連續(xù)箱橋梁支架預(yù)壓施工

王曉敏

（武警交通部隊(duì)直屬工程部第二工程處，貴州 貴陽(yáng) 550000）

1 工程實(shí)例

該工程實(shí)例主要介紹支架在預(yù)壓過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變的試驗(yàn)監(jiān)測(cè)和結(jié)果分析。某高架橋?yàn)榛炷连F(xiàn)澆連續(xù)箱梁，結(jié)構(gòu)形式如下。

本段高架橋孔跨總數(shù)為51孔，共分為16聯(lián)，基本跨徑采用30m。特殊路口孔跨根據(jù)限制條件布置，其中規(guī)劃路口分別采用48m，48m，55m跨徑。主梁為單箱三室斷面，梁高2.5m，采用WDJ碗扣支架搭設(shè)現(xiàn)澆，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，箱梁支架搭設(shè)形式如下：

1.1 端梁和中橫梁部位：在箱梁的橫梁位置3m范圍內(nèi)立桿縱橫間距設(shè)置為60cm×60cm，單位承載面積為0.36m2；中橫梁位置25.2m范圍內(nèi)立桿縱向按60cm設(shè)置，立桿步距腹板下取0.6m，箱室下取用1.2m。

1.2 梁體部位:立桿柱網(wǎng)設(shè)置為90cm×90cm，支架立桿步距取用1.2m，單位承載面積為0.81m2。

支架搭設(shè)時(shí)設(shè)置斜撐（剪刀撐），縱向設(shè)置在外側(cè)及腹板處，橫向設(shè)置在橫梁處，每隔4.5m設(shè)一檔。支架的頂托橫向放置鋼管，在鋼管上縱向放置木方。

為加強(qiáng)支架的整體穩(wěn)定性，必須設(shè)置橫向、縱向和水平剪刀撐，具體布置參數(shù)及要求見(jiàn)下表，同時(shí)符合建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范JGJ166-2008要求。

1.2.1 當(dāng)立桿間距大于1.5m時(shí)，應(yīng)在拐角處設(shè)置通高專用斜桿，中間每排每列設(shè)置通高八字形斜桿或剪刀撐。

1.2.2 當(dāng)立桿間距小于1.5m時(shí)，模板支撐架四周從底到頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐；縱橫向由底到頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐，其間距應(yīng)小于等于4.5m。

1.2.3 剪刀撐斜桿與地面夾角在45～60度之間，斜桿應(yīng)每步與立桿扣接。

碗扣式箱梁支架剪刀撐布置表

消除支架的非彈性變形并測(cè)出其彈性變形，為梁體結(jié)構(gòu)施工提供預(yù)拱度。

本工程施工時(shí)間短，進(jìn)度非常緊。預(yù)壓在一聯(lián)支架搭設(shè)完成、驗(yàn)收通過(guò)、擱柵布置好以后進(jìn)行。壓重?cái)M采用鋼錠、砂袋等材料，鋼錠主要堆載在中、端橫梁處。根據(jù)事先計(jì)算的相應(yīng)部位的重量來(lái)放置壓重，預(yù)壓重量為鋼筋混凝土荷載的1.2倍。

預(yù)壓加載采用分級(jí)加載，每級(jí)100噸，按比例分配到端橫梁及跨中部，加載采用25t汽車(chē)吊進(jìn)行，每級(jí)持荷時(shí)間不小于30分鐘，最后一級(jí)為1小時(shí)，穩(wěn)定時(shí)間為48小時(shí)，一般預(yù)壓最后2天的穩(wěn)定為不大于1mm/天，分別測(cè)定各級(jí)荷載下支架、支架梁以及地面的變形和沉降值。

1.3 支架預(yù)壓的沉降觀測(cè)

1.3.1 觀測(cè)目的

根據(jù)測(cè)試結(jié)果確定支架的安全性和施工預(yù)拋高值，以消除施工中因支架變形和地基沉降而造成的箱梁線形和標(biāo)高誤差。同時(shí)提供同類型支架和地基的箱梁施工的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。

1.3.2 布點(diǎn)要求

觀測(cè)點(diǎn)上下設(shè)置兩層，分別布設(shè)在掃地桿和頂部（靠近擱柵處）的支架上，縱橋向設(shè)置箱梁跨中、1/4跨處和兩側(cè)端部5個(gè)斷面，每個(gè)斷面在翼緣板兩側(cè)和箱體中部各設(shè)置上下2點(diǎn)共6點(diǎn)，每跨共30個(gè)點(diǎn)。同時(shí)相應(yīng)地在支架基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)地布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。

