多丝大直径低松弛PC钢绞线的应用

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摘要：随着预应力技术的飞速提高，预应力工程的规模不断扩大，对作为骨架材料的PC钢绞线性能提出了更高的要求，目前广泛使用的1×7-Φ15.24mm-1860Mpa低松弛PC钢绞线日益不能满足高、精、尖预应力工程的需要。为了弥补小直径PC钢绞线强度的不足，多丝大直径低松弛pc钢绞线的开发与应用已成为预应力技术的最新发展方向。本文结合工程实例，介绍1×19-Φ28.6mm-1860Mpa低松弛钢绞线的施工各工序中施工工艺及施工过程中需注意的事项，对以后类似工程设计及施工具有一定的指导意义。

关键词：PC钢绞线 ； 大直径 ； 施工应用

中图分类号：U444文献标识码：A 文章编号：

引言：

预应力混凝土结构(PCS)是本世纪20年代由法国工程师弗雷西奈首先实际使用的，到第二次世界大战后得到大量应用。采用PCS不仅造价经济、结构合理、轻巧、美观、适用性强，还有如下突出优点： (1)改善使用阶段性能：(2)提高受剪承载力：(3)改善构件的弹性恢复能力；(4)提高耐疲劳强度：(5)充分利用高强度钢材，减轻结构自重；(6)调整结构内力和变形。因此，预应力混凝土是解决建造大、高、重、特等类建筑结构不可缺少的重要的结构材料和技术。目前，PC钢绞线主要应用在铁路和公路的大型桥梁、城市立交桥、高层建筑、建筑物的楼柱改造及加固、核电站的安全壳、电视塔、水塔、混凝土筒仓、岩土锚固工程、水利水电工程、预应力混凝土标准构件等，且随着PC钢绞线在品种、规格、质量方面的不断发展，其应用领域还在扩大。

目前市面上存在的大直径低松弛PC钢绞线是采用Warrington式线接触式，各层钢丝的直径为中心丝为6.6mm，内层丝为6.4mm，外层丝为6.2mm，填充丝为4.95mm，选择Φ16mm和Φ12.5mm 82B盘条原料，拉丝工艺设计为9道次拉拔，平均部分压缩率为18％～19％，道次工作锥角为10°～14°；稳定化处理时选择温度为365℃、张力为395KN。

2工程概况

兰新铁路第二双线西宁跨兰西高速公路特大桥（80+168+80）m连续梁主桥上部结构三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，主梁截面为单箱双室箱梁，箱体顶板宽度15.2米，厚0.50米，底板宽11.6米，厚度为0.5～2.0米，按1.8次抛物线渐变，箱梁根部梁高11.0米，跨中梁高5.0米，腹板厚度0.45～0.9～1.5米，翼缘板悬臂长为1.8米，端部厚0.25米，根部厚0.70米。

设计上在竖向预应力钢束采用φ28.6mm高强高强度、低松弛钢绞线，标准强度fpk=1860MPa，弹性模量Ep=1.95×105 MPa，其技术条件符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB/5224）的规定。钢束锚具采用M28夹片式锚具，其技术条件符合《预应力用锚具、夹片和连接器》（GB/T14370-2000）的要求，锚垫板及张拉千斤顶均采用配套产品。所有预应力筋孔道均采用相应规格的金属波纹管成孔。预应力压浆采用M55的水泥浆，管道压浆采用真空压浆工艺，其技术标准满足《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》的要求。

竖向预应力钢束大样图

3施工方案

3.1材料的选择及试验结果

在施工过程中，竖向钢束选用天津钢铁集团有限公司生产的1×19-Φ28.6mm-1860Mpa低松弛钢绞线，锚板、锚具及夹片选用安徽金星预应力工程技术有限公司生产的YJM28-1配套产品。钢绞线现场取样后经兰州铁城工程检测有限公司（兰州交通大学）试验得出以下结果：

