全 文 ：19 9 4年 3 月 中 南 公 路 工 程 第 1期 乙总第 68 期 )
二二二二二二二二二二二二二二 = -
;一一 二二之二= 二一二二二二二二二 一一 = = = 二二 = 二二二 = 二 二= 二` 二 三 二二二= 二二 二— 一一二 -一=一 = 二 :一~ 二二二二二斗只 `二二
扁描和札花描在箱形索塔上的推广应用
程 翔云 杨高中
(湖南大学土木系 ) (交通部公路规 划设计院 )
秦和雨
( 开封 中原预应力工乞设省厂 )
【摘 要】 为了验证扁 锚和轧花锚在预应力混凝土斜拉析笨彩索塔上
的推 r’] 、 用 , 进行了 川 比 例的足尺节 段模型试` 一输述 T上`砂应用于箱 形索塔 的主要特征和该种结构形 式的优点和研究的主要内春 ,
结构 尺寸和 摩阻系数测试方案以 及测试结果 ; 作出了理论弃析获籍了模型了设 计
资料母览 。 ’ 上·
【姗二】 扁锚 轧花 锚 箱形索塔 摩阻系数 大磷萦
1 概述
扁形锚具已在我 国若干座桥梁上获得了
成功的应用 , 其优点在于它可增大截面的有
效高度 , 能够运用小吨位的 千 斤 顶 , 例如
QYC 23 0( k必 型 , 进行分索张拉 。 一 但 是 ,目前这类猫具大多用于空心板桥 、 T 形梁桥
以及箱梁顶板的横向预应力 结 构 上 。 近 年
来 , 交通部公路规划设计院在设计世界级大
跨径 ( l = 4 3 2m ) 预应力混凝土斜拉桥一安
徽铜陵长江大桥 的 箱 形 索塔时 , 便把这类
锚具作了更进一步的推广 。 其主要特征是 :
在离桥面 108 m 的箱形索塔 上 , 采用以扁锚
作张拉端 、 以轧花锚作固定端 , 通过扁形波
纹管道 , 将五根预应力钢绞线布置成大曲率
的半环状形式 , 从而使整个截面处于受压状
态 , 以抵抗斜拉索产生的水平拉力 , 如 图 1
所示` 这种构造形式除了上述 的一 般 优 点
外 , 尚具有飞
a . 张拉端锚具置于塔身 内侧 , 最方便于
工人在箱内的横隔板上进行张拉和封锚 , 从
而加快施工速度 ;
b
. 采用 自锚式轧花锚 , 可以节约 昂贵的
普通锚具费用 ;
卜一一一一一—
圈 1 索增平面及预应力筋布里
.c 用预应力混凝土索塔代替以往的 “ 钢
扁担 ” , 可以免除维护工作 , 并且在使用期
间 , 可以利用塔身空间作其它用途 。
由子这种新设计构思在国内外 未 见 报
导 , 故有必要先通过试验来予 以 验 证 。 为
此 , 在交通部公路规划设计院的主持下 , 在
开封中原预应力工艺设备厂的大力协助下 ,
湖南大学土木系桥梁教研室的全体同志结合
铜陵长江大桥的实际结构尺廿 , 进 行了 1 : 1
比例的足尺节段模型试验 。 研 究 的 内 容包
括 :
。 , 捉出大曲率环向布筋的预应力摩阻
4尽
损失系数拼、 k的建议值 ;
b
. 塔身控制截而的混凝土和钢筋的应力
分布状态 ;
c . 开裂荷载 、 破坏荷载及裂 缝 开 展 图
等 。
为了使这种结构形式得到进一步的推广
应用 , 本文着重介绍开封中原预应力工艺设
备厂生产的锚具 东这个模型试验中第一项内
容所取得的技术参数 , 供设 计者参考使用 。
按 _仁述试验方案测得张拉端和锚固端的
张拉力读值 , 列出如表 1 。
锚头 及传感器
2 模型试验简介
.2 1 模型结 构尺寸
铜陵大桥的塔身结构为一扁长的八边形
箱形截面 (图 1) , 其外轮廓长 7m , 宽 4 . 5示 ,
纵向墙的最小厚 o . 6m , 索锚墙厚 1 . 2功 , 节
段模型高 1 . 7 m , _上、 下部设置横 隔 板。 预
应力钢绞线是我国江西省新余市新华金属制
品有限公司的产 品 , 规 格 为 0 . 6’ 、 2 70 级
A S T M A 4 1 6 一 8 7a 的低松弛钢纹 线 。 混凝土
的设计标号为勤号 。 开封中原预助土艺设备厂提供了K B M 1 5 一 5 型的扁型锚具 、 制作
固定端轧花头的轧花机 、 扁形波纹管以及用
于分索张拉的Q Y C 2 30 型千斤顶 。 关 于 混凝
土浇筑 、 钢绞线张拉以及管道灌浆等工作 ,
均按施工规程进行 , 兹不多述 。
2
.
