天津愛浦瑞森纜索有限責任公司
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▼體系簡介
體外預應力是后張預應力體系的重要分支之一，與體內預應力結構相比，其預應力筋位于承載結構主體截面之外，通過與結構主體截面直接或間接相連接的錨固區與轉向塊來傳遞預應力。
體外預應力結構體系的主要優點：能夠控制及調校預應力束的應力，便于檢測、維修，必要時可以更換預應力束;體外預應力束布置簡單，調整容易，施工工藝簡便，大大縮短了施工時間;預應力束僅在錨 固區與轉向塊處與構件相連，減小了由于管道摩擦造成的預應力損失;預應力束布置于結構主體截面之外, 不僅使澆注更簡易，同時還可以減小混凝土構件截面尺寸，減輕結構自重，降低造價;由于箱梁結構可以 預制，大大的提高了橋梁的施工速度和效率。
體外預應力結構體系應用非常廣泛，既可用于預應力混凝土橋梁、特種結構和建筑工程結構等新建結構，也可用于舊有的混凝土結構的重建、加固和維修，同時還可用于臨時性預應力混凝土結構或施工臨時性鋼索。隨著斜拉橋和髙強混凝土技術的發展，體外預應力結構技術的應用將是現代預應力施工中的主要 趨勢之一。
▼適用標準
▼體系特點
1.APRS 體外預應力體系性能滿足國際后張預應力協會FIP《后張預應力體系驗收建議》及《體外預應力材料及體系》;國家標準GB/T14370-2007《預應力筋用錨具、夾具和連接器》的要求。
2.預應力筋采用鋼絞線單絲涂覆環氧+防腐油脂+熱擠PE多層防護，是一種自身具有優良防腐性能的髙耐久索體，適合用于嚴重腐蝕性的惡劣環境，結構符合國際標準Fib2005《鋼絞線斜拉索驗收規范》中 4.3.3條規定，其中環氧涂覆鋼絞線符合國家標準GB/T 25823-2010《單絲涂覆環氧涂層預應力鋼絞線》的規定。
3. APRS 體外預應力體系安全可難，具有良好的防腐性能及抗疲勞性能，體系中設計有特殊裝置，可以有效的減小索體振動所產生的危害。
4. APRS 體外預應力體系施工簡便，便于檢測和維護，必要時可以換索。
5. 轉向裝置結構設置合理，能均勻傳遞荷載并可實現調索、換索功能。
▼體系構造及選用參數
APRS 體外預應力體系結構及組成：(1)索體; ⑵錨固系統; ⑶轉向裝置; ⑷減振裝置，結構見下圖。
APRS體外預應力體系示意圖
APRS休外預應力索體
APRS體外預應力索體分為S1、S2、S3、S4、S5及S6等六種 基本類型，如圖所示。
APRS索體休示意圖
六種休外預應力索體的基本構造組成
S3、S4、S5及S6型索體自由段內均不需灌注填充料，其防腐主要依靠鋼絞 線自身的防腐性能來保證。在橋梁運營期間，可以隨時檢驗索體的使用情況。
S3、S4型索體由多根無粘結鋼絞線組成，此型索體采用散束式轉向器(圖4)時可實現 單根換索。為了防止動物嚙咬或人為破壞PE層，可以外加圓管式外護套或哈弗式外護套作整體防護外層的 HDPE套管無防腐作用)，考慮體外索的穿索施工，推薦采用哈弗式外護套作整體防護。
S5、S6型索體是由多根無粘結鋼絞線經扭絞并熱擠HDPE護套而成，防腐性能更加優越， 此型索體采用集束式轉向器(圖5 )時可實現整體換索。
APRS休外預應力索休選擇的標準：
依據環境條件可以把周圍環境及與結構的關系分為四類：
適度：結構構件通常處于干燥的情況。
中等：結構構件通常處于潮濕的環境中。
嚴重：結構構件處于長期濕潤或干濕交變的環境中。
參侵蝕性：結構構件處于嚴重侵蝕性的惡劣環境中。
建議防腐要求較髙的體外索采用防腐性能優良的環氧涂層鋼絞線作為索體。
單絲涂覆環氧預應力鋼絞線(執行標準GB/T 25823-2010）:
單絲涂覆環氧預應力鋼絞線是采用髙壓靜電噴涂法將環氧樹脂粉末噴射于鋼絞線上，然后加熱熔融、 固化、冷卻，從而在鋼絲表面形成一層致密的環氧涂膜。
單絲涂覆環氣涂層預應力鋼絞線優點：
(1) 防腐性能優良抗化學性、耐鹽霧、抗氣化物滲透性、耐干濕性;
(2) 環氧層較薄，且厚度均勻，夾片咬透環氧層直接夾持在鋼絞線母體上，與錨固單元的匹配性優良;
(3) 耐曲折度優良;
(4) 抗沖擊性優良;
(5) 耐高溫性能優良。
APRS休外預應力轉向裝置
