主缆在锚碇处锚固预应力系统防松装置研究

贺恩明，徐风云，周之清，李疑

（1重庆城建控股（集团）有限责任公司，重庆400013；2重庆交通大学，重庆400074；3重庆建工集团股份有限公司，重庆401122；4重庆市江北区建设工程质量监督站，重庆400020）

主缆在锚碇处锚固预应力系统防松装置研究

贺恩明1，2，徐风云2，周之清3，李疑4

（1重庆城建控股（集团）有限责任公司，重庆400013；2重庆交通大学，重庆400074；3重庆建工集团股份有限公司，重庆401122；4重庆市江北区建设工程质量监督站，重庆400020）

随着大跨径桥梁的发展，悬索桥在大江大河上广泛建造，其主缆的锚固体系也各有千秋，但耐久性方面仍在不断研究。该文将依托重庆三环高速公路涪陵青草背长江大桥，介绍不可更换的锚碇预应力锚固体系为增加锚固安全系数而增设防松装置的背景、装置研究以及如何施作。该项目成功实施，值得在类似桥梁设计、施工中借鉴与推广。

涪陵青草背长江大桥；主缆锚固；预应力系统；防松装置；夹片锚

1　概况

重庆涪陵青草背长江大桥为主跨788m的单跨悬索桥，由两根主缆和两岸锚碇作承重体系，每根主缆由88根束股组成，每根束股通过连接器与锚碇中预应力锚固系统进行连接，即在前锚面位置拉杆一端与索股锚头上的锚板相连接，另一端与被预应力钢束锚固于前锚面的连接器相连接。索股锚固拉杆构造采用单锚头类型，由2根拉杆和单索股锚固连接器构成，如图1所示。

图1　主缆锚固体系构造示意图

锚碇中上、下游侧预应力锚固系统为88束预应力，呈空间布置，与主缆束股一一对应。每束预应力采用16Φs15.2高强低松弛、环氧涂层钢铰线及特制15-16型锚具，其张拉控制应力为0.71fpk=1320.6MPa，张拉控制力为3043kN。

2　增设防松装置的背景

悬索桥主缆是整座大桥的生命线，而主缆在锚碇处的锚固是主缆的根，是重中之重［1］。在众多悬索桥的主缆锚固中，有钢结构锚固体系、预应力锚固体系等，对于预应力锚固体系，有可更换式和不可更换式。涪陵青草背长江大桥的主缆锚碇处锚固预应力系统最初设计为可更换式，预应力钢绞线为环氧涂层钢绞线、夹片锚［2］。采用夹片锚固若干年后，可通过更换预应力索进行重新锚固，不存在夹片锚百年寿命问题。

施工期间，考虑大桥营运后期更换预应力索的操作复杂性［3］，经参建各方会议纪要确定将主缆锚碇处锚固预应力系统更改为不可更换式，锚碇混凝土体内预应力改成混凝土注浆锚固，而其它方面未作调整。

悬索桥的主缆采用预应力钢绞线+夹片锚建立的预应力体系，与常规的预应力构件的预应力体系有一定区别，即在主缆荷载的变化下，夹片锚反复受荷载作用，容易使夹片疲劳受荷发生松驰，造成锚固应力损失，目前国内还没有使用百年而夹片不发生松驰的经验［4-6］。由于本桥的主缆锚固预应力体系由原来的可更换式调整为不可更换式，而钢绞线仍为环氧涂层钢绞线，为增强夹片锚的锚固安全系数，保证整个锚碇系统安全可靠，施工单位提出了在现有夹片锚的基础上，增加防松装置。

3　防松装置设计

为保证防松装置增设的效果，施工单位联合了生产、科研等单位进行了研究，完善了防松装置设计。具体的防松装置设计为：在现有夹片锚的基础上，将钢绞线预留35cm长度后安装挤压墩头锚（设承压板和限位装置）；同时将防护罩加长至44.7cm，向罩内注入特殊锚固材料（FASTEN1000A型和FAS-TEN1000B型按4：1比例配制）。待材料凝固并达到设计强度，即达到了锚固防松装置永久防松的效果。见图2。

图2　防松装置构造图

增设防松装置后，整个锚固体系被封闭在钢盒与高强度锚固体内，在高强锚固体的作用下，钢铰线无法回缩，同时也避免了腐蚀，达到了永久防松的效果，可保证大桥百年安全。方案设计后，该公司在施工现场进行了一组工艺试验（工艺试验方案见图3），进一步验证防护方案的有效性。通过试验，当达到120%锚固值，也就是3650kN时，锚头末端绞线无滑移，无异常情况，即防松装置能保证锚固效果能满足设计和使用要求。

图3　前锚面防护工艺试验

同时业主单位还特邀了国内悬索桥知名专家进行论证，专家认为本防松装置设计合理，达到了对主缆锚固体系的永久性防腐和防松的目的，具有较高的实用价值。

4　防松装置施工技术要求

（1）施工前，清理锚板、预应力钢绞线、夹具上的施工残渣和铁锈，在距离锚板350mm的钢绞线上划线做标记。用砂轮切割机在钢绞线的标记处切割钢绞线，切的时候要尽量使16根钢绞线端部齐平（如图4所示）。

（2）打磨钢绞线表面环氧涂层，首先用磨光机将16根外露绞线的端部逐根倒角；然后，用环氧涂层专用打磨机打磨掉钢绞线端部的环氧涂层。打磨时使打磨机前后往复移动，正反转交替打磨。环氧涂层磨除长度应大于10cm。