2 摩阻 系数测试方案
由于每一根钢绞线的固定 端 为 轧 花锚
头 , 埋入棍凝土墙体内 , 故直接测出两端的
应力差 (摩阻损失 ) 是有一定 困 难 的 。 为
此 , 便采用了图 2 所示的试验方案 , 即在模
型顶部的墙体外侧 , 专门加设三个供锚固扁
锚用的齿板 。 并在平面土布置砚道 曲线波纹
管 , 即内环 ( N T 功中环 ( N T Z和外环 ( N T 3 ) 。
每一道扁管内各穿一根钢绞线 , 其两端均用
x Y M锚具 固 定 , 井在锚具与垫板 之间设置
拉压传感器 。 当从一端张拉钢绞线时 , 就可
以从两端的传感 器上读出其压力的差值 , 据
此便可分析确定它们之间的摩阻系数 。
2
, 3 刚试结果
图 2 侧试即姐损失的预应 力泉布l
表 1 率阻损失测试结果
钢绞线 试验
编 号 次数
张拉力读值 ( k N ) 张拉力比值
锚 固端
张拉端 错固端 -— 平均值张拉端
N
丫
r l
(内环 )
炸一次 2 1 0 1 16 . 5 2
第二 次 20 9 1 15 · 0 7
第三次 ( 2 12 . 5 5 ) ( 1 1 6 . 0 4 )
O
。
55 0 0
。
5 5 0
0
。
54 6
第一次 2 0 9 10 1 。 10 0 . 4 8 3
N T Z
第二次 2 0 9 8 6 . 3 9 0 . 4 13 0 . 4句
(中环 )
第三 次 ( 2 0 9 ) ( 10 7 . 7 3 ) 0 . 5 13
第一次 20 9 9 5 . 9 3 0 . 4 5 9
N T 3
第二次 1 9 G . 9 5 8 7 . 5 1 0 . 4 4 4
0
.
4 5 4
第三次 ( 2 0 9 ) 8 7 . 5 1 0 . 4 19
(外环 )
第四 次 2 0 9 1 0 3 . 0 6 0 . 4 9 3
厂 一一一一一一一 .一一 . . 山`一注 : 括号 内读值为超张拉 5 % 后 , 再卸 载至该索力时之读值 。.2 4 理论分析
2
·
4
·
1 基本假定
a . 考虑到测试过程的时间较短 , 环境条
件基本相同 , 结 构 体 积 较 大 , 故 对 《桥
规》 〔幻中所规定的其它因素 (描具 变形 `
温度影响 、 混凝土弹性压缩 、 预应力筋的应
力松弛以及混凝土的收缩徐变等 ) 在分析测
试结果时忽略不计 ;
b
.近似地取管道局部偏差对摩擦的影响
系数 k = o , 以简化分析 。
2
。
4
。
2 理论公式
预应力饵纹线茬计算截商、、
力N : 可表为
; N
, = N *仑
一
(科口+ 左允 ]
处的实际拉
N 3T 所给出的摩阻系数从义斤1 1分接 近于 《桥
规》 中的娜雇值。 因此 , 可以钵为 , 本试验
所用的扁锚 、 扁管 , 若 取 《 桥 规 》 中关于
“ 预埋铁皮管 ” 所对应的拼、 k值 , 对配置大
曲率索曲线 (0 、 19 7 。 ) 的结构来说 , 仍 然
是适用的 。一对于本试验 , 若取 k 二 o , 且 已知张拉端( : = 石) 的拉力N 。 ! N 。 , 锚 固端 ( : 二 l) 的拉力万 , 二 N , , 则摩阻系数拼可简化为 `1 , N 。 一 , _ 、拼 二 一不 叹, 入犷一 `一 ` ’ . ’ ` ” , ’ . “ . ” 二 、 乙 夕
p , 夕 `
式中 : 0— 从张拉端至锚 固端曲线 管道部~分切线的夹角之和 , 以弧度计 ;