预应力砼用钢绞线力学性能检测报告

3.2工艺性试验

为确保竖向钢束施工质量，需要对其施工工艺及结果进行试验，根据以往经验，预应力钢束在张拉及压浆过程中容易出现的滑丝、断丝和压浆不密实等情况，因此对于竖向钢束下锚需锚固在梁体砼中，如何保证在施工过程中确保下锚夹片不松动且在张拉过程中能和钢绞线同步前进成了此次试验的最关键问题。

根据现场情况，采用以下几种工况进行试验：

1、利用32T螺旋千斤顶和穿心式千斤顶对竖向钢束底部锚具及夹片进行预张拉，确保夹片与锚具之间紧密贴合；

2、待锚具及夹片安装完毕后在竖向钢束底部重新安装一铁盒，铁盒内钢绞线末端安装弹簧，保证张拉过程中夹片与钢束同步；

3、锚具及夹片安装完毕后在竖向钢束底部直接用塑料胶带包裹保证在吊装及砼浇筑过程中夹片及锚具贴合部位不进水泥浆；

3.3试验结果及结论

按照上述工况选取了7种具有代表性情况制作了8根钢束，将竖向钢束装上波纹管后安装在试验台内，浇筑砼7d后，现场测试砼强度达到可张拉要求后对8根钢束进行了张拉，结果见后“竖向钢束试验张拉记录表”。

竖向钢束试验张拉记录表

从以上张拉结果来看，按照钢束6.8%的伸长率进行校核，除4#钢束（底部胶带包裹）可能滑丝外其余工况均能满足夹片和锚具同步的要求。为了防止底部锚具部分压浆不饱满，对底部安装盒子不采纳，按照施工方便的原则，最后决定采用底部锚具张拉100%的工况进行后续竖向钢束下锚施工，另外为防止在钢束往梁内吊装及后续施工可能引起的碰撞导致夹片再次松动，在钢束张拉完毕后对底部锚具部分用胶带包裹牢固，即选用7#钢束工况。

3.4施工工艺

按照工艺试验结果，只要解决在场地内张拉台的问题就可以开展后续主梁施工。为保证预张拉过程中安全，张拉台选在主墩附近并按下图挖基坑，基坑宽2m，底部铺设5cm厚M7.5砂浆，在一侧留置集水坑，下雨时用水泵将水排出坑外；张拉台座采用C25砼，长2.5m、宽1m、厚25cm，施工时在中间沿台座长度方向每隔0.8m埋设两排Φ20钢筋，钢筋间距40cm。张拉台采用双拼36#工字钢，长度2.5m，在工字钢两头及中间上下设置16mm钢板焊接；双拼工字钢前后两端焊接26cm×32cm、厚2cm钢板。

对于竖向钢束张拉及压浆的施工，和以往精轧螺纹钢施工一致。在后续施工中发现竖向钢束安装完毕后因后续安装顶部钢筋时焊接钢筋时焊渣会落在底部锚具上并将胶带破坏，因此选用防火材料包裹锚具代替了胶带，从再次施工过程中看来达到了预期的效果。

4结束语

目前西宁跨兰西高速公路特大桥（80+168+80）m连续梁施工至11#梁段单墩成桥88m，从竖向钢束施工和后续张拉压浆的情况来看，采用上述先预张拉100%再用防火布包裹的施工工艺能满足施工要求，然由于1×19-Φ28.6mm-1860Mpa低松弛钢绞线单位重量达4.229kg，竖向钢束波纹管采用Φ40金属波纹管在梁体较高时（尤其是接长接口）波纹管刚度不够，因此建议在梁体较高时采用无缝钢管（壁厚2mm）来代替。

参考文献：

[1]李伟 多丝大直径低松弛PC钢绞线的研究与开发贵州大学硕士学位论文 2006年

[2] 徐伟多丝大直径PC钢绞线的生产及工艺设计 金属制品 2007

[3] 客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ213-2005） 经规标准[2005]110号