經驗交流：杭州灣跨海大橋施工工藝
發布時間：2010-01-14 共1頁
浙江寧波招寶山橋西引橋A、B匝道采用4-5跨一聯的后張法預應力連續箱梁，在滿布支架上現澆，支點附近橋面板的預應力采用7Φ15鋼絞線，使用OVM15-7B 壓花錨固。錨固的橋面板厚20cm，設計混凝土強度為C50.
鋼絞線壓花錨固技術使用時間不長，尚未形成一套成熟的經驗，尤其是七孔壓花錨，施工實踐相當少。根據一些資料介紹，混凝土的強度，構造配筋的多少、混凝土握裹層厚度及鋼絞線長度等因素，對壓花錨固技術的成敗都起著非常重要的作用。因此，為了驗證設計，并為施工提供必要的數據，在箱梁施工前進行了一次壓花錨固性能試驗，由試驗積累了不少有價值的資料與經驗。
1、試塊的設計
1.1試塊尺寸地擬定；
錨固板厚度、混凝土強度、構造鋼筋的布置、鋼絞線的錨固長度及錨具質量等是影響壓花錨固性能的幾項指標。為了盡可能使試塊與實際箱梁各項參數相接近，故擬定試塊尺寸長300cm、寬150cm、厚20cm，混凝土的強度為C50，在錨固端設鋼筋網片和螺旋筋，均與實橋保持一致。試塊內鋼絞線品種與實橋相同。鋼絞線壓花形狀按實橋設計圖制作，壓花后用鋼筋將鋼絞線固定好，并采用與實橋相同的扁型波紋管及7孔扁錨具固定。試塊內設一部分構造鋼筋，其數量較實橋設計圖的鋼筋量稍少。鋼絞線錨固長度較，為增加其穩定，在試塊的兩側增設20cm高的加勁肋。試塊分兩次灌注，間隔6天，在灌注試驗塊的同時做砼強度試塊5組。
1.2測點布置及試驗目的；
?。?）為弄清混凝土對鋼絞線粘結錨固力沿長度的變化，選擇有代表性的鋼絞線沿長度方向設應變測點。每個試塊選擇4根鋼絞線，每根鋼絞線按等距離設2～3個測點。在測點處將鋼絞線打磨平整，再按照工藝要求，在每個測點粘貼兩片應變片。
（2）為了測試出壓花錨附近混凝土應力分布情況，對第一號試塊測試采用：a.在試塊內埋設鋼筋應變計24根；b. 在試塊的一面粘貼標距（標距100cm）應變片；c.在試塊的另一面采用手持式應變儀，共設測點44組。對第二號試塊的應力測試采用：a. 在試塊內埋設鋼筋計16根；b. 在試塊的一面采用手持應變儀，共設測點44組。
2、實驗裝置及加載方法
實驗設備主要有張拉千斤頂YCQ-25，及配套的油泵、油壓表。試驗前用YE-5000 壓力機進行標定。測量混凝土變形用的BYJ-2行應變儀和手持式應變儀。為了觀測砼的裂紋還配備了刻度放鏡。
按設計要求，當混凝土強度達到設計強度的85%后，即可進行張拉試驗。第一號試塊灌注后，故于3日后開始試驗。試驗前對混凝土強度試塊試驗為57.6MkP，稍超出了設計張拉強度。第二號塊試驗時，混凝土的強度控制在設計強度的85%之內，測量混凝土應力時不再貼應變片，僅采用手持式應變儀。從灌注試塊后第二天開始，每天上午對強度試塊進行試驗。進行第二號塊試驗時混凝土試塊張拉強度39.7MPa ，盡管較設計張拉強度42.5MPa低一點，但這是偏于安全的。
兩次試驗的加載程序均按設計張拉力的40%、70%、100%三級加載。具體加載方法及測試內容如下：
（1）加載至40%（78KN）后保持荷載5分鐘，對各測點進行測試；
?。?）當加載至70%（136.7KN）后保持10分鐘，進行各測點的測試，并觀測混凝土表面是否有裂縫；
?。?）當加載至100%（195.3kN）后保持10分鐘，再次進行各測點的測試，觀測混凝土表面是否有裂縫；
原計劃加載至100%后持荷2小時，繼續觀測各項表面數據變化情況，并將試塊表面清掃干凈，仔細觀測表面有無裂縫，再持荷一小時繼續加載（超張拉）至破壞。但因千斤頂額定最張拉力為250kN，油泵壓強上不去，最后僅加載至230kN即停止，此時僅超張拉18%，在此荷載狀態下進行了各項數據的觀測和混凝土表面裂縫的觀測。鑒于觀測結果正常，決定再持荷24小時繼續觀測，第二天再去觀測時，試塊表面仍未出現裂縫。
