减小钢箱拱桥柔性系杆索力瞬间损失

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减小钢箱拱桥柔性系杆索力瞬间损失

//m.kkreddy.com 15-09-30 点击: 字体: 【大中小】

减小钢箱拱桥柔性系杆索力瞬间损失

【摘要】拱式结构主要承受轴向压力以及拱脚产生巨大水平推力，而系杆拱桥则是指在拱脚之间设有系杆来平衡拱脚水平推力的拱桥，作为有“生命索”之称的系杆，其索体预应力瞬间损失和长期损失直接影响着索力的持久性和精准性。本文描述了广雅大桥整束挤压式柔性系杆索力瞬间损失对索力的影响，分析了索力损失的原因，在施工过程中采取合理的处理方法，保证了索力的稳定性。为以后类似施工条件下施工的系杆提供参考及依据。

【关键词】中承式拱桥；整束挤压式；柔性系杆；索力；瞬间损失；

【 abstract 】 arch structure is mainly carry axial pressure and arch feet thrust tremendous level, and the bowstring arch bridge, it is to show in a tie between arch feet to equilibrium arch feet of horizontal thrust arch bridge, as “the life,” said the tie, the instant loss of prestressed cable body and direct impact on the long-term cost of cable force durability and precision. This paper describes the wide bridge the bundle of extrusion type flexible cable force moment to tie the influence of the loss of cable force, analyzes the causes of the loss of the cable force, in construction process to take reasonable processing method, to ensure the stability of the cable force. After construction conditions for similar construction, offering reference and basis of the tie.

【 keywords 】 ZhongChengShi arch bridge; The bundle of extrusion type; Flexible tie; Cable force; Instant loss;

1工程概况

广雅大桥主桥结构形式为63+2×210+63m，总跨度546m的一种新型的组合拱桥体系—海鸥式双孔中承式系杆拱与三角刚架墩组合体系钢箱拱桥。系杆采用纵向系杆分离体系，即将纵向系杆分为中跨系杆与边墩三角刚架段系杆，系杆跨两跨按设计纵坡及竖向曲线沿桥面贯通设置，系杆采用在工厂整束挤压式加工，借助猫道于现场安装，两端锚固，两端张拉，系杆单端张拉力为2450KN。

系杆索是系杆拱桥中抵抗由于恒活载引起的水平推力的关键结构单元，采用37孔可换索式、整束挤压式系杆，单根系杆长度达382m，直径14.5cm，重约20T，每边拱肋共设置4束，共8束，每束由37根Φj15.2mm环氧涂层钢绞线组成，排列成六边形，钢绞线外涂专用防锈油脂，单根高密度聚乙烯管防护，整束缠高强聚酯带在挤包高密度聚乙烯外护套。

2 施工现状调查

上世纪80年代拉索体系已经作为拱桥、斜拉桥、悬索桥的关键承力构件，并得到广泛的应用，但随着钢绞线、钢丝不同程度的腐蚀，受力面积减小，局部应力不断增大，达到破断极限后钢丝就会断裂，一般使用周期为3-16年左右。从90年代开始，我国桥梁逐渐采用单根挤包高密度聚乙烯塑料管环氧喷涂钢绞线拉索体系，隔离开进行防腐的钢绞线大大减小了拉索断裂的可能性，但该端头锚具结构尺寸大，成本高且对现场组装要求高。由此产生了索体工厂整体加工，现场进行张拉锚固张拉的钢绞线拉索体系，因此对系杆工厂制作和现场安装产生了高精度要求的技术水准。影响预应力损失的因素多且杂，锚索在巨大的初应力作用下会发生变形，从而产生松弛损失，松弛损失在张拉后初期几分种内发展最快,24 h 后将完成80 % ,大约20 d 以后,基本上已不再发展。南宁大桥、卢浦大桥等桥梁采用的都是整束挤压式柔性系杆来平衡系杆拱桥所产生的巨大水平推力，系杆索力在后期施工过程中均产生了较大的损失，损失率高达5%，据分析是导致系杆索力短时间内迅速损耗的原因。

现状调查表

工程项目应用情况

河北承德大桥 OVMXGY15-27系杆，4根；OVMXGY15-37，4根。

河南洛阳瀛洲大桥 OVMXGK15-19系杆，24根；XGK15-37系杆，6根。

广西南宁大桥 32束环氧喷涂钢绞线体系

广西隆安花周桥环氧喷涂钢绞线体系

因此，减小系杆索力瞬间损失是保证广雅大桥整束挤压式系杆索力长久性的重大关键因素。

3 索力瞬间损失原因分析

3.1 系杆自身挠度

整束挤压式系杆采用在工厂加工制作，利用猫道于现场进行安装、张拉。系杆单根穿束，单端张拉，对称张拉，整体调索，系杆由于自身重力的影响产生一定的挠度，在系杆张拉过程中因要克服系杆重力作用而使张拉力产生损耗，张拉完成后的系杆依靠系杆支撑架支撑于桥面梁上，极大地造成了预应力瞬间损失值的巨大变化，从而影响着拱脚水平力的大小，促使系杆由绷紧状态瞬间转变成松弛，影响着索力的持久性，并对结构安全存在隐患。对索力瞬间损失产生不可估量的影响。

3.2 锚固损失

锚具张拉端采用的钢绞线群锚体系，系杆采用边调索体边紧固的分级张拉方法，在锚固端上用红线标示出各个系杆受力阶段螺母的正确位置，其预应力主要依靠锚头与球形螺母间的锚固作用力来传递，再作用于钢箱拱锚垫板上。球形螺母与锚头丝扣咬合作用的好与坏，直接关系到索体所施加的预应力的损失，同时也关系到锚头摩擦等造成的预应力损失。

3.3 孔道摩擦损失

系杆两张拉端与三角刚架钢箱组合而形成了刚性系杆，锚管体系直接承受着系杆端头所施加预应力的作用，同时还起着永久保护预埋管内系杆索体防腐的重任。系杆在张拉的过程中与钢箱预埋锚固管之间的作用使引起孔道摩擦的主要因数。

3.4 弹性压缩损失

钢结构物是受温度、湿度等变化而变形极其敏感的一种具有特殊性能的材质，系杆依次张拉作用力于钢箱垫板上会造成4cm钢板锚垫区域的局部应力进行重新分配，对周边角焊缝产生不同性质的破坏应力，与此同时便会造成系杆预应力的损失。

3.5 预应力张拉

系杆采用两端、同步、对称、分级张拉的施工方法，按照先张拉具有传感器的系杆再张拉对称系杆的顺序进行张拉。主拱合龙完成后进行第一次张拉，张拉力为750KN;梁体和索体安装完成后进行第二次张拉，张拉力为2000KN;第三次张拉在二期恒载完成后，且单根系杆最终拉应力为2450KN。系杆张拉的顺序及其张拉力直接关系到拱桥拱脚所施加的预拉水平力。