1.3.3 觀測(cè)方法和頻率

為了找出支架和基礎(chǔ)在上部荷載作用下的塑性、彈性變形以及沉降，觀測(cè)時(shí)間為空載觀測(cè)一次，1/2滿載測(cè)一次，滿載測(cè)一次，滿載后6h測(cè)一次，滿載后12h測(cè)一次，滿載后24h測(cè)一次，滿載后36h測(cè)一次，直到連續(xù)3天沉降在1mm/d為止，分別對(duì)支架上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)的支架基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄，卸載后，根據(jù)所觀測(cè)的標(biāo)高數(shù)據(jù)計(jì)算出塑性沉降和彈性沉降，繪制荷載與沉降量關(guān)系曲線，確定最終上拱度值。形成書(shū)面報(bào)告，報(bào)監(jiān)理審核。

1.3.4 資料整理與預(yù)拱度設(shè)置

對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行整理，編制時(shí)間——沉降曲線，沉降穩(wěn)定后拆除，當(dāng)每日沉降量不大于1mm，即可認(rèn)為沉降已穩(wěn)定，卸載后陸續(xù)觀測(cè)，直至彈性變形完全恢復(fù)，整理觀測(cè)數(shù)據(jù)后，得到總沉降量，I=I1+I2，I1-支架沉降量，I2-基礎(chǔ)沉降量，通過(guò)觀測(cè)，確定沉降量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，調(diào)整底模高程，底模標(biāo)高預(yù)留出此沉降量。同時(shí)，沉降量作為其它箱梁預(yù)留沉降量的基準(zhǔn)數(shù)值。

1.3.5 支架沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理流程

加載時(shí)從一端開(kāi)始，模擬實(shí)際施工狀況分層加載，加載高度為0.5m→1m→1.5m→2m→2.5m。卸載過(guò)程與預(yù)壓加載過(guò)程相反。在試驗(yàn)前對(duì)支架的關(guān)鍵部位張貼了應(yīng)變片，試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)支架的變形進(jìn)行了實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過(guò)實(shí)測(cè)彈性變形值與設(shè)計(jì)計(jì)算值相比較，分析總結(jié)實(shí)測(cè)與設(shè)計(jì)之間的差別，得出支架在荷載作用下的規(guī)律性變化，為以后階段高架橋梁體施工起到了指導(dǎo)作用。通過(guò)試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，支架立柱在壓縮過(guò)程中產(chǎn)生最大變形量為-6.4mm，最小變形量為-1.1mm。卸載過(guò)程中支架立柱回彈變形最大回彈量為+5.3mm，最小回彈量為+0.6mm。從以上檢測(cè)結(jié)果綜合分析得出，立柱最大壓應(yīng)力為112.035MPa，立柱最小壓應(yīng)力為19.068MPa。以上數(shù)值顯示，在預(yù)壓過(guò)程中結(jié)構(gòu)各桿件應(yīng)力在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，在此過(guò)程中結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

2 支架預(yù)壓工程技術(shù)

2.1 支架類型

箱梁混凝土澆筑前，應(yīng)按照箱梁自重荷載對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。對(duì)于預(yù)壓加載的方式，從國(guó)內(nèi)橋梁建設(shè)綜合來(lái)看，主要有流體加載和固體加載兩大類。對(duì)于跨數(shù)多、總長(zhǎng)度大的箱梁結(jié)構(gòu)，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體條件，優(yōu)先考慮選用施工方便、周轉(zhuǎn)快、切實(shí)可行的預(yù)壓方法。采用支架法現(xiàn)澆連續(xù)箱梁是常規(guī)的施工方法，不同的支架形式帶來(lái)的工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)及工期都有所差別。現(xiàn)澆連續(xù)梁支架通常采用梁式支架、滿堂式鋼管腳手支架、門(mén)型架支架、碗扣型鋼管支架及多種方式相結(jié)合等形式。不同的支架形式也各有不同的特點(diǎn)和適用條件。軍用梁為全焊構(gòu)架、銷(xiāo)接組裝、單層或雙層多片式拆裝桁架，其特點(diǎn)是：承載力大，使用范圍廣，跨度易布置；桿件種類少，拆裝與互換方便；結(jié)構(gòu)輕便，構(gòu)造簡(jiǎn)單，架設(shè)迅速等，現(xiàn)越來(lái)越多地運(yùn)用到相關(guān)工程中。碗扣式多功能支架為近年來(lái)新開(kāi)發(fā)的一種新型建筑支架，該產(chǎn)品具有重量輕、操作簡(jiǎn)單、承載大、高度和寬度可根據(jù)不同模數(shù)進(jìn)行選擇的特點(diǎn)，其可調(diào)式上下托對(duì)于支架的安裝調(diào)整及拆除都非常有利。