體外預應力混凝土結構中的轉向裝置是一種特殊構造，它是除錨固構造外，體外預應力索在跨內******與混凝土體有聯系的構件，并且負擔著體外索轉向的重要任務，也是體外預應力混凝土結構中***重要、***關鍵的結構構造之一。
APRS體外預應力轉向裝置根據索體穿過的方式主要分為散束式轉向器和集束式轉向器兩種。
散束式轉向器主要由導管、擋板、隔板、ZH砂漿組成，見圖4所示，適用于S3/S4型索體，可以單根換索。
集束式轉向器由無縫鋼管彎制而成，見圖5所示，適用于S1/S2、S5/S6型索體，可以整體換索。
轉向器的彎曲半徑，從鋼絞線的受力狀態而言越大越好，但如果彎曲半徑設定過大，彎向部的構件尺寸就變大，從而使橋梁自重增加，因此在確保安全的情況下，轉向器的彎曲半徑可以做小一些。轉向器出口圓滑過渡，可******安裝、施工的誤差所產生的附加應力，同時可以減少HDPE套管的磨損。
被彎曲的體外預應力索體因有附加彎曲應力，其疲勞強度有所下降，因此在設計過程中，要對加上彎曲 應力值的鋼絞線應力值進行校核，計算受拉鋼絞線的彎曲應力值較困難，但假定鋼絲之間無摩擦力作用時， 可按下式求出彎曲應力值。
Vm 彎曲應力 R 彎曲半徑 E 鋼絞線彈性模量d 鋼絲直徑
轉向裝置的***小彎曲半徑可參照表2、表3選取。
預應力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的應力損失有兩部分組成，一是在曲線段的垂直擠壓力造成的力筋與管道的摩阻損失，二是管道位置偏差和不平整造成的摩擦損失。其表達式為：
體外預應力鋼索配置在混凝土結構外部，其鋼索線形由轉向位置或錨固位置的曲線段和它們之間的直線段組成。對于直線段，鋼索管道線形和外觀尺寸由于不受施工因素的影響，故其基本沒有管道不平整造成的摩阻影響，這部分預應力損失可以忽略不計;對于曲線段，由于這里的管道長度較短，故沿曲線段長度的管道偏差和不平整造成的摩擦損失亦可忽略不計。
APRS休外預應力錨固系統
在活載作用下，預應力筋的應力變幅是預應力錨固系統設計的一個非常重要參數，體外預應力索位于混凝土結構的外部，僅在錨固及轉向塊處可能與結構相粘結，是一個相對于組成結構整體的單獨構件，因此，體外索的應力變幅是由結構的整體變形所決定的。
在成熟的 APRS 預應力錨固技術的基礎上，根據體外預應力結構需要，APRS 提供了幾種不同型式的錨固系統，以滿足不同工程的要求。
APRS.A型
APRS.TA型
APRS.TA型體外預應力錨具是在APRS.A型的基礎上增加了內襯套等隔離裝置，裝置內灌注水泥漿, 整體取出隔離裝置可以實現整束換索功能，規格尺寸同APRS.A型。
APRS.TA型體外預應力錨具
APRS.TS型
APRS.TS型體外預應力錨具
APRS.TS體外預應力錨具規格尺寸表 單位：mm
APRS.TT型
APRS.TT型體外預應力錨具是在APRS.TS型的基礎上增加了內襯套等隔離裝置，裝置內灌注水泥漿, 整體取出隔離裝置可以實現整束換索功能，規格尺寸同APRS.TS型。
APRS.TT型體外預應力錨具
APRS.TSK型
APRS.TSK型體外預應力錨具在橋梁運營期間可調整索力，可實現整體換索，屬于可換可調型。
APRS.TSK型體外預應力錨具
APRS.TSK型體外預應力錨具規格尺寸表
APRS休外預應力減振裝置
由于車輛通行等各種因素會引起結構與索體產生的振動，如果索體的自振頻率與整個結構的振動頻率 相近時，可能出現共振，給整個結構的安全帶來隱患。為使索體自由段的振動頻率不同于整個結構的振動頻率，必須在適當的距離安裝減振裝置使索體自由段的振動區間變短并給索體適當的減振，以避免索體產 生有害的振動。
▼監控系統選用
系統主要配置
傳感器技術
磁通量傳感器用于長效監測的幾大優勢：
通過非接觸式測置解決傳感器受力疲勞影響壽命問題;
用模擬標定來實現運營狀態的數據校準;
可以設計成哈弗式，直接在已受力的拉索上制作及安裝，在不影響橋梁運營的前提下建立索力監測或更換損壞的傳感器;
可以實現體內預應力(有粘結)多截面應力監測。
主要技術指標：測量量程：0~材料屈服應力
環境湩度：-40℃~80℃
測量精度：≤3%F.S.
