顶压器在钢绞线拉索的试验研究和工程应用

唐燕华，赵干明，王小勇

（柳州欧维姆工程有限公司，广西 柳州 545005）

斜拉索单根钢绞线张拉工艺是用压力表读数控制张拉力，与钢绞线显示变化值相符时，装上夹片，适度打紧[1]。单根钢绞线之间的索力均匀性规定：单根张拉后各钢绞线索力的离散误差宜不超过±2[2]。钢绞线张拉会使夹片从锚具孔移出，需要工人敲打夹片，防止夹片脱落；但人工操作的夹片打紧力无法量化，容易产生误差，造成夹片端面不平齐、跟进不同步，影响回缩量及索力均匀性，夹片容易脱落，危险系数高。

人工操作误差是影响索力均匀性的重要原因之一，基于此研发出夹片顶压器。该装置能在单根钢绞线张拉完成后顶压夹片，替代人工敲打，减少人工操作误差对夹片回缩量及索力均匀性的影响。

1 工程概况

鸡啼门特大桥主桥长352 m，为中央索面部分斜拉桥，两主塔高32.9 m，双向六车道，设计行车速度60 km/h，设计使用年限为100 a，可抗17级超强台风；跨度120 m+210 m+120 m；上部结构为连续刚构箱梁；主墩为板式墩，边墩为柱式墩，桩基础；主塔为V形，双主塔；主梁采用悬臂挂篮浇筑方式施工。

斜拉索单根钢绞线张拉采用新研制的夹片顶压器。

2 夹片顶压器

夹片顶压器主要部件包括梅花形顶压头、顶杆、缸体、活塞和弹簧，顶杆与顶压头内部结构可以起到夹片限位的作用，替代人工敲打夹片。见图1。

图1 夹片顶压器结构

2.1 工作原理

把夹片顶压器安装在单根钢绞线上，在夹片顶压器后安装千斤顶。千斤顶张拉时，单根钢绞线移动，夹片退锚进到梅花形顶压头内21 mm后，顶杆限制夹片继续退锚；当千斤顶停止张拉，夹片顶压器的活塞推动顶杆向前，顶杆把夹片顶出梅花形顶压头，夹片夹紧钢绞线，此时夹片顶压器实现顶压；顶压完成，活塞回位，弹簧回弹将顶杆复位。

2.2 试验

2.2.1 试验目的

1）验证夹片顶压器结构是否能在钢绞线张拉过程中对夹片进行退锚限制。

2）在钢绞线单根张拉完成后，顶压器对夹片进行顶压，通过顶压力的不同，观察夹片对钢绞线造成刮伤程度，从而确定最优顶压力。

2.2.2 试验装置

试验所需装置见表1和图2。

表1 试验设备机具

图2 试验组装

2.2.3 试验步骤

试验前先用棉纱擦净锚孔和夹片，顶压器与油泵连接；夹片长度40.96 mm，与顶压器的止口深度为20 mm。YDC120Q-150型千斤顶与油泵连接试机运行。按图2组装好锚具、夹片；钢绞线共9根，依次编号。

先把顶压器和千斤顶安装在第1根钢绞线上，张拉千斤顶30 MPa保压，顶压器顶压到6.6 MPa后泄压，最后千斤顶泄压，移除千斤顶和顶压器。见图3。

图3 顶压器试验安装

按以上方法，张拉力不变，第2根钢绞线顶压力为3.3 MPa；第3根顶压力为5 MPa；第4根顶压力为3.3 MPa；第5根钢绞线顶压力为1.7 MPa；第6根钢绞线顶压力为5 MPa；第7根钢绞线顶压力为3.3 MPa；第8根钢绞线顶压力为5 MPa；第9根钢绞线顶压力为6.6 MPa。

2.2.4 结果

拆卸锚具和夹片，把1～9号钢绞线按次序摆放在地上，观察钢绞线的损伤情况发现：1号和9号钢绞线环氧涂料脱落，有明显被夹片刮伤的痕迹；2、4、7、8号钢绞线有正常的夹片咬痕，环氧喷涂少许脱落；3号和6号钢绞线有正常的夹片咬痕，环氧喷涂少许脱落，没刮伤钢绞线母材；5号钢绞线只有夹片咬痕。见图4。

图4 顶压后的钢绞线情况

通过此次试验可以得出结论：顶压器顶压夹片的压力在3.3～5 MPa不会刮伤环氧喷涂钢绞线。

3 施工操作

在梁下张拉端锚具安装夹片顶压器，顶压头穿过单根钢绞线顶住夹片，然后千斤顶穿过单根钢绞线顶住夹片顶压器，用2台油泵分别连接千斤顶和顶压器。启动连接千斤顶的油泵，千斤顶单根张拉钢绞线，夹片退锚，顶压器限制夹片向前移动；千斤顶保压，启动另一台连接顶压器的油泵，顶压器顶夹片向前移动，当顶压力顶压夹片到5 MPa时，顶压停止，夹片夹持钢绞线。见图5。

图5 夹片顶压器操作

4 结论

夹片顶压器应用于斜拉索单根钢绞线张拉，不仅能够限定夹片的退锚距离和精确提供夹片顶压力，防止夹片刮伤钢绞线表面；还能使夹片紧紧咬住钢绞线，不出现松动、滑丝等现象，有效防止夹片锚固失效，完美解决人工操作误差并能够精确控制顶压力值。

在鸡啼门大桥矮塔斜拉索施工过程中，用夹片顶压器代替工人，施工安全系数高、操作方便、工作效率提高1倍。