浙江寧波招寶山大橋施工工藝
2010-12-23
浙江寧波招寶山大橋西引橋A、B匝道采用4-5跨一聯(lián)的后張法預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，在滿布支架上現(xiàn)澆，支點(diǎn)附近橋面板的預(yù)應(yīng)力采用7Φ15鋼絞線，使用OVM15-7B 壓花錨固。錨固的橋面板厚20cm，設(shè)計混凝土強(qiáng)度為C50。
鋼絞線壓花錨固技術(shù)使用時間不長，尚未形成一套成熟的經(jīng)驗，尤其是七孔壓花錨，施工實(shí)踐相當(dāng)少。根據(jù)一些資料介紹，混凝土的強(qiáng)度，構(gòu)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(shù)的成敗都起著非常重要的作用。因此，為了驗證設(shè)計，并為施工提供必要的數(shù)據(jù)，在箱梁施工前進(jìn)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(jīng)驗。
1、試塊的設(shè)計
1.1試塊尺寸地擬定；
錨固板厚度、混凝土強(qiáng)度、構(gòu)造鋼筋的布置、鋼絞線的錨固長度及錨具質(zhì)量等是影響壓花錨固性能的幾項指標(biāo)。為了盡可能使試塊與實(shí)際箱梁各項參數(shù)相接近，故擬定試塊尺寸長300cm、寬150cm、厚20cm，混凝土的強(qiáng)度為C50，在錨固端設(shè)鋼筋網(wǎng)片和螺旋筋，均與實(shí)橋保持一致。試塊內(nèi)鋼絞線品種與實(shí)橋相同。鋼絞線壓花形狀按實(shí)橋設(shè)計圖制作，壓花后用鋼筋將鋼絞線固定好，并采用與實(shí)橋相同的扁型波紋管及7孔扁錨具固定。試塊內(nèi)設(shè)一部分構(gòu)造鋼筋，其數(shù)量較實(shí)橋設(shè)計圖的鋼筋量稍少。鋼絞線錨固長度較大，為增加其穩(wěn)定，在試塊的兩側(cè)增設(shè)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(qiáng)度試塊5組。
1.2測點(diǎn)布置及試驗?zāi)康模?br />
?。?）為弄清混凝土對鋼絞線粘結(jié)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(shè)應(yīng)變測點(diǎn)。每個試塊選擇4根鋼絞線，每根鋼絞線按等距離設(shè)2～3個測點(diǎn)。在測點(diǎn)處將鋼絞線打磨平整，再按照工藝要求，在每個測點(diǎn)粘貼兩片應(yīng)變片。
（2）為了測試出壓花錨附近混凝土應(yīng)力分布情況，對第一號試塊測試采用：a.在試塊內(nèi)埋設(shè)鋼筋應(yīng)變計24根；b. 在試塊的一面粘貼大標(biāo)距（標(biāo)距100cm）應(yīng)變片；c.在試塊的另一面采用手持式應(yīng)變儀，共設(shè)測點(diǎn)44組。對第二號試塊的應(yīng)力測試采用：a. 在試塊內(nèi)埋設(shè)鋼筋計16根；b. 在試塊的一面采用手持應(yīng)變儀，共設(shè)測點(diǎn)44組。
2、實(shí)驗裝置及加載方法
實(shí)驗設(shè)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(jī)進(jìn)行標(biāo)定。測量混凝土變形用的BYJ-2行應(yīng)變儀和手持式應(yīng)變儀。為了觀測砼的裂紋還配備了刻度放大鏡。
按設(shè)計要求，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的85%后，即可進(jìn)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(qiáng)度試塊試驗為57.6MkP，稍超出了設(shè)計張拉強(qiáng)度。第二號塊試驗時，混凝土的強(qiáng)度控制在設(shè)計強(qiáng)度的85%之內(nèi)，測量混凝土應(yīng)力時不再貼應(yīng)變片，僅采用手持式應(yīng)變儀。從灌注試塊后第二天開始，每天上午對強(qiáng)度試塊進(jìn)行試驗。進(jìn)行第二號塊試驗時混凝土試塊張拉強(qiáng)度39.7MPa ，盡管較設(shè)計張拉強(qiáng)度42.5MPa低一點(diǎn)，但這是偏于安全的。
兩次試驗的加載程序均按設(shè)計張拉力的40%、70%、100%三級加載。具體加載方法及測試內(nèi)容如下：
（1）加載至40%（78KN）后保持荷載5分鐘，對各測點(diǎn)進(jìn)行測試；
?。?）當(dāng)加載至70%（136.7KN）后保持10分鐘，進(jìn)行各測點(diǎn)的測試，并觀測混凝土表面是否有裂縫；