（3）将承压板套入钢绞线，推至夹片处，然后在钢绞线端部制作挤压锚。挤压锚制作时，作16根钢绞线的挤压机定位标记（定位工具：挤压顶头、油漆笔），并使用专用工具使钢绞线分层，腾出挤压机操作空间，按先内层、后外层的挤压顺序进行挤压。安装挤压衬和挤压套时，必须使挤压衬完全进入挤压套内；挤压机就位注意观察定位标记，必须使挤压机顶头达到定位标记线；开动油泵，进行挤压（挤压油压一般在10～15MPa，若超过20MPa，立即停止，查明原因，防止挤压好的挤压套与锥形模芯产生干涉）。

（4）1束钢绞线挤压完后，用清洁剂清除挤压套上累积的脱模剂，然后把承压板拉回至挤压套处，套上固定板，用3个M10的内六角圆柱头螺钉固定承压板。锚头制作见图5。

图4　切除端部钢绞线

图5　锚头制作实物图

（5）灌锚操作。第一步，安装保护罩时，要把保护罩上灌浆管端盖拧出，在灌浆管螺纹上缠2～3圈密封胶带，套上300mm长的橡胶软管，橡胶软管另一端套上专用漏斗，防止漏浆；第二步，调配特殊的锚固材料时，必须按确定的比例进行称量调配，灌注前须不停地对配置的锚固材料进行搅拌；第三步，浆体灌注时，扶正橡胶软管和漏斗（确保专用漏斗的喇叭口竖直朝上），如图6所示。当锚固材料从排气孔渗出时立即停止灌注，并用活节螺栓将排气孔封好。拔出专用漏斗，清理残留的锚固材料，将橡胶软管的管口用铅丝绑扎并系在活节螺栓孔上，同时使橡胶软管管口朝上。

图6　灌注锚固材料

（6）收尾工作。待灌注锚固材料静置24h后，剪断绑扎橡胶软管的铅丝，用切割机顺着灌浆管端部把橡胶软管割除，残留在灌浆管的橡胶软管用刀片去除，最后将灌浆管端盖旋紧。

5　实施后的效果

涪陵青草背长江大桥主缆在锚碇处的锚固预应力系统中增设防松装置，经过功能性工艺试验和施工现场352束环氧涂层钢绞线的实际施工与15组试件检测，试件强度值为81.2～94.0MPa。针对防护材料试件最低81.2MPa进行了受力分析，其结果为锚固系统在失去夹片锚固的情况下最小锚固力Fmin超出预应力钢绞线的公称破断拉力，能达到对主缆锚固体系的永久性防腐和防松的目的，得到了参建各方以及专家的认可，具有较高的实用价值。该技术为国内首次使用，已获得了实用新型专利授权，专利号：ZL 2013 2 0640879.7。增设该防松装置，提高了主缆锚固系统的可靠性，并简化了后期运营期对主缆锚固系统的管养，对大桥主缆的安全提供了更好的保障。

［1］娄学全，武焕陵，崔冰，等.悬索桥主缆分布传力锚固系统设计与施工［M］.北京：人民交通出版社，2012.

［2］重庆市交通规划勘察设计院.两阶段施工设计文件：第一册、第二册［C］.重庆三环高速公路涪陵李渡至南川双河口段工程项目文件，2009.

［3］彭元诚.悬索桥可更换式无粘结预应力钢绞线锚固系统［J］.桥梁建设，2010（06）.

［4］陈晓军.大跨径悬索桥锚碇锚固系统比较［J］.交通世界，2012（08）.

［5］李海，鲜亮，姚志安.国内大跨径悬索桥锚碇锚固系统比较研究［J］.公路工程，2011（06）.

［6］苏强，王强，曾诚，等.我国悬索桥主缆预应力锚固系统设计探讨［C］.第十六届全国混凝土及预应力混凝土学术会议暨第十二届预应力学术交流会论文集，2013.

责任编辑：孙苏，李红

重庆市城乡建设委员会关于将Z型轻集料混凝土小型空腔填充砌块等四种新型建筑材料热物理性能指标取值列入《重庆市建筑材料热物理性能计算参数目录》的通知

各区县（自治县）城乡建委，两江新区、北部新区、高新区、经开区、万盛经开区和双桥经开区建管局，有关单位：

依据《重庆市建筑材料热物理性能指标取值管理办法（试行）》规定，经材料生产单位申请并通过论证判定，现将Z型轻集料混凝土小型空腔填充砌块、玻化微珠无机保温板、玻化微珠高性能绝热芯材复合无机板、水泥钢丝网架膨胀珍珠岩复合墙板等四种新型建筑材料的热物理性能指标取值列入《重庆市建筑材料热物理性能计算参数目录》，取值详见附件。自2015年4月1日起，报初步设计审批的民用建筑项目若选用以上新型建筑材料，应严格按照附件的规定进行材料热物理性能指标取值。

Study on Locking Device of Anchoring Prestress System of Main Cable at Anchorage

With the developmentof long-span bridge，suspension bridges have been widely established over large rivers，with variousanchoring systems，but the endurance is being still studied.Based on the Qingcaobei Yangtze River along the third ring expressway in Chongqing，the installation background，installation research and installationmeasuresof locking device forenhancing anchoring safety factorofanchoring prestresssystem are introduced.The project issuccessfully done，offering some

forsim ilarbridge design and construction.

QingcaobeiYangtze River in Fuling；main cableanchorage；prestresssystem；locking device；clamp anchor

TU745.2

A

1671-9107（2015）03-0036-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2015.03.036

2015-02-05

贺恩明（1974-），男，重庆人，硕士研究生，高级工程师，主要从事道路与桥梁施工技术研究与管理工作。