DM7研究和應(yīng)用匯總報告

PAGEA、DM7預(yù)應(yīng)力體系研究與應(yīng)用（一）、Φ7墩頭機(jī)研制（二）、DM7系列墩頭錨研究（三）、50m頂推連續(xù)梁中的應(yīng)用（四）、2×l60m斜拉橋中的應(yīng)用（五）、錨具及張拉設(shè)備的生產(chǎn)（六）、斜拉橋冷鑄錨的研制上海同濟(jì)大學(xué)中國建研院結(jié)構(gòu)所柳州建機(jī)總廠湖南路橋公司1988年5月DM7研究和應(yīng)用匯總報告上海同濟(jì)大學(xué)中國建筑科研院柳州建機(jī)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(shí)行“項(xiàng)目招標(biāo)”工程．是廣東省基建體制改革的試點(diǎn)。大橋全長1682米、寬16米、高33米；要求三年建成。實(shí)行項(xiàng)目總承包，即從設(shè)計、組織施工實(shí)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(dú)塔斜拉橋配以21孔50M頂推連續(xù)梁”方案中標(biāo)，這個新穎的橋型以采用一系列先進(jìn)技術(shù)而獨(dú)占鰲頭。其上部構(gòu)造工程量共2.4萬m3。均采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，因此采用什么樣的預(yù)應(yīng)力體系是關(guān)系到全局的一件大事。在大橋初步設(shè)計中曾推薦瑞士VSL體系．其費(fèi)用高達(dá)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(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(jì)大學(xué)顏義然老師擔(dān)任副總工程師．進(jìn)行了為期半年的“北岸工程預(yù)應(yīng)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(dú)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(jī)索力自動檢測系統(tǒng)》為標(biāo)志的《九江拉索》。為了減少預(yù)應(yīng)力體系的類型，方便施工管理和使設(shè)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(yù)應(yīng)力體系也一并改用Φ7墩頭錨。長期以來，我國預(yù)應(yīng)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(luò)圖變化很小，很適合采用對接的墩頭錨的特點(diǎn)，并且考慮到我國目前Φ7預(yù)應(yīng)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(jì)大學(xué)、中國建研院、柳州建機(jī)總廠等單位，共同商議立案進(jìn)行《DM7預(yù)應(yīng)力體系的研究和應(yīng)用》科研工作，并由湖南路橋公司承擔(dān)全部研究經(jīng)費(fèi)(15萬元)，受總工程師上官興委托，同濟(jì)大學(xué)顏義然老師主持該項(xiàng)工作。當(dāng)時不少人認(rèn)為《DM7預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力事業(yè)出發(fā)，果斷地批準(zhǔn)了《DM7預(yù)應(yīng)力體系研究和應(yīng)用》的科研項(xiàng)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(chǔ)。二、寫作的分工《DM7預(yù)應(yīng)力體系研究與應(yīng)用》課題由四個單位協(xié)同分工完成，其中研究項(xiàng)目主要由上海同濟(jì)大學(xué)和中國建筑科學(xué)研究院負(fù)責(zé)，生產(chǎn)項(xiàng)目由柳州建筑機(jī)械總廠負(fù)責(zé)。湖南路橋公司負(fù)責(zé)成果的實(shí)施和應(yīng)用，下面分項(xiàng)說明：1.DM7墩頭機(jī)研制。由同濟(jì)大學(xué)設(shè)計，上海遵義機(jī)械廠生產(chǎn)、另柳州建筑總廠也隨后完成了另一種墩頭機(jī)的設(shè)計和制作。墩頭機(jī)是Φ7鋼絲墩頭體系的—種基本機(jī)具；在大橋頂推箱梁、斜拉箱梁和斜拉索中都得到應(yīng)用。2.DM7墩頭錨。成果服務(wù)于頂推箱梁和斜拉箱梁體內(nèi)索，由同濟(jì)大學(xué)設(shè)計，柳州建機(jī)總廠生產(chǎn)。3.LZM冷鑄墩頭錨.成果服務(wù)于斜拉橋的斜拉索，由中國建筑科研院結(jié)構(gòu)所設(shè)計，柳州建機(jī)總廠生產(chǎn)。4.TWM組合墩頭錨。成果服務(wù)予斜拉橋箱梁的體外索；由湖南路橋公司和柳州建機(jī)總廠共同設(shè)計，柳州建機(jī)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(shè)計。柳州建機(jī)總廠制作，根據(jù)生產(chǎn)使用需要，柳州廠對配套設(shè)備進(jìn)行了部分改進(jìn)。6.其他。還有湖南路橋公司設(shè)計的大噸位錨墊板和預(yù)應(yīng)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(jī)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(jìn)一步擴(kuò)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(yù)應(yīng)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?？商岣咚髁σ槐?，減少張拉工作量一半。