提高了工效。同时预应力钢绞线在高温天气中，若在孔道放置过长的时间，会严重锈蚀。这种方法可避免出现该问题。经上述三种穿入方法的对比，最后采用第三种方法，即后穿法施工，并充分利用了塑料波纹管刚度较好、不易变形的优点。3.预应力钢束穿入方法的确定根据19根钢绞线束穿入方法的不同，可分为整束穿入法和单根穿入法。在1：1桥塔模型工艺试验中，对整束穿入法和单根穿入法进行了比较。整束穿入法的方法为钢绞线理成束，端部用氧焊并打磨成弹头状，并焊一牵引环，用钢丝绳作牵引。l：1模型的试验段，对两根U形钢管管道

南京长江二桥索塔上塔柱后张大曲率U形预应力束施工工艺研究,标签：工程设计,http://www.67jzw.com
www.67jzw.com典型的“先穿束法”。这种方法优点为确保波纹管不因堵孔而难以寄入钢绞线，浇混凝土时波纹管内有钢束作支撑，波纹管的刚度好，不易变形，也不易上浮。缺点主要为先穿入钢束后，钢束外露，模板在张拉端部的封闭严密不能保证，易漏浆。（3）方法之三为波纹管先安装在劲性骨架中，在吊至塔柱上，钢筋绑扎，混凝土浇筑后，在预应力张拉前将钢束穿入孔道，即典型的“后穿法”。此种方法最大优点是在张拉端部模板封闭严密，不易漏浆，穿束时间可以与塔柱钢筋安装和波纹管安装以及混凝土浇筑时间错开，提高了工效。同时预应力钢绞线在高温天气中，若在孔道放置过长的时间，会严重锈蚀。这种方法可避免出现该问题。经上述三种穿入方法的对比，最后采用第三种方法，即后穿法施工，并充分利用了塑料波纹管刚度较好、不易变形的优点。3.预应力钢束穿入方法的确定根据19根钢绞线束穿入方法的不同，可分为整束穿入法和单根穿入法。在1：1桥塔模型工艺试验中，对整束穿入法和单根穿入法进行了比较。整束穿入法的方法为钢绞线理成束，端部用氧焊并打磨成弹头状，并焊一牵引环，用钢丝绳作牵引。l：1模型的试验段，对两根U形钢管管道的孔道穿束作了整束穿入试验，安装在牵引头的拉力计显示，整束穿入的牵引力为1.5t。在这种牵引力作用下，要求套管的刚度好，预应力管道的定位筋间距密，安装牢固，以抵抗穿束引起的冲击力以及牵引力。单根穿入法的方法为在单根钢绞线头部套上刚性子弹头帽，采用人工将钢绞线逐根穿人管道。在1：1塔柱模型中，对PT-PLUS塑料管均采用单根穿入法穿钢绞线，每个孔道穿束的时间约为10min，穿入最后几根时略费力，但能穿入。 经工艺试验对比，确定南京长江二桥的上塔柱U形钢束采用单根穿入法穿钢绞线，以节省材料（不用切去焊接成整束的牵引头）和穿束时间。五、塔柱大曲率U形预应力钢索张拉施工工艺研究最近几年，在大跨径斜拉桥的索塔上塔柱中，在拉索锚固区中施加U形预应力成为新的热点，南京长江二桥U形预应力与已施工的上海杨浦大桥U形预应力的对比见表2。由表2对比表明，南京长江二桥为国内首次在上塔柱段全面采用大吨位的U形预应力束，并采用PT-PLUS塑料被管留孔，在预应力钢索张拉方面突出的难点有：（1）用塑料波纹管留孔大曲率的U形束张拉，其摩擦系数随曲率半径减小而增大对张拉伸位值有影响。（2）由直线段和大曲率圆弧段组成的U形束，束的内圈与外圈其长度有差异，钢绞线内的张拉力有差异，短束效应与小曲率半径束效应综合在一起，伸长值不宜按规范现有计算方法确定。1.U形预应力筋张拉伸长值的研究近年来FIP的学术讨论会上，关于张拉控制，特别是张拉应力与张拉伸长值的关系问题一直是工程技术人员和专家学者争论的焦点，在一些类似二桥索塔的特殊预应力筋现场伸长值的控制要花费较大的人力与物力。现行施工规范给出了通常情形下的张拉伸长值的理论计算方法，但对于曲率半径小于6m的预应力筋，一是摩擦系数随曲率半径的减小而增大，二是由于预应力筋中每根钢绞线受力不均匀，其伸长值偏长，故不能采用。