壓力分散型錨索張拉工藝研究

1、壓力分散型錨索張拉工藝研究 葉杜平（中鐵十一局集團第四工程有限公司 福建浦城 353402）摘要：壓力分散型錨索因其獨特的優(yōu)勢，現(xiàn)越來越廣泛的被用于高速公路高邊坡的防護和加固中。壓力分散型錨索施工中最重要的一環(huán)就是錨索的張拉。本文通過浦南高速公路壓力分散型錨索施工的實例對錨索的張拉施工工藝進行探討和研究。關(guān)鍵詞：錨索 張拉 研究1 概述壓力分散型錨索的施工工序主要包括：施工準備錨孔鉆造錨筋制安錨孔注漿框架梁施工錨索張拉鎖定錨孔封錨。其中最重要的一個環(huán)節(jié)就是錨索張拉鎖定。錨索的張拉鎖定工序可分為差異荷載增量和理論伸長量的計算及現(xiàn)場超張拉、鎖定工作。2 差異荷載增量和理論伸長量的計算2.1 計算公

2、式簡介因壓力分散型錨索各單元長度長短不一，故必須先計算各單元差異伸長量和差異荷載增量，其計算公式（以三單元共六束壓力分散型錨索為例）如下：差異伸長量：L1-2=L1-L2, L2-3=L2-L3L1=（/E）*L1, L2=（/E*）L2, L3=（/E）*L3,=P/A差異荷載增量：P1=(E*A*L1-2/L1)*2P2=(E*A*L2-3/L2)+ (E*A*L2-3/L1)*2其中：L1,L2,L3-分別為第一、二、三單元錨索的長度，且L1L2L3；L1, L2, L3-各單元錨索在給定最終張拉（設(shè)計鎖定）荷載作用下的伸長量；L1-2，L2-3-各單元錨索在給定最終張拉（設(shè)計鎖定）荷載

3、作用下的差異伸長量；-給定最終張拉（設(shè)計鎖定）荷載作用下鋼絞線束應力；P-給定最終張拉（設(shè)計鎖定）荷載作用下單根鋼絞線束荷載；A-單根鋼絞線束的截面面積；E-鋼絞線的彈性模量；P1，P2-分布差異張拉之第一、第二步級張拉荷載增量。錨索張拉時的實際伸長值L(mm)為：L=L1+L2L-錨索實際伸長值(mm)L1-從初應力至最大張拉力間的實測伸長值(mm)；L2-初應力以下的推算伸長值(mm)，可采用相鄰級的伸長值。2.2 舉例計算福建省浦城-南平高速公路A7合同段ZK80+298ZK80+378高邊坡位于祝源隧道左洞進口處，其最大開挖高度為53.3米，分級進行開挖。邊坡的防護措施為：第一、二級設(shè)

4、預應力錨桿加固，錨桿長20米，錨固段長8米，設(shè)計拉力300KN。第三至五級為預應力錨索加固。錨索長25米、30米，錨固段長12米，設(shè)計拉力520KN。本文以錨索長30米、錨固段長12米、設(shè)計張拉力520KN為例說明壓力分散型錨索的計算。壓力分散性錨索一般采用高強度、低松弛無粘結(jié)預應力鋼絞線，其標準強度Rby=1860MPa。錨索張拉控制力P=572KN，各單元錨索自由段長度分別為L1=28m,L2=24m,L3=20m(設(shè)計張拉力P一般均需超張拉至110%，Ln為n單元的長度，每單元由兩根錨索組成)，設(shè)定鋼絞線彈性模量E=1.95×105MPa，單根鋼絞線截面面積A=140mm2（現(xiàn)

5、場計算時應根據(jù)進場材料由試驗獲得數(shù)據(jù)）L1=(P*L1)/(E*A)=（95333.3*28000）/(195000*140)=97.8mm。L2=(P*L2)/(E*A)=（95333.3*24000）/(195000*140)=83.8mm。L3=(P*L3)/(E*A)=（95333.3*20000）/(195000*140)=69.8mm。差異伸長量：L1-2=L1-L2=97.8-83.8=14mm；L2-3=L2-L3=83.8-69.8=14mm；差異荷載增量：P1=(EAL1-2)/L1*2=(195000*140*14)/28000*2=27300N=27.3KN；P2=(E