供電電源：AC110~240V, 60/50HZ
應用及安裝說明
▼系統介紹
離線模式
在線模式
數據自動采集：
以離線模式的數據采集箱為基礎，增加數據傳輸系統(有線、無線或以太網傳輸)和數據處理系統, 即可實現索力實時在線監測。
▼施工工藝
主要施工流程
▼施工注意事項
轉向器安裝注意事項
1.轉向器的安裝位置按設計要求確定，安裝誤差應在設計允許范圍內。
2.安裝定位與設計參照點空間坐標誤差應小于10mm;角度誤差小于1度。
3.因在澆筑轉向塊混凝土時，部分轉向器內有水泥漿或其它雜物進入，須先逐孔清理干凈，確保孔道都能順利通過且不會對索體PE造成損壞。
錨具預埋件安裝注意事項
1.預埋件的安裝位置按設計要求確定，安裝誤差應在設計允許范圍內。
2.安裝定位與設計參照點空間坐標誤差應小于10mm;角度誤差小于1度。
穿索注意事項
穿索前將索端頭PE剝除一段距離，該長度要嚴格控制，控制在穿索完畢后PE必須進入密封筒;張拉完畢后，PE距工作錨板>300mm。
采用可靠的保護措施，防止索體表面的HDPE護套受到機械損傷。具體的保護措施有：在地面鋪墊一定厚度的軟型層，可用麻袋鋪墊;上面每隔3m距離設置支撐架，支撐架可采用150x 150x800mm的方木; 方木上面鋪彩條布。
單根預緊
穿好一根索后兩端安裝好工作錨具，一端安裝單根張拉支座，然后用YDCS160-150千斤頂進行單根預緊，預緊力為10%con
整體張拉
體外索采用千斤頂進行整體兩端對稱張拉，張拉程序為：0—15%con—30%con—50%Scon^ 90% con —100% con (持荷2分鐘)—錨固。張拉時同一束索兩端盡量要同步(應力及伸長量同步)， 必須是專業人員操作。
保護罩及減震器安裝
在減震器位置，在節段梁上要預留鋼板(橋梁設計方負責)，減震器支架焊接在預留鋼板上，減震器和保護罩螺母要扭緊，質檢員應逐一檢查，嚴防遺漏。
注：為保證體系的施工質置，建議在采購我公司的體外預應力體系的同時，由我公司承擔該體系的施工。
▼工程應用典型實例
▼節段拼裝體外索工程
上海滬兩高架道路二期工程
滬閔髙架道路二期工程設有三對半上下行匝 道，和六條空對空匝道，兩座重建的中、小型地面 橋梁。髙架橋主線全長5.56km,標準寬度25.5m,設 計采用主梁底面為弧形的連續箱梁結構，體外預應 力與體內預應力結合的方式。并采用節段拼裝的施 工技術。錨具為T15-25型體外索可換式專用 錨具，索體采用APRS環氧無粘結鋼絞線(S4),轉向器采用散束式轉向器，由APRS工程公司 負責體外預應力施工。
廈門集美大橋
廈門集美大橋橋梁主線為雙向八車道，標準寬38.2m。C4合同段分城市道路引橋和BRT引橋兩種， 城市道路引橋總長2250 m，上部結構采用節段箱梁預制、架橋機懸拼工法進行施工。節段箱梁拼接完 成至成橋后安裝體外預應力索，體外預應力束采用APRS公司的27-?}) 15.2和31-<|> 15.2環氧鋼絞線無粘 結筋成品索(S6),預應力施工由APRS工程公司完成。
北京市四豐橋
該工程位于北京市西南四環豐北橋連接線1 #匝 道，北靠豐臺公園。工程采用懸臂拼裝節段梁，共7跨。負責節段梁體外索安裝，體外索采用的是 APRS公司的15-4> 15_2環氧無粘結鋼絞線( APRS- S4),錨具采用 APRS.TT15-15SF.O體外索可換式的專用錨具，轉向器采用散束式轉向器，鋼絞線標準強度為1860MPa,體外索設計索力
蘇通大橋
