DM7研究和應用匯總報告

PAGEA、DM7預應力體系研究與應用（一）、Φ7墩頭機研制（二）、DM7系列墩頭錨研究（三）、50m頂推連續(xù)梁中的應用（四）、2×l60m斜拉橋中的應用（五）、錨具及張拉設備的生產(chǎn)（六）、斜拉橋冷鑄錨的研制上海同濟大學中國建研院結(jié)構(gòu)所柳州建機總廠湖南路橋公司1988年5月DM7研究和應用匯總報告上海同濟大學中國建筑科研院柳州建機總廠湖南路橋公司顏義然欒貴臣吳國森上官興一、課題的確立廣東九江大橋系交通部首次實行“項目招標”工程．是廣東省基建體制改革的試點。大橋全長1682米、寬16米、高33米；要求三年建成。實行項目總承包，即從設計、組織施工實施直至交付使用全過程。1985年4月1日，粵湘公司以“通航孔2×l60m獨塔斜拉橋配以21孔50M頂推連續(xù)梁”方案中標，這個新穎的橋型以采用一系列先進技術(shù)而獨占鰲頭。其上部構(gòu)造工程量共2.4萬m3。均采用預應力結(jié)構(gòu)，因此采用什么樣的預應力體系是關系到全局的一件大事。在大橋初步設計中曾推薦瑞士VSL體系．其費用高達230萬美元；對于湖南路橋公司施工的北岸工程(包括2×160m斜拉橋。40+6×50=340m頂推連續(xù)梁、及l(fā)3×l6=208M預應力空心板)由于無力支付昂貴的外匯，不得不考慮能否用別的預應力體系來代替，為了做好這個方案比較工作。大橋指揮部請同濟大學顏義然老師擔任副總工程師．進行了為期半年的“北岸工程預應力體系選擇”的工作。1985年10月在交通部湖南常德沅水大橋技術(shù)交流會上，經(jīng)國內(nèi)專家一致同意推薦2×160m獨塔斜拉橋拉索采用《Φ7平行鋼絲+熱擠PE索套+冷鑄墩頭錨+計算機索力自動檢測系統(tǒng)》為標志的《九江拉索》。為了減少預應力體系的類型，方便施工管理和使設備得到通用，大橋指揮部繼續(xù)申請北岸340m頂推連續(xù)梁預應力體系也一并改用Φ7墩頭錨。長期以來，我國預應力施工主要手段是平行鋼絲束，而限于Φ5直徑。下錨最大張拉力僅56T，墩頭錨最大拉力也只用到110T(DM5—48)由于束力小、布束過密，使現(xiàn)場施工困難，從而限制了薄壁、大跨徑結(jié)構(gòu)的發(fā)展。所以，研究大噸位錨具，采用鋼絞線群錨體系（XM、QM）和大直徑（Φ7）平行鋼絲已經(jīng)是大跨徑橋梁發(fā)展的必然要求。針對斜拉索抗疲勞以采用平行鋼絲冷鑄錨為好以及頂推連續(xù)梁的彎矩包絡圖變化很小，很適合采用對接的墩頭錨的特點，并且考慮到我國目前Φ7預應力鋼絲尚缺乏完備的技術(shù)鑒定情況，九江大橋湖南指揮部及時邀請上海同濟大學、中國建研院、柳州建機總廠等單位，共同商議立案進行《DM7預應力體系的研究和應用》科研工作，并由湖南路橋公司承擔全部研究經(jīng)費(15萬元)，受總工程師上官興委托，同濟大學顏義然老師主持該項工作。當時不少人認為《DM7預應力體系》還沒有正式鑒定．不宜用在特大橋梁工程中，廣東省交通廳和廣東省九江大橋公司(甲方)考慮到節(jié)省外匯，并著重從發(fā)展完善我國預應力事業(yè)出發(fā)，果斷地批準了《DM7預應力體系研究和應用》的科研項目，而且三年來始終不渝地支持和扶植它。這是今天能夠在這里召開鑒定會的基礎。二、寫作的分工《DM7預應力體系研究與應用》課題由四個單位協(xié)同分工完成，其中研究項目主要由上海同濟大學和中國建筑科學研究院負責，生產(chǎn)項目由柳州建筑機械總廠負責。