岩土工作经验交流：阜宁城北桥系杆加固设计与施工（一）
编辑整理：中国岩土工程师考试网 文章日期：2008-9-22 9:59:12 阅读次数：次
摘要：本文结合阜宁城北桥的施工实践，论述了体外无粘结预应力在桥梁加固中的应用，并用试验进行了验证，是一种适用范围较广的方法。
关键词：桥梁系杆加固体外预应力应用
1．工程概况
阜宁城北桥为通榆河中段工程跨河公路桥梁中的一座，设计荷载为汽车-20级，挂车-100，行车道宽为9m，人行道宽1.5m。桥跨布置为2×25+51+2×25m，25m跨为预应力混凝土简支T梁，51m跨为预应力混凝土刚性系杆拱，拱肋为普通钢筋混凝土结构，采用二次抛物线拱轴线，矢跨比为1/5，系杆及横梁为预应力混凝土结构，系杆预应力筋为12束6Φj15钢绞线、OVM锚具，吊杆为42ΦS5高强碳素钢丝、DM锚具外套Φ102mm钢管护套。拱肋及系杆断面均为工字形，系杆和拱肋采用分段预制、有支架拼装法施工，系杆拼装结束后，首先张拉8束钢绞线，然后拼装拱肋，待拱肋拼装完成后，拆除拱肋支架，张拉吊杆预应力筋，最后张拉系杆第二批钢绞线(4束)。
2．系杆裂缝发生及原因分析
2.1裂缝发生
施工过程中，在张拉北侧2号吊杆时，发现2号吊杆附近的系杆薄腹部位出现裂缝。张拉另一端吊杆时，发现同样情况。拆除系杆支架时，发现多处支点没有脱空，支架拆除后，系杆裂缝增多。经检查北侧系杆外侧有裂缝81条，裂缝沿纵桥向分布较为均匀，15条在薄腹范围，缝长30～70cm，裂缝发展到下缘的有5条，发展到上缘的有24条，其中有9条为贯通缝。裂缝宽度大于0.08mm的有15条，并有2条最大缝宽达0.4mm。缝的走向基本为上下垂直，并发现系杆有下挠现象。北侧系杆在4号吊杆处下挠3.9cm，南侧系杆在4号吊杆处下挠3.0cm，根据理论计算，该处恒载挠度应为1.4cm。南侧系杆发现裂缝13条，均已发展到截面下缘，且都发生在1号及4号吊杆附近。
2.2裂缝发生原因分析
根据裂缝的分布规律及宽度等情况分析，裂缝的产生主要是由于系杆所承受的轴向拉力超过混凝土预压力所致。在设计计算中由恒载产生的系杆轴向拉力为2968kN，而8束6Φj15钢绞线所施加的有效预压力为：
NY=ny·ky·σk·Ay
式中：ny——预应力筋数量，ny=8束；
ky——有效预应力系数，取ky=0.7；
σk——预应力筋在锚下的控制应力，
σk=0.75，=1600MPa；
Ay——单束钢绞线截面积，Ay=824.67m2。
Ny=8×0.7×0.75×1600×824.67
=5542×103(N)
按理论计算的钢绞线有效预压力远大于恒载所产生的轴向拉力。因此，在实际施工中8束预应力钢绞线的预加力未达到设计所要求的值，也就是说8束预应力筋的预应力损失过大造成系杆裂缝的产生。为了查明应力损失过大的原因，对尚未张拉的力筋进行了试验。利用原张拉使用的锚夹具、原班操作人员在南北系杆各取一束进行张拉试验。结果发现，北侧系杆试验孔在西端退工具锚时，有两根钢绞线工作锚没有锚住，跟进滑丝，补拉以后仍然滑丝。东端退锚时有一根跟进滑丝，另一根退到中途时发出巨响突然滑丝。六根钢绞线只有两根没有滑丝，南侧系杆试验孔西端退锚时有两根跟进滑丝，但有一根滑到9cm时工作锚又夹住了，没有滑完。东端退锚时有一根跟进滑丝，补拉后仍然锚不住。西端一根补张拉达到张拉控制力时，工具锚夹片突然飞出，钢绞线冲出18cm，同时东端发现有三根钢绞线突然缩进，有一根缩进40cm。这三根钢绞线中有一根是原来东端滑丝的那一根，另一根为西端滑进9cm的一根。据此分析，该试验孔有三根钢绞线滑丝，三根未滑。
根据以上情况，对锚具进行了检验，发现存在以下问题：
①所采用的锚具夹片硬度偏低；
②夹片外形不标准，从滑丝的夹片看，有少部分丝牙拉平了，大部分丝牙还没有靠钢绞线，夹片放在锚板孔内，四周间隙也不均匀。经同济大学及东南大学有关专家教授的论证，确认由于锚具质量不合格，引起滑丝和失锚是预应力损失过大的直接原因。