蘇通大橋位于江蘇省東部的南通高和蘇州(常熟)市之間，是我國建橋史上工程規模******、綜合建設條件***復雜的特大型橋梁工程。北引橋B2標為雙幅兩聯結構，******聯采用50+9X75米、第二聯采用 10X75米預應力混凝土等髙連續梁;錨具采用APRS.T15-25型體外索可換式專用錨具，索體采用APRS環氧 無粘結鋼絞線(APRS-S4),轉向器采用散束式轉向器，由APRS工程公司負責體外預應力施工。
上海崇明越江通道長江大橋工程
該橋為南、北引橋50m跨徑預應力混凝土連續梁，南引橋50米跨徑共分8聯，每聯6X50m;北引橋50米跨徑共分2聯，每聯6X50m;采用“體內+體外”預應力混凝土等髙度連續箱梁，預制節段懸拼的工法 進行施工。
錨具采用APRS.T15-25型體外索可換式專用錨具，體外預應力筋為25-<|> 15.2無粘結環氧噴涂預應力 鋼絞線(APRS-S4),轉向器采用散束式轉向器，由APRS工程公司負責體外預應力施工。
上海新瀏河橋
新瀏河橋位于嘉瀏髙速公路二期工程上海段的北端，南連上海嘉定，北接江蘇太倉，全橋長412m,是 —座分離式上下行橋梁。其中，主橋長126m,雙向6車道，上部結構為三跨42m節段預制節段拼裝工法施工的簡支箱型梁。橫斷面為四箱單室結構，每跨箱梁劃分為13個節段。該工程采用了多項新技術：主要有 預制節段混凝土橋梁設計技術與施工工藝、2000MPa^錨具及鋼絞線的應用、C60高標號混凝土、在狹窄 空間預應力張拉和體外索技術。
▼現澆或鋼混體外索工程
北京紫竹院立交工程
北京紫竹院立交位于三環與西外大街西延相交處，紫竹院立交改造工程為西外大街改造工程的一 部分，在保留原跨越三環舊橋的基礎上，新建z1、Z2兩條匝道。兩條匝道均由道路與橋梁兩部分組成。該工程采用APRS體外預應力體系，索體為環氧鋼絞線無粘結筋成品索(APRS-S6),轉向器采用集束 式轉向器。該工程體外預應力安裝、施工均由APRS公司完成。
錦沈高速公路跨線橋工程
錦沈髙速公路跨102國道和305國道的四座跨線橋，采用混凝土連續梁，工程采用APRS.T15-12體外預應力體系，索體為環氧無粘結筋。2000年9月通車。
北京京山立交
北京京山立交位于五環路上，地形地物條件非常復雜。跨過繁忙的京滬鐵路。該工程采用APRS體外預應力體系，索體為環氧噴涂無粘結鋼絞線(APRS-S4),采用散束式轉向器。該工程體外預應力安裝、施工 均由APRS公司完成。
北京萬泉河立交
該工程采用APRS體外預應力體系，索體為環氧鋼絞線無粘結筋成品索(APRS-S6),轉向器采用集束式 轉向器。該工程體外預應力安裝、施工均由APRS公司完成。于2002年通車。
▼波形鋼腹板結構體外索工程
河南光山縣潑河大橋
2005年建成的潑河大橋是國內******座裝配式波形鋼腹板PC組合連續箱梁公路橋，位于河南省道213線光山縣境內，全長128.26米，橋面寬度16米，設計荷載公路一 I級，其上部結構為4孔30米先簡支后運讀裝配式體外預應力波形鋼腹板組合箱梁結構。該工程采用APRS體外預應力體系，索體為環氧鋼絞線無粘結筋成品索（APRS-S6），轉向器采用集束式轉向器。
大廣高速渭河橋
大廣髙速謂河橋起于豫冀兩省交界處，止于濮陽市南樂縣，接已建成的大廣高速公路瀵陽段。全線采用髙 速公路標準進行設計，雙向六車道，設計行車速度120km/h。該橋采用波形鋼腹板結構，體外索為環氧無粘結鋼絞線成品索(APRS-S6)，轉向器采用集束式轉向器，該工程體外預應力安裝、施工均由APRS公司完成。
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