3、結果及分析
3.1鋼絞線受力測試結果：
將兩次試驗過程中鋼絞線上應變測點在各階段中測試數據換算成軸向拉力（鋼絞線彈性模量為1.95*105MPa，斷面積為140mm2 ），從數據看出，鋼絞線的測點距張拉端近的點實測拉力最；第二個測點（距離張拉錨固端70cm～80cm）拉力小了很多；第三個測點（距離張拉錨固端110cm～ 130cm）基本上沒有拉力存在。這種分布隨著張拉階段不同有規律的變化。
3.2鋼絞線與混凝土的粘貼錨固性能；
同一根鋼絞線相鄰兩點拉力差即是該段混凝土對鋼絞線粘結錨固力。從數據看這種錨固力也是從張拉端開始逐漸遞減，而且遞減得很快。到第二個測點已經變得很小了。由第二個測點到第三個測點之間基本沒有錨固力。說明有效錨固長度只到第二個測點為止，往后基本沒有錨固作用。
3.3試塊混凝土應力測試結果；
本次試驗在兩個試塊內都埋設了應變式鋼筋計，但由于灌注過程中失效一部分，加上測試結果也不十分理想，比較離散。此外在1號試塊表面貼了不少標距應變片，但由于粘貼時混凝土齡期僅3天，混凝土內部的自由水尚未完全散失，因此不少測點因絕緣度差使測試數據規律性差。三種測試手段中以手持式應變儀測試結果相對最穩定、規律性也好。
3.3.1豎向應力；
將兩個試塊的手持式應變儀測試值換算成應力值，可以看出，張拉過程中在壓花錨頂端出現了拉應力。拉應力最為1.44MPa.其他各斷面均為壓應力。張拉錨頭附近斷面的壓應力最，可達6.12MPa（2號試塊中）。
3.3.2橫向應力；
兩個試塊的實測應變值除在張拉端錨頭的兩側有很小的拉應力出現外，其他均為壓應力。最壓應力約在試塊長度1/2斷面處，最值為2.84MPa（1號試塊中）。
從兩個試塊的測試結果看，第二次試驗的應力值普遍偏，兩次試驗，混凝土的齡期不同，兩個試塊的混凝土強度有一定的差別，第一號試塊張拉時，混凝土強度為 57.6MPa，第二號試塊張拉時強度為39.7MPa.雖然張拉力一樣，由于強度不同產生的應變不同。而換算時采用同樣彈性模量值，結果使計算出的應力值有一個差別。
3.3.3試塊混凝土表面裂紋情況兩次試驗每次張拉后都檢查試塊混凝土表面，特別進行第三級張拉和超張拉后，經過仔細的檢查，均未發現混凝土表面有裂紋。
從混凝土應力測試結果看，拉壓應力值都很小，也不足以造成混凝土開裂。
4、結論
4.1本次壓花錨固性能試驗不論試塊尺寸，混凝土強度還是壓花錨固長度均與實梁設計保持一致，其中試塊的構造配筋比實梁偏少；另外第二個試塊張拉時混凝土的強度只有39.7MPa，比設計要求的42.5MPa還小，而且對兩個試塊都按設計張拉力的15%～18%進行超張拉，既沒有發生鋼絞線拔出，也沒有發生表面有裂紋。說明采用壓花錨的設計是合理的，所設計梁的斷面尺寸（橋面板厚度20cm）是滿足要求的，按照設計要求進行施工是安全的。
4.2從混凝土對鋼絞線錨固力的實測結果看，靠近張拉端粘結錨固力，往后很快地遞減，有效錨固長度為80cm左右。但這并不是說壓花錨頂端燈泡狀沒有錨固作用，相反，而是由于燈泡狀壓花錨地作用使錨固能力加強了。還應考慮在做試驗時總是比在實橋上的操作精心得多，因此，把壓花錨的錨固作用作為施工操作誤差的一種安全儲備也是很有必要的。
4.3從試塊混凝土應力測試結果看，壓花錨張拉后，只在壓花錨頂部出現拉應力，另外在張拉錨固端兩側也會出現拉應力，但拉應力值都很小，對混凝土不會產生危害，其余均為壓應力。