（1）摩擦系数μ在通常的预应力工程中，设计者通常假定μ是一个定值，仅与成孔材料及预应力钢材有关，不考虑每束预应力筋中钢绞线的数量、张拉力的吨位和曲率半径的影响。但在曲率半径较小的情况下，预应力筋在同样的张拉控制应力下，产生的径向等效荷载很大，在较大的径向力作用下，预应力筋将有陷入孔道内壁的趋势，将增大摩擦系数，同时，随着预应力筋根数 的增加，预应力钢绞线之间，钢绞线与孔壁之间的摩擦系数不同。这些因素都将引起摩擦系数μ综合值的增大。根据国外有关学者的研究表明，随着曲率半径的减小，预应力筋数量的增加，钢绞线在孔道中的充满系数不同，摩擦系数μ将增加10％～40％。故这种U形预应力筋的实际摩擦系数综合值应由试验确定。（2）伸长值的计算：1模型实验得到。结合上塔柱1：1模型段的试张拉试验，试验得出的二桥U形PT-PLUS塑料波纹管的k，μ值与VSL公司建议值有差异，其对比见表3。由表3对比表明，小曲率半径的U形束与常规曲线束有差异，在k=0.001的条件下，μ值偏大，所以实际工程控制的张拉伸长计算值必须采用同条件试验所得的k，μ值。在1：1模型试验中，还测出塑料波纹管对张拉力的传递有一延缓传力过程，即在张拉端的张拉吨位达到设计值后，固定端经摩擦损失后的吨位随时间延长略有提高，这说明钢绞线与小曲率半径处的塑料波纹管在摩擦，并因钢绞线少量磨去塑料管壁厚度而增加了滑移，即摩阻力在减小，这滞后效应得到利用可提高预应力圆弧段处的有效预应力，因此，通过试验，定出张拉程序为：0→1.00σk（持荷 5min）→回油放松2．初张拉力在《公路桥涵施工技术规范》（JTJ04189）中规定，一般预应力钢束的张拉程序为：结合南京长江二桥上塔柱的大曲率U形束，采用塑料波纹管的1：1模型试验张拉结果见表4。由试张拉表明，当初张拉力为20％σk或25％σk时，各孔道的张拉伸长值基本接近。由孔道摩擦试验也表明，采用塑料波纹管，当张拉端的张拉为37llkN时，至固定端的平均张拉力为 2030.75kN。结合实际张拉情况，U形束采用两端张拉，至U形圆弧段中间截面处的摩擦损失率：这与试验所得的张拉伸长值测定结果相吻合。由此，为保证在初张拉力时测验定伸长值的起点在相对线性关系较好的起点上，由试验研究分析结果确定的上塔柱U形束实际张拉程度应为：0→0.2σk（读初读数）→1.0σk（持荷5min，测最后伸长值）→回油放松六、张拉与张拉质量控制南京长江二桥的南汊桥的南、北两索塔，每上塔柱有大吨位大曲率的U形预应力环向束用46对92束，预应力张拉采用400t千斤顶。按项目研究组提出的张拉程序进行张拉，其实际张拉伸长值与试验测定的伸长值接近。在桥塔的实际预应力张拉中，执行了以下操作工艺：（1）在张拉前，对张拉用的千斤顶作标定，配套的油压表为0.4级的精密压力表。 （2）在拆模后，预应力张拉前，将19根钢绞线逐根穿人塑料波纹管。（3）对钢束的两端分别安装上 VSL EC型 -19锚具，安装工作锚夹片时，注意将夹片缝隙拨均匀，并用钢管击紧夹片。（4）安装千斤顶以及千斤顶尾部工具锚。（5）两端千斤顶同时按张拉程序张拉以及同步张拉，量测初伸长值、中间各级伸长值以及最终伸长值。对南京二桥桥塔的大吨位大曲率U形预应力钢束张拉，现场实施以下张拉质量控制指标：（1）锚具安装的夹片要求均匀，击紧；（2）张拉时的油压表与千斤顶必须配套，标定符合要求；（3）张拉程序为： 0→0.2σk（读初读数）→1.0σk（持荷5min，测最后伸长值）→回油放松（4）采用PT-PLUS塑料波纹管的U形钢束张拉控制以应力控制为主，对伸长值作校核。参考文献［l］杨宗放，方先和.现代预应力施工.北京：中国建筑工业出版社，199

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