6、AL2-3)/L2+ （EAL2-3）/L1*2=(195000*140*14)/24000+(195000*140*14)/28000*2=59150N=59.15KN；張拉力與壓力表值的換算表1 張拉千斤頂與油壓表檢測數(shù)據(jù)負荷(KN)15030060090012001500壓力表值(MPa)5.010.020.230.240.251根據(jù)千斤頂與油壓表檢測數(shù)據(jù)一次線性關(guān)系，可得其一次線性方程：y=0.03390x-0.19(y:壓力表值，MPa；x:負荷，KN)表2 張拉力與壓力表值換算張拉力百分比（%）P12P1P212.52P2255075100110張拉力x(KN)27.354.659

7、.1565118.3130260390520572壓力表值y(MPa)0.71.71.82.03.84.28.613.017.419.23 錨索張拉壓力分散型錨索的張拉，因各單元錨索長度不同，張拉時要注意嚴格按設(shè)計次序分單元采用差異分步張拉，根據(jù)設(shè)計荷載和錨筋長度計算確定差異荷載，并根據(jù)計算的差異荷載進行分單元張拉。張拉采用“雙控法”即采用設(shè)計張拉力與錨索體伸長值來綜合控制錨索應力，以控制油表讀數(shù)為準，用伸長量校核，實際伸長量與理論值的偏差應在±6%范圍內(nèi)，否則應查明原因并采取措施后方可進行張拉。張拉設(shè)備（主要是千斤頂和油壓表）必須采用專用設(shè)備，并送相應資質(zhì)的計量單位進行標定，且在有

8、效期內(nèi)。錨索在正式張拉前，取10%20%的設(shè)計張拉荷載，對其預張拉12次，使其各部位接觸緊密，鋼絞線完全平直。張拉時應按一定的張拉速度進行（一般為40KN/min）。壓力分散型錨索具體的張拉程序如下：壓力分散型錨索張拉程序：安裝千斤頂0P1（先張拉L1單元，補足L1單元差異荷載，量取L1單元錨索伸長值S1）2P1（量取伸長值S2，計算L1單元錨索0-P1的伸長值）P2（再張拉L1、L2單元錨索，補足L1、L2單元差異荷載，量取L1、L2單元錨索伸長值S3）12.5%（預張拉，量取伸長值S4）2P2（量取伸長值S5，計算L1、L2單元錨索P1-P2的伸長值）25%P（量取伸長值S6）50%P75

9、%P100%P110%P（量取伸長值S7）。實際伸長值的計算L1單元錨索：L2=(S7-S4)+(S6-S4)+(S5-S3)+(S2-S1)；L2單元錨索：L2=(S7-S4)+(S6-S4)+(S5-S3)；L3單元錨索：L3=(S7-S4)+(S6-S4)。錨索的預應力在補足差異荷載后分5級按前述張拉程序進行施加，即設(shè)計荷載的25%、50%、75%、100%和110%。在張拉最后一級荷載時，應持荷穩(wěn)定1015min后卸荷鎖定。錨索鎖定48小時內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)明顯的預應力損失現(xiàn)象，必須及時進行補償張拉。為保證壓力分散型錨索的張拉質(zhì)量，錨索張拉時需注意以下事項：a 錨斜托臺座的成壓面應平整，并與錨索的軸線方向垂直；b 錨具安裝應與錨墊板和千斤頂密貼對中，千斤頂軸線與錨孔及錨索軸線在一條直線上，不得彎壓或偏折錨頭，確保承載均勻同軸，必要時用鋼質(zhì)墊片調(diào)整滿足。c 注漿體與錨斜托臺座的混凝土強度達到設(shè)計強度的80%以上時，方可進行張拉。4 結(jié)束語壓力分散型錨索施工的關(guān)鍵就在于錨索的張拉。錨索的張拉工作對整個錨索施工具有特別重要的意義，特別是對邊坡的錨固性能起著至關(guān)重要的作用。因此，在現(xiàn)場施工時，要做好錨索的張拉工作，從理論計算（尤其是差異荷載增量的計算）到現(xiàn)場張拉施工，必須嚴格按照規(guī)定的程序和一定的速度進行。保證錨索張拉施工質(zhì)量，