体外预应力锚索转换支撑体系的设计与施工

孙 利 军

（中铁七局集团武汉工程有限公司 湖北 武汉 ４３００７4）

摘 要：在系杆拱桥施工中，系杆施工需要混凝土支撑转向结构，该结构浇筑在钢筋混凝土边拱肋之上。边拱肋施工完成后，边拱肋及后期边拱上部结构竖向荷载应由临时支架承受。支架受损退出工作后，边拱肋竖向承载力不足以满足拱上系杆支撑转向结构施工，导致不能进行系杆安装及张拉工作，为此，需采取措施完成拱上系杆支撑转向结构施工。

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关键词 ：体外预应力锚索；系杆；支撑体系；转换

中图分类号：TU378.12 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．10．０44

收稿日期：２０１5－03－06

在系杆拱桥施工中，系杆施工需要混凝土支撑转向结构，这一结构有部分是依托在钢筋混凝土边拱之上的。边拱肋施工完成后，边拱肋及后期边拱上部结构竖向荷载应由临时支架承受。由于特大洪水对临时支架的损坏，使其不具备承载能力，故采用体外预应力锚索施加贯穿主桥拱结构的水平拉力使边拱肋具备竖向承载力，以完成边拱上系杆支撑转向结构施工。待系杆安装后，进行锚索与系杆受力体系转换，即逐级张拉系杆的同时逐级卸载体外预应力锚索，从而使系杆达到最终工作状态，体外预应力锚索退出工作并拆除。

１ 工程实例

１．１ 工程概况

渠江二桥桥梁起讫里程为Ｋ０＋０９０．５～Ｋ０＋６９２．０，桥梁中心里程为Ｋ０＋３８３，全长６０１．５ ｍ。主桥为飞燕式钢管混凝土系杆拱桥，全长３５６ ｍ，孔径布置为（７５＋２０６＋７５）ｍ，西边拱与８６ ｍＴ型刚构相接，东边拱与１２８ ｍ连续梁相接。 全桥共设置１６束系杆， 上下游各８束， 每束系杆由３７根带ＰＥ护套环氧喷涂无粘结低松弛钢绞线组成，ｆｐｋ＝１ ９６０ＭＰａ，主桥整体示意图如图１。

临时支架损坏后，可采用体外预应力锚索对拉拱结构以便施加贯穿拱结构的水平拉力使边拱肋具备竖向承载力，以完成边拱上系杆支撑及转向结构施工。体外预应力锚索布置如图２。

１．２ 体外预应力锚索转换支撑体系施工流程

体外预应力锚索转换支撑体系施工步骤：安装及张拉体外预应力锚索→施工系杆支撑及转向结构（拱上立柱）→安装永久系杆→预应力锚索与系杆支撑体系转换→卸载并拆除体外预应力锚索。

１．３ 体外预应力锚索设计

（１）体外预应力锚索主要由钢锚箱及锚索组成，其布设应考虑以下几个方面的因素：钢锚箱必须有合适的支撑点，保证锚索预应力有效传递；支撑点必须有足够强度、刚度，能承受锚箱传递荷载；锚索必须独立于结构之外，索体尽量采用直线形式，避免空间曲线以及与主体结构发生冲突；钢锚箱必须有足够的强度、刚度；锚索应选用技术成熟的产品或易加工产品，锚板、夹片等尽量利用永久系杆配套产品；锚索应考虑施工周期和防腐要求。

根据实际情况，本桥体外预应力锚索设置于主桥范围内，贯穿边拱及主拱，有效长度３５６m，张拉锚固端设置于边拱端头。主桥上下游拱肋各设置２束，每束由３２根带ＰＥ护套环氧喷涂无粘结低松弛钢绞线组成， ｆｐｋ＝１ ８６０ ＭＰａ。

