錨頭

錨頭裝得好，那整體材安裝得美麗得體，結實耐用，但如果拼接得不好，就會出現裂縫，破爛等現象。在預應力混凝土裏，鋼筋錨頭是保證預應力鋼筋的預應力不損失，長期存在的設施。螺栓錨頭是受拉普通鋼筋末端旋入螺栓；焊端錨板是受拉普通鋼筋末端與厚度d的錨板塞焊。在鋼筋末端配置彎鈎或機械錨固是減小錨固長度的有效方式，其原理是利用受力鋼筋端部錨頭（彎鈎、貼焊錨筋、焊接錨板或螺栓錨頭）對混凝土的局部擠壓作用加大錨固承載力。

從理論上講採用激振器或人工激振等，測試錨杆的橫向固有振動特性(主要是分析振動階數的自振頻率)，根據結構的自由振動微分方程可方便地測出其張力狀況，本研究利用無損檢測方法對錨杆採用自動激振裝置和直徑分別為6、10和17的激振錘進行激勵得到計算頻率(主要是頻率、重心頻率以及基礎頻率)，利用弦振動理論並結合錨杆張力與系統彈簧係數的關係來分析測試預應力錨杆張力，研究表明其方法是有效的可行的。但是利用其測試分析得到的計算頻率 ( 主要是頻率 、重心頻率以及基礎頻率 ) 來推定張力的大小 。在實驗室或工程實踐中測試精度並不十分理想，其原因在於預應力錨杆工程屬於隱蔽工程，受錨固介質、傳感器固定位置、預應力索或錨杆露出長度、測試對象和不同預應力等多因素的影響，振動特性變得相當複雜，研究試圖探討在不同預應力下錨頭的振動特性進而得到在瞬間激勵下系統計算頻率與作用系統的張力之間的關係。

由於預應力錨杆工程屬於隱蔽工程，所以對錨頭的振動特性的研究顯得至關重要，為了方便試驗，按照圖1所示標註並進行試驗。

把傳感器固定安裝在不同測試對象的東、西、南和北4個方位，研究傳感器在不同方位下，在不同的打擊力度下以及錨索不露出的情況下，錨杆在不同拉力(拉力在10 MPa以下)作用下，經特製激勵裝置瞬間激勵，對系統響應的影響。

（1）錨索沒有露出的試驗及測試數據分析

分別在對象A和對象B進行測試，把傳感器分東、西、南和北四個方向，採用磁鐵安裝固定，而激勵裝置在其相對的方向激勵並採集數據。數據的分析，主要採用在開發軟件的頻譜分析功能的基礎上，結合不同算法以計算頻率體現 。測試結果分析見表1和圖2。

如圖2所示，總體上講，計算頻率伴隨拉力的增強而增加。(I)系列趨勢線優於(II)系列趨勢線，也説明了傳感器在南、北方向是有利的，這也符合壓電式傳感器結構特性，在該方向傳感器以及引出電纜不起負效應作用，有利發揮傳感器的壓電效應。

在低拉力情況下，同樣的拉力，測試對象B的計算頻率普遍高於測試對象A的計算頻率；也説明了在拉力不大的情況下，若對測試對象B進行測試，容易誘導出高頻。

（2）不同打擊力度的試驗及測試數據分析

主要把傳感器安裝在不同方位下，提高激勵打擊力度的倍數(主要是採用了2倍和3倍)並激勵下，研究不同方位和打擊力度對響應的影響。表2和表3是在原來的力度上，分別提高2倍和3倍打擊力度的結果。

從圖3可知，打擊力度的影響主要在低拉力(≦4 MPa)範圍內，力度越大越容易激勵高頻信號；而在高拉力作用下，力度越大趨勢向更好的方向發展，並且傳感器的固定方向對測試結果的影響不大。

綜上所述，可得到以下有意義的結論：

(1)作用於系統的響應頻率(計算頻率)隨系統拉力增加而增大。

(2)傳感器安裝固定位置，最好在測試對象的上下(南北)方向，符合傳感器的壓電效應原理；為了操作性更強，建議傳感器安裝在測試對象的下部，激勵在對側的上部。

(3)測試對象最好選擇在安裝有夾片的錨具上，不僅利於測試數據的穩定，還有利於傳感器的安裝和激勵裝置的發振。

(4)打擊力度對系統響應的影響也主要存在於低拉力範圍內，力度越大越容易激勵高頻信號，計算頻率偏高。但是伴隨拉力的增加，這種影響減弱。值得説明的是系統的響應需要有一定能量的行為來激勵，只有充分的激勵，系統的響應才是不變的、穩定的。因此，要求有一定衝擊力度的打擊能量來激勵。 ^[1] 

斜拉橋由於其跨度較大、造型美觀、施工方便等特點而成為應用較多的一種橋型。如果橋位處大氣環境惡劣，例如處於跨海灣區域，鹽分較高，而斜拉索一般都佈置在梁體外部，直接與大氣接觸，因而極易產生腐蝕。如今，由於保護措施的逐漸完善，斜拉橋斜拉索索體已經得到了很好的保護，而斜拉索與錨具結合部位由於保護措施較少從而成為斜拉索防腐蝕的薄弱環節，國內已有多座斜拉橋由於斜拉索腐蝕破壞尤其是斜拉索與錨具結合部位的腐蝕而導致換索，造成了巨大的經濟損失和不良社會影響。本文特以舟山桃夭門大橋斜拉索上下錨頭的綜合防護方案為例，介紹斜拉索在上下錨頭部位的防腐蝕保護技術。 ^[2] 