（3）當(dāng)加載至100%（195.3kN）后保持10分鐘，再次進(jìn)行各測點(diǎn)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(xù)觀測各項表面數(shù)據(jù)變化情況，并將試塊表面清掃干凈，仔細(xì)觀測表面有無裂縫，再持荷一小時繼續(xù)加載（超張拉）至破壞。但因千斤頂額定最大張拉力為250kN，油泵壓強(qiáng)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(tài)下進(jìn)行了各項數(shù)據(jù)的觀測和混凝土表面裂縫的觀測。鑒于觀測結(jié)果正常，決定再持荷24小時繼續(xù)觀測，第二天再去觀測時，試塊表面仍未出現(xiàn)裂縫。
3、結(jié)果及分析
3.1鋼絞線受力測試結(jié)果：
將兩次試驗過程中鋼絞線上應(yīng)變測點(diǎn)在各階段中測試數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)看出，鋼絞線的測點(diǎn)距張拉端近的點(diǎn)實(shí)測拉力最大；第二個測點(diǎn)（距離張拉錨固端70cm～80cm）拉力小了很多；第三個測點(diǎn)（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(guī)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(diǎn)拉力差即是該段混凝土對鋼絞線粘結(jié)錨固力。從數(shù)據(jù)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(diǎn)已經(jīng)變得很小了。由第二個測點(diǎn)到第三個測點(diǎn)之間基本沒有錨固力。說明有效錨固長度只到第二個測點(diǎn)為止，往后基本沒有錨固作用。
3.3試塊混凝土應(yīng)力測試結(jié)果；
本次試驗在兩個試塊內(nèi)都埋設(shè)了應(yīng)變式鋼筋計，但由于灌注過程中失效一部分，加上測試結(jié)果也不十分理想，比較離散。此外在1號試塊表面貼了不少大標(biāo)距應(yīng)變片，但由于粘貼時混凝土齡期僅3天，混凝土內(nèi)部的自由水尚未完全散失，因此不少測點(diǎn)因絕緣度差使測試數(shù)據(jù)規(guī)律性差。三種測試手段中以手持式應(yīng)變儀測試結(jié)果相對最穩(wěn)定、規(guī)律性也好。
3.3.1豎向應(yīng)力；
將兩個試塊的手持式應(yīng)變儀測試值換算成應(yīng)力值，可以看出，張拉過程中在壓花錨頂端出現(xiàn)了拉應(yīng)力。拉應(yīng)力最大為1.44MPa.其他各斷面均為壓應(yīng)力。張拉錨頭附近斷面的壓應(yīng)力最大，可達(dá)6.12MPa（2號試塊中）。
3.3.2橫向應(yīng)力；
兩個試塊的實(shí)測應(yīng)變值除在張拉端錨頭的兩側(cè)有很小的拉應(yīng)力出現(xiàn)外，其他均為壓應(yīng)力。最大壓應(yīng)力大約在試塊長度1/2斷面處，最大值為2.84MPa（1號試塊中）。
從兩個試塊的測試結(jié)果看，第二次試驗的應(yīng)力值普遍偏大，兩次試驗，混凝土的齡期不同，兩個試塊的混凝土強(qiáng)度有一定的差別，第一號試塊張拉時，混凝土強(qiáng)度為 57.6MPa，第二號試塊張拉時強(qiáng)度為39.7MPa.雖然張拉力一樣，由于強(qiáng)度不同產(chǎn)生的應(yīng)變不同。而換算時采用同樣彈性模量值，結(jié)果使計算出的應(yīng)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(jìn)行第三級張拉和超張拉后，經(jīng)過仔細(xì)的檢查，均未發(fā)現(xiàn)混凝土表面有裂紋。
從混凝土應(yīng)力測試結(jié)果看，拉壓應(yīng)力值都很小，也不足以造成混凝土開裂。
4、結(jié)論
4.1本次壓花錨固性能試驗不論試塊尺寸，混凝土強(qiáng)度還是壓花錨固長度均與實(shí)梁設(shè)計保持一致，其中試塊的構(gòu)造配筋比實(shí)梁偏少；另外第二個試塊張拉時混凝土的強(qiáng)度只有39.7MPa，比設(shè)計要求的42.5MPa還小，而且對兩個試塊都按設(shè)計張拉力的15%～18%進(jìn)行超張拉，既沒有發(fā)生鋼絞線拔出，也沒有發(fā)生表面有裂紋。說明采用壓花錨的設(shè)計是合理的，所設(shè)計梁的斷面尺寸（橋面板厚度20cm）是滿足要求的，按照設(shè)計要求進(jìn)行施工是安全的。
4.2從混凝土對鋼絞線錨固力的實(shí)測結(jié)果看，靠近張拉端粘結(jié)錨固力大，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(qiáng)了。還應(yīng)考慮在做試驗時總是比在實(shí)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(yīng)力測試結(jié)果看，壓花錨張拉后，只在壓花錨頂部出現(xiàn)拉應(yīng)力，另外在張拉錨固端兩側(cè)也會出現(xiàn)拉應(yīng)力，但拉應(yīng)力值都很小，對混凝土不會產(chǎn)生危害，其余均為壓應(yīng)力。