湖南路橋公司負責成果的實施和應用，下面分項說明：1.DM7墩頭機研制。由同濟大學設計，上海遵義機械廠生產(chǎn)、另柳州建筑總廠也隨后完成了另一種墩頭機的設計和制作。墩頭機是Φ7鋼絲墩頭體系的—種基本機具；在大橋頂推箱梁、斜拉箱梁和斜拉索中都得到應用。2.DM7墩頭錨。成果服務于頂推箱梁和斜拉箱梁體內(nèi)索，由同濟大學設計，柳州建機總廠生產(chǎn)。3.LZM冷鑄墩頭錨.成果服務于斜拉橋的斜拉索，由中國建筑科研院結(jié)構(gòu)所設計，柳州建機總廠生產(chǎn)。4.TWM組合墩頭錨。成果服務予斜拉橋箱梁的體外索；由湖南路橋公司和柳州建機總廠共同設計，柳州建機總廠生產(chǎn)。5.配套千斤頂及油泵。大多數(shù)由中國建筑科研院原設計。柳州建機總廠制作，根據(jù)生產(chǎn)使用需要，柳州廠對配套設備進行了部分改進。6.其他。還有湖南路橋公司設計的大噸位錨墊板和預應力管道以及中國建研院研制的7Φ7平行鋼絲束夾片式錨具，用于頂推不限長拉桿；柳州建機總廠試制4×7Φ7和7×7Φ7夾片式錨具，用于頂推連續(xù)梁的后期索等等。都是進一步擴大Φ7平行鋼絲使用范圍的新嘗試。由于不屬于墩頭錨體系的范圍，故這次不列入專題。三、研究主要成果1.Φ7預應力鋼絲。截面積是Φ5的一倍，因此在同樣索力下，可減少一半的根數(shù)，即減少一半墩頭工作量。在同樣根數(shù)下。可提高索力一倍，減少張拉工作量一半。大直徑鋼絲Φ7的應用，使斜拉索由l69Φ6減少為85Φ7。取得了簡便輕巧的效果，在頂推中采用48Φ7使張拉噸位提高到22lT級，使截面孔道數(shù)減少—半，實現(xiàn)了單排布置，即將頂?shù)装宓暮穸葴p薄到δ=24cm。此外，Φ7鋼絲粗，相應的表面積小。因此耐腐蝕性能也較Φ5好。這對熱擠PE防護套的斜拉索和體外索都有重要意義。2.Φ7墩頭機。上海和柳州的兩種Φ7墩頭機，其使用性能和墩頭成品質(zhì)量，均比以往各種Φ5墩頭機有所提高。其強度經(jīng)l800個試件強度試驗表明100％可靠。在九江大橋工程中，完成了20萬次墩頭，質(zhì)量均完好。在使用中發(fā)現(xiàn)，墩頭模破損較多。其原因是工廠熱處理失當，以及某些主要運動件光潔度沒有達到圖紙要求，以至影響整機性能。因此要求工廠嚴格質(zhì)量管理，切實按圖加工，此外，在施工中發(fā)現(xiàn)，如Φ7鋼絲擦洗不凈容易損壞墩頭機，所以要給予注意。3.DM7墩頭錨具基本型式有ABC三種錨具和K1、K2．兩種聯(lián)接器。研究結(jié)果提出了10個噸級規(guī)格，張拉索力在37T~277T之間。經(jīng)9束靜載實驗證明，全部墩頭錨具的破斷拉力均大于鋼絲強度，錨固效率系數(shù)最低0.978?？倯冏畹椭禐?.37％，均大于FP標準規(guī)定限值。在重復張拉后，螺帽可自由旋進，在九江大橋全部施工中，曾出現(xiàn)一例錨具斷裂現(xiàn)象，查其原因系錨具未經(jīng)100％探傷檢查。偶爾出現(xiàn)錨杯裂縫所致，今后要確保安全，工廠對錨具應進行100％探傷檢查為好。大橋在頂推箱梁知斜拉箱梁懸拼中，成功的應用了DM7—48、18和24三種錨具一則取得了比鋼絞線交叉錨固。長度節(jié)省20％的效果，二則采用了簡單接長器，取消了齒板方便施工。加快了進度、創(chuàng)造了頂推五天一周期，斜拉箱梁兩天吊一對索（8m）的最快施工紀錄。應當指出DM7體系還具有良好的動力性能。例如，在340m頂推箱梁和160m斜拉箱梁施工中。