桃夭門大橋是舟山大陸連島工程的第三座特大橋，橫跨桃夭門水道，為七跨連續半漂浮體系混合式斜拉橋，橋跨佈置見圖4。

（1）主要技術標準

公路等級：4車道一級公路；設計行車速度：60 km/h；設計荷載：汽車-超20級，掛車-120；橋樑寬度：橋面淨寬22.5 m；通航標準：通航淨高按設計最高通航水位以上32 m，通航淨寬為280 m；設計風速：橋址區離地面20 m 高度處百年一遇10 min平均最大風速為42.8 m/s，計入海島地形係數後設計風速為55 m/s；地震基本烈度：6度。

（2）橋位區氣候條件

舟山羣島氣候上表現為大陸性氣候向海洋性氣候轉換的過渡性氣候。氣象要素的經向梯度大，季節滯後，温暖濕潤，雨熱同季，災害性天氣類型多、頻次高。大橋工程區累計年平均氣温在16℃左右，一年中日最高氣温不小於35℃的平均天數為2.4～8.4 d，日最高氣温不小於30℃的平均天數為53～58 d，日最低氣温不大於0℃的平均天數為14～16 d；年平均相對濕度在80%左右，年平均日照時數在1880～2258 h之間；地區年平均降水量在900～1400 mm，全年平均降水日數（日雨量不小於0.1 mm）為130～160 d，最長連續降水日數在16～22 d之間，主要表現為3～4月的春季連陰雨天氣；常年盛行風向以西北風和東南偏南風為主，颱風一般在每年的5~11月，其中大部分發生在7～9月，約佔全年的86%。

斜拉索通過索塔錨固區將索力傳遞給混凝土索塔，錨固區必須在保證恆載、活載作用下的自身合力受力外，構造上還要滿足施工的要求，同時要考慮方便養護和維修。索塔錨固方式多采用拉索在錨固區斷開（相對於鞍座錨固結構）非交錯式錨固結構，主要包括：環向預應力錨固、 錨固鋼橫樑、鋼錨箱三種錨固方式，桃夭門大橋則採用了環向預應力錨固的錨固方式（見圖5）。

桃夭門大橋是一座混合式斜拉橋，在鋼箱梁段採用了耳板式連接，在混凝土梁段採用了錨管式連接。

（1）上錨頭防護

由於環境惡劣，為防止潮濕環境對上端斜拉索錨具的腐蝕，必須對上錨頭進行密封，並且孔端密封后表面平整，增加了大橋的美觀。

首先對錨孔金屬管內表面的雜質進行徹底清理並做除鏽處理，在金屬管內表面刷塗兩道環氧底漆，然後對管口做臨時封堵，並分2~3次對管內進行發泡密封，待發泡完畢後，對發泡表面進行修整，調用HM106密封膠對管口進行密封，最後刷塗兩道塔用聚氨酯面漆。

（2）下錨頭防護

桃夭門大橋下錨頭採用了在混凝土梁段用錨管連接，在鋼箱梁段採用銷鉸連接兩種連接方式，鋼套管上口的密封處理考慮到實用性和美觀性的結合，採用了不同規格的不鏽鋼將軍帽，這些部位都成為防護的重點。

鋼套管在進行徹底的清理後，採用聚氨酯發泡材料填充。聚氨酯發泡材料是由聚醚與多次甲基多苯基、多異氰酸酯發生聚合反應後而成，具有質量輕、不吸水、低導熱性、隔氣性好、韌性好等特點，從而能夠有效地使錨具與雨水、潮氣以及其他腐蝕介質相隔離聚氨酯發泡施工採用專用氣泵提供壓縮空氣，使混合料在導管口處呈霧狀高壓噴出得以充分混合反應，直接噴入錨管進行發泡，噴射量由計算所得的實際體積控制。發泡完畢24 h後，對管口的發泡材料進行修整，然後填充聚氨酯防水密封膠。

由於桃夭門大橋位於海峽地區，且在橋位兩側有兩個很大的油庫，空氣中鹽分、油霧及水氣的含量都非常高，環境十分惡劣，即使是不鏽鋼也會產生一定程度的鏽蝕，因此，對斜拉索錨具的防護不僅僅只限於內部的防護，外部的防護從美觀和實用的角度來説都需要重視。經過對現場情況的研究和分析，最終決定採用在錨管及將軍帽外部塗刷防鏽漆的方法來進行防護，具體的塗裝體系為：二道環氧鍶黃底漆（80 μm），一道環氧雲鐵中間漆（40 μm），二道氟碳面漆（80 μm），顏色與防撞護欄一致。在施工中，由於空氣中油霧含量極高，附着在表面影響粘結力，所以要求每一層防鏽漆塗刷之前都要對工作面用特定的溶劑進行徹底清洗，並且進行打磨粗糙，增加層間的結合力，塗刷時要均勻塗刷保證美觀。經過以上步驟，桃夭門大橋形成了一套完整且行之有效的錨頭防護系統。 ^[3]