（２）钢锚箱设计。钢锚箱采用Ｑ３４５Ｂ型钢板制作，板厚有５０ｍｍ和１００ｍｍ两种。钢锚箱采用空心箱型结构，其长宽高尺寸为６００×８０×６５ｃｍ，钢锚箱箱体内设置１０道加劲隔板。钢锚箱作为锚索主要受力结构，必须保证将索力有效传递至主桥结构，故本桥钢锚箱布置于边拱端头并用地锚螺栓紧固，其结构形式如图3。

１．４ 体外预应力锚索安装及张拉

（１）锚索初张拉。锚索穿到位后，用ＹＤＣＳ１６０型单根张拉千斤顶按单端张拉方式逐根初张拉锚索钢绞线，每根钢绞线张力按２t控制，目的是使其有一定初张力后能保持自身锚固效果，防止因风振或者其它振动导致工作夹片弹出致使钢绞线滑脱。

为保证安装过程锚索不相互交缠，索体布置有序，每束３２根钢绞线按照对称、从下至上的安装原则进行，且上下游拱肋安装同时进行，每个锚箱上锚索张拉顺序与锚索安装顺序相同。锚索安装张拉示意图如图4。

（２）锚索整体分级张拉。总体张拉顺序及分级：采用单端张拉方式，上下游拱肋同时进行，先对所有锚索再次预紧至１００t／束，再分６级张拉，每级每束锚索增加２５t，每根钢绞线终值张拉力达到７．８１２５t。锚索张拉分级及拉力数据如表１。

（３）系杆转向结构施工。完成体外预应力锚索施工，按照设计文件施工系杆转向混凝土结构并安装永久系杆。

１．５ 体外预应力锚索与系杆受力支撑体系转换

完成系杆安装后，进行体外预应力锚索与系杆受力转换，将所有预应力转换至永久系杆上，预应力锚索退出工作并拆除。

（１）系杆张拉与体外预应力锚索施工流程。系杆分４次逐级张拉，张拉示意图如图5。

每束临时系杆退索分四次进行，第一次退索索体编号３２－２５，第二次２４－１７，第三次，１６－９，第四次８－１（见图6）。

（２）索力转换操作步骤。体外预应力锚索退索与系杆安装是个受力逐级转换的过程，施工按照分级退索多级张拉及平衡对称的原则进行，退索时每个钢锚箱上两束锚索钢绞线只能相差一根，操作步骤见表２。

（３）锚索拆除。完成索力转换后，分批拆除已经卸载的锚索钢绞线，并根据实际退索情况东西岸上下游双端对称补张拉内侧永久ＸＧ２（例如拆除的索损失５０t，就补拉５０t），直至拆除所有锚索，并将内侧系杆ＸＧ２补拉至２００t。

２ 结论

采用体外预应力锚索转换支撑体系施工用于渠江二桥施工是成功的，通过该方法，顺利完成了主桥系杆安装张拉及后续工程施工，通过实际运用以及对比，可以得出如下结论：体外预应力锚索总共用钢绞线５６t，钢板１８t，相对于恢复支架方式所需要的２２０t钢材而言，该方法极大节的约了成本；安装、拆除张拉预应力锚索总共用时２５d，相对于恢复支架方式所需要的５０d时间而言，该方法极大的节约了工期；无大型震动机械施工，减小了对环境的污染；根据工程实体情况，在借鉴本桥体外预应力锚索施工方法的前提下，施工所采用的锚索长度还可以加大；该方法在实际工程中取得了较好的效果，适用于系杆拱桥施工、加固或换索，具有质量可控、施工快捷、节约成本、缩短工期等优点，可以在相关工程建设中广泛推广应用；在设计阶段，可以考虑采用本体外预应力锚索施工方法预先对拱结构施加预应力以便完成拱上结构施工，而不采用支架法等影响航道安全的施工方法，一定程度上可以避免洪水等意外灾害对支架的冲击而造成拱结构损伤。

（责任编辑 高 平）