l一一从张拉端至锚固端管道的长度 ,
以川计。 ~
2
·
4
·
3 分析结果
刹用式 ( 2 ) 和表 1 中的实测结果 , 可
以得到每根钢纹线与曲线扁波纹管的摩阻系
数 , 并列出如表 2 。
3 设计资料便览
通过本足尺模型试验 , 还取得了两项安
全指标 : 第一 , 当索力达到设计荷 载 的 1 · 7
倍以上时 ( 9 O0 k0 N ) , 结构上才出现不到十
条 o . Zm m 的裂缝 , 达到了预定的安全度 ;
第二 , 试验中始终未出邓锚头处断单和轧花
锥松脱等现象 , 证明使用这类 锚 具是 可纂
的 。 方了便于今后设计者拟定尺寸的参 .氰
特将有关几何参数附出如 一 F :
3
.
1 扁锚 系列成套尺寸 ( 图一a3 及表 3)
协一 L e 口~ 叫
表 2 即阻系数分析表
按 《 桥规 》 取
h 二 0 . 0 0 3时
l鄙骥、怡任式、值
马协步`少愁ù 0N
钢纹 线 转 角 索 长
编 号 艺e ( r a d ) 艺 I ( m )
件户问阵刀一职『 . 国 口】 , , _ _ 】L一~ .口
` 一一~ 甘 , ,
( a )
N T I ( 内 )
N T Z ( 中 )
N T 3 (外 )
2
。
8 4 2 7
。
4 1 3 0
。
55 0 0
。
2 1 0 0
。
0 0 3 0
。
2 0 3 图 3 扁锚及轧花锚
3
。
4 0 5 7
。
9 4 8 0
。
4 7 0 0
。
2 2 2 0
。
0 0 3 0
。
2 1 5
2
。
3 5 2 7
。
7 60 0
。
4 5 4 0
。
3 3 6 0
。
0 0 3 0
。
3 2 6
表 3
~一 。 J `曰 J
扁锚系列几何尺寸 ( m m )
注 : 《桥规 》中关 于铁皮管与俐绞 线之 间的摩阻系数为 :
k = 0
.
0 0 3
, 件 = 0 . 3 5
扁 锚 扁 管 扁 垫板
2
。
4
.
4 与现行 《桥规 》 〔 1〕值的对比
本次试验没有专门对直线扁波纹管的摩
阻系数 (即局部偏差影响系数 )寿进行试验 。
尽管如此 , 《桥规》 〔 1〕中的 k值应该是成熟
可靠的 , 故可加以借用 。 若如此 , 则有
二 _ 1
, 1 _
N
。
1L
、
拌 一 一万一 火` “ 下了 . 一 “ `夕 . ” . ’ 二 ” ` J 夕
口 工 V I
若取 《桥规 》 关无铁皮管的k “ 9· Q03 , 则与
之对应的摩阻系数可按式 ( 3 ) 求得 , 其结
果亦列出于表 2 。 从中可以看出 , 表 , 2 中的
锚具型号 垫板型号 A B c D E F L
一 -一一— - 一一万— — 一一一— 一— -K B M 1 3 一 3 B D B 1 3 一3 10 5 4 2 5 2 19 18 5 8 0 1 8 5K B M 1 3一 4 B D B 1 3一 4 13 2 4 2 6 7 1 9 2 2 G 8 0 2 5 0
K BM 1 3
一 5 B D B 1 3
一 5 I G2 吐2 7 6 于。 2 6 6 8 5 3 2 0
K BM 1 5
一 3 B D B 15
一 3 1注5 4 4 6 5 2 2 2 0 0 8 0 1 8 5
K B M 1 5
一
4 B D B 15
一 4 1 5 0 4 4 7 4 2 2 2 4 5 8 5 2 9p
,