DM7錨頭大多數(shù)都來能及時壓漿，出現(xiàn)了裸索受力狀態(tài)，但未見意外。為了摸清DM7裸索對動荷載的適應情況。應補做疲勞試驗。九江大橋340M頂推連續(xù)梁采用DM7預應力體系，實用60.3萬元，與進口VSL體系90.4萬元相比較，節(jié)省了30.1萬元人民幣。4.LZM冷鑄墩頭錨。有85Φ7和9lΦ7兩種規(guī)格，經(jīng)過三束靜載試驗，均為Φ7鋼絲拉斷。錨具完好無損；沒有殘余變形，螺母拆裝自如。證明質(zhì)量可靠．再通過三束（31Φ7）疲勞試驗次數(shù)之多(共404萬次)錨具完好不斷絲都是國內(nèi)少見的。由此可鑒定LZM冷鑄錨具有優(yōu)秀的靜動載性能。在施工中288個LZM錨頭無一損傷，都能互換使用。加工制作的質(zhì)量完好，但最外幾對索(L>l50m)安裝架設困難，應以加長錨杯長度為好(A=800m)。工地LZM錨實用74萬元，（包括7萬元材料差價）與擬用VSL體系錨具109萬元相比較，節(jié)省35萬元人民幣。九江大橋熱擠PE索套的研制成功和配以LZM錨，使我國斜拉橋拉索進入到世界先列水平。5.TWM組合墩頭錨。用于3lΦ7的斜拉箱梁體外索中，使150t箱梁懸拼施工工藝得到極大簡化。至少爭取了半個月以上的效益，按過橋費計算其效益，高達50萬元以上。熱擠PE索套的體外索在世界首次使用，將給預應力體系帶來一個新的前景。由于時間倉促TWM錨中墩頭錨和環(huán)氧樹脂兩部分受力的大小分配以及動荷載疲勞性能尚有待進一步深化。6.DM7體系配套設備和工藝。柳州建機總廠為了方便用戶，對DM7預應力體系所使用千斤頂、油泵都進行配套生產(chǎn)，它的高質(zhì)量對工程進度有著重要影響，在頂推箱梁48Φ7中所使用的YCL—300千斤頂以及斜拉箱粱24Φ7中所使用的YCL—120、斜拉索85Φ7中使用60YCL—300質(zhì)量都很穩(wěn)定，但與國外同類型設備相比較，自重均較大，希望要進一步輕裝。湖南路橋公司為大噸位DM7錨具所設計的各種型式的剛性錨墊板，首次從實踐中克服了大噸位錨具的推廣困難癥結(jié)所在。柳州建機總廠還采用鑄鋼件，試制剛性錨墊板，在大橋工程中使用取得成功．對它的力學性能分析和正確的設計還有待進一步研究。DH7錨的管道尚未成品化，特別是壓漿孔和壓漿管道的設置尚待配套完整功用化。四、體會《DM7預應力體系研究和應用》課題在廣東九江大橋的成功是大學、科研所、工廠和工程公司四種不同類型單位的橫向協(xié)作攻關的范例，也是改革中一件新鮮事物。大家在不同崗位上都向著—個共同目標—為實現(xiàn)中國橋梁現(xiàn)代化而奮斗。同濟大學縱觀我國預應力發(fā)展的全貌，及時提出DM7預應力體系來填補國內(nèi)空白，為促進大噸位預應力的發(fā)展作出了積極貢獻，中國建研院在Φ5冷鑄錨研究基礎上，發(fā)展到Φ7并與交通部重慶公路科研所熱擠PE索套相結(jié)合，產(chǎn)生出新的一代斜拉索。柳州建機總廠為了將我國預應力工藝設備成龍配套積極支持DM7科研工作用以減少了l0萬多元利潤來支援大橋。湖南路橋公司結(jié)合九江大橋工程需要，提供l5萬元科研費用，保證DM7預應力體系的順利進行，這樣大家通過互相協(xié)作支持和奮斗努力，不但為國家節(jié)省了50多萬元外匯。而且使廣東九江大橋北岸的預應力工藝成為我國橋梁史中的—顆新星。在DM7預應力體系的研究中．我們得到全國不少兄弟單位的關心和支持、幫助，例如：湖南設計院九江大橋設計組，在工地不厭其煩的修改設計；廣