关键词：桥梁系杆加固体外预应力应用
1．工程概况
阜宁城北桥为通榆河中段工程跨河公路桥梁中的一座，设计荷载为汽车-20级，挂车-100，行车道宽为9m，人行道宽1.5m。桥跨布置为2×25+51+2×25m，25m跨为预应力混凝土简支T梁，51m跨为预应力混凝土刚性系杆拱，拱肋为普通钢筋混凝土结构，采用二次抛物线拱轴线，矢跨比为1/5，系杆及横梁为预应力混凝土结构，系杆预应力筋为12束6Φj15钢绞线、OVM锚具，吊杆为42ΦS5高强碳素钢丝、DM锚具外套Φ102mm钢管护套。拱肋及系杆断面均为工字形，系杆和拱肋采用分段预制、有支架拼装法施工，系杆拼装结束后，首先张拉8束钢绞线，然后拼装拱肋，待拱肋拼装完成后，拆除拱肋支架，张拉吊杆预应力筋，最后张拉系杆第二批钢绞线(4束)。
2．系杆裂缝发生及原因分析
2.1裂缝发生
施工过程中，在张拉北侧2号吊杆时，发现2号吊杆附近的系杆薄腹部位出现裂缝。张拉另一端吊杆时，发现同样情况。拆除系杆支架时，发现多处支点没有脱空，支架拆除后，系杆裂缝增多。经检查北侧系杆外侧有裂缝81条，裂缝沿纵桥向分布较为均匀，15条在薄腹范围，缝长30～70cm，裂缝发展到下缘的有5条，发展到上缘的有24条，其中有9条为贯通缝。裂缝宽度大于0.08mm的有15条，并有2条最大缝宽达0.4mm。缝的走向基本为上下垂直，并发现系杆有下挠现象。北侧系杆在4号吊杆处下挠3.9cm，南侧系杆在4号吊杆处下挠3.0cm，根据理论计算，该处恒载挠度应为1.4cm。南侧系杆发现裂缝13条，均已发展到截面下缘，且都发生在1号及4号吊杆附近。
2.2裂缝发生原因分析
根据裂缝的分布规律及宽度等情况分析，裂缝的产生主要是由于系杆所承受的轴向拉力超过混凝土预压力所致。在设计计算中由恒载产生的系杆轴向拉力为2968kN，而8束6Φj15钢绞线所施加的有效预压力为：
NY=ny·ky·σk·Ay
式中：ny——预应力筋数量，ny=8束；
ky——有效预应力系数，取ky=0.7；
σk——预应力筋在锚下的控制应力，
σk=0.75，=1600MPa；
Ay——单束钢绞线截面积，Ay=824.67m2。
Ny=8×0.7×0.75×1600×824.67
=5542×103(N)
按理论计算的钢绞线有效预压力远大于恒载所产生的轴向拉力。因此，在实际施工中8束预应力钢绞线的预加力未达到设计所要求的值，也就是说8束预应力筋的预应力损失过大造成系杆裂缝的产生。为了查明应力损失过大的原因，对尚未张拉的力筋进行了试验。利用原张拉使用的锚夹具、原班操作人员在南北系杆各取一束进行张拉试验。结果发现，北侧系杆试验孔在西端退工具锚时，有两根钢绞线工作锚没有锚住，跟进滑丝，补拉以后仍然滑丝。东端退锚时有一根跟进滑丝，另一根退到中途时发出巨响突然滑丝。六根钢绞线只有两根没有滑丝，南侧系杆试验孔西端退锚时有两根跟进滑丝，但有一根滑到9cm时工作锚又夹住了，没有滑完。东端退锚时有一根跟进滑丝，补拉后仍然锚不住。西端一根补张拉达到张拉控制力时，工具锚夹片突然飞出，钢绞线冲出18cm，同时东端发现有三根钢绞线突然缩进，有一根缩进40cm。这三根钢绞线中有一根是原来东端滑丝的那一根，另一根为西端滑进9cm的一根。据此分析，该试验孔有三根钢绞线滑丝，三根未滑。
根据以上情况，对锚具进行了检验，发现存在以下问题：
①所采用的锚具夹片硬度偏低；
②夹片外形不标准，从滑丝的夹片看，有少部分丝牙拉平了，大部分丝牙还没有靠钢绞线，夹片放在锚板孔内，四周间隙也不均匀。经同济大学及东南大学有关专家教授的论证，确认由于锚具质量不合格，引起滑丝和失锚是预应力损失过大的直接原因。
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