K BM i s
一
5 B D B 15
一乒 1 8 5 钱4 9 0 2 2 2肠 9 5 3 2 0
注 : 数字 1么用于锚固小王甄 7钢纹线 , 巧用于 锚固小1右沼钢
绞线 ; 尾部数字 3 , 4 , 5 分别代 表 8 索 , 4常和
5 索 。
1 , , 4年 s月 中 南 公 路 工 程 第 z美尽j ( 劲、第 6 8期 )
用预切缝代替桥面伸缩缝的新发展
洪显诚 李晶华 成世辉 何 麟 茅贤良 黄志雄
(广东省交通科学研究所 ) (番禺市市政桥梁公司 )
【摘 要 】介绍如何解决桥梁仲 缩缝过多和跳 车问题的两种有效方法 ,
一是加大连续长度 , 采用大伸缩缝 , 二是用预切缝代替伸缩缝 。 然后结合广
为、 番禺沙溪大桥 设计与施工介绍用预切缝代替 仲缩缝的新发展 。
【关键词】 桥面 伸缩缝 预切缝 设计 施工
1 概述
近年来 , 各省修建的高等级公路或高速
公路越来越多 ,且车流量猛增 , 车速提高 , 重
车增多以及单向行驶 , 从而 一导致桥梁的仲缩
缝越来越容易损坏 ,迫使车速降低 ,行车舒适
性变差 , 甚至可能会损车伤人 。 公路养护部门
对修复损坏的仲缩缝也感到十分头痛 , 不但
费钱费力 , 甚至要中断交通 。 无论就行车而
言 , 还是就设计 、施工 、养护而 一言 , 一座桥上最
好没有伸缩缝 。 但是热胀冷缩的自然规律又
使桥梁上不得不设置 l{I ,缩缝 , 否则桥梁结构
就会 一导致破坏 , 特别对于民大桥梁是如此 。美
国田纳西州公路运输部门采用一种独特的办
法来衡量结构工程师的水平〔 1 〕 , 那就是看他
能设计多长无伸缩缝的桥梁 。 该州还专门制
定了关于无伸缩缝桥梁的技术政策 , 明确提
出 : “ 原则上说 , 一 切桥梁无论纵 向或横向都
应从一端到另一端完全连续 , 除了新旧混凝
土之间需要设冷缝外 , 不必设置其它中缝 。 ”
“ 设计时必 须考虑使结构可以承受因热胀冷
缩产生的变位及应力 , 不得因迁就变位而设
置不必要的桥面胀缝与支座构造 , 因为这类
构造解决的问题比之它们带来的问题要小得
多 ” 。 可见国外对伸缩缝的设置 、 行车舒适性
及养护要求是很苛刻的 。 国内交通部门虽然
没有这种法规 , 但是随着社会物质文明的进
步 , 对行车舒适性的要求越来越高 , 公路养
护部门的要求也会越来越严 , 那么如何解决
伸缩与跳车这对矛盾呢 ? 对于由6 0m 及其以
下跨径组成的桥梁 , 通常的做法有两种 : 一是
加大连续长度 , 减少伸缩缝 , 设置大型伸缩
缝 , 称为 “ 化零为整 ” 〔 “ 〕 ; 二是预切缝法 ,
桥而在各墩顶处切缝 , 各孔自行伸缩 , 称为
3
.
2 扁猫 固定端轧花头排布尺 寸 ( 图 3 b及表
4 )
表 4 轧佗头排布尺寸 ( m m )
扁锚孔数 。 1 J K
周义武 、 邵旭东 , 周光雁 , 何晓麓 , 交通部
公路规划设计院应国耀 , 李毅谦 , 开封中原
预应力工艺设备厂铁树堂 、 宜祥茂和武瑞刚
等同志 。 、
3 1 4 0 参 气考 文 献
魂 ] 50
6 1 5 0
7 5 0 1 80
8 0 0 2 2 0
9 0 0 2 a 0
参加木模型试验的还有湖南大学 一L木系
交通部公路规划设计院。 公路钢解棍凝土及 预应力混
凝」 桥涵 设 i卜规 范 (J T Jo昭 一 8 5 ) . 人 民 交 通 出 版
社 , 1 9 8 5年