大直徑鋼絲Φ7的應(yīng)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(shí)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(yīng)的表面積小。因此耐腐蝕性能也較Φ5好。這對熱擠PE防護(hù)套的斜拉索和體外索都有重要意義。2.Φ7墩頭機(jī)。上海和柳州的兩種Φ7墩頭機(jī)，其使用性能和墩頭成品質(zhì)量，均比以往各種Φ5墩頭機(jī)有所提高。其強(qiáng)度經(jīng)l800個試件強(qiáng)度試驗(yàn)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(dāng)，以及某些主要運(yùn)動件光潔度沒有達(dá)到圖紙要求，以至影響整機(jī)性能。因此要求工廠嚴(yán)格質(zhì)量管理，切實(shí)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(jī)，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(shí)驗(yàn)證明，全部墩頭錨具的破斷拉力均大于鋼絲強(qiáng)度，錨固效率系數(shù)最低0.978?？倯?yīng)變最低值為3.37％，均大于FP標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值。在重復(fù)張拉后，螺帽可自由旋進(jìn)，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(yīng)進(jìn)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(yīng)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(jìn)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(jì)錄。應(yīng)當(dāng)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(yīng)情況。應(yīng)補(bǔ)做疲勞試驗(yàn)。九江大橋340M頂推連續(xù)梁采用DM7預(yù)應(yīng)力體系，實(shí)用60.3萬元，與進(jìn)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(yàn)，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(yàn)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(shè)困難，應(yīng)以加長錨杯長度為好(A=800m)。工地LZM錨實(shí)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(jìn)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(fèi)計算其效益，高達(dá)50萬元以上。熱擠PE索套的體外索在世界首次使用，將給預(yù)應(yīng)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(jìn)一步深化。6.DM7體系配套設(shè)備和工藝。柳州建機(jī)總廠為了方便用戶，對DM7預(yù)應(yīng)力體系所使用千斤頂、油泵都進(jìn)行配套生產(chǎn)，它的高質(zhì)量對工程進(jìn)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(shè)備相比較，自重均較大，希望要進(jìn)一步輕裝。湖南路橋公司為大噸位DM7錨具所設(shè)計的各種型式的剛性錨墊板，首次從實(shí)踐中克服了大噸位錨具的推廣困難癥結(jié)所在。柳州建機(jī)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(xué)性能分析和正確的設(shè)計還有待進(jìn)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(shè)置尚待配套完整功用化。四、體會《DM7預(yù)應(yīng)力體系研究和應(yīng)用》課題在廣東九江大橋的成功是大學(xué)、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(guān)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(biāo)—為實(shí)現(xiàn)中國橋梁現(xiàn)代化而奮斗。同濟(jì)大學(xué)縱觀我國預(yù)應(yīng)力發(fā)展的全貌，及時提出DM7預(yù)應(yīng)力體系來填補(bǔ)國內(nèi)空白，為促進(jìn)大噸位預(yù)應(yīng)力的發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn)，中國建研院在Φ5冷鑄錨研究基礎(chǔ)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(jī)總廠為了將我國預(yù)應(yīng)力工藝設(shè)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(fèi)用，保證DM7預(yù)應(yīng)力體系的順利進(jìn)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(yù)應(yīng)力工藝成為我國橋梁史中的—顆新星。在DM7預(yù)應(yīng)力體系的研究中．我們得到全國不少兄弟單位的關(guān)心和支持、幫助，例如：湖南設(shè)計院九江大橋設(shè)計組，在工地不厭其煩的修改設(shè)計；廣