2.2 支架架設(shè)

搭設(shè)支架時(shí)，根據(jù)梁底、縱橫向方木大小和地面標(biāo)高選配支架，由專業(yè)架子工和木工負(fù)責(zé)支設(shè)；支架的扣件應(yīng)用扭力扳手?jǐn)Q緊，支架必須垂直、水平；設(shè)置縱橫向的斜撐，在梁底模板施工前放置，保證支架體系的剛度和穩(wěn)定性。支架完成支立后，應(yīng)對(duì)所有節(jié)點(diǎn)逐個(gè)進(jìn)行檢查，確保扣接緊密，傳力可靠。搭設(shè)碗扣式支架時(shí)，其縱橫梁方向間距、豎向間距應(yīng)滿足承載力計(jì)算。為了保證碗扣式支架的穩(wěn)定性，在縱橫向按設(shè)計(jì)要求加設(shè)斜撐，且用扣件連接牢固。安裝立桿、橫桿時(shí)，根據(jù)立桿及橫桿的設(shè)計(jì)組合，從底部向頂部依次安裝立桿、橫桿。安裝時(shí)應(yīng)保證立桿處于墊塊中心，且隨時(shí)檢查立桿垂直度，垂直度偏差不大于1%。一般先全部裝完一個(gè)作業(yè)面的底部立桿及部分橫桿，再逐層往上安裝，同時(shí)安裝所有橫桿。斜桿安裝是為了保證碗扣件支架的穩(wěn)定性，必須按設(shè)計(jì)要求安裝斜桿，安裝時(shí)盡量布置在節(jié)點(diǎn)上，且用扣件連接牢固。

2.3 荷載的確定與施加

荷載的確定除考慮梁體混凝土重量外，還需考慮模板及支架重量、施工荷載（人、料、機(jī)等）、作用模板、支架上的風(fēng)力，及其他可能產(chǎn)生的荷載（如雪荷載、保證設(shè)施荷載）等。支架的預(yù)壓是一項(xiàng)關(guān)鍵工序。通過(guò)支架預(yù)壓來(lái)確定支架的塑性變形和彈性變形，通過(guò)預(yù)壓的測(cè)量計(jì)算來(lái)確定施工預(yù)拱度和下沉量，最終控制梁體變形下沉后的控制高程。進(jìn)行預(yù)壓應(yīng)完全模仿梁體在施工中和施工完成后的應(yīng)力荷載分布情況。按照施工工序，首先進(jìn)行底模安裝，支架完成后用方木進(jìn)行鋪墊，并且通過(guò)支架托承進(jìn)行底模橫坡和縱坡調(diào)整。一般按幾個(gè)工況進(jìn)行加載，如按支架在空載、30%、50%、75%、90%、100%的等額荷載逐級(jí)加荷并觀測(cè)，對(duì)有特殊要求的可加載120%，提高安全儲(chǔ)備。常用的加載材料和方式有：

2.3.1 砂袋加載。預(yù)壓加載順序與施工澆筑混凝土順序相同，且確保砂袋的高度、寬度及堆放的緊密性符合要求。砂袋盡量過(guò)磅后均勻堆碼，以便準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)加載量。要吸取雨天砂包浸水之后變重，可能超過(guò)腳手架承重極限發(fā)生倒塌事故的教訓(xùn)。

2.3.2 鋼錠、鋼筋及較重的混凝土塊等作為加載重物。此方案需考慮足額配重的獲取及較大起重設(shè)備的配套問(wèn)題。

3 支架預(yù)壓試驗(yàn)觀測(cè)技術(shù)

3.1 試驗(yàn)觀測(cè)目的和內(nèi)容

在支架預(yù)壓前，通常應(yīng)先根據(jù)預(yù)加荷載和其它相關(guān)施工荷載對(duì)支架進(jìn)行計(jì)算，確保其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性滿足相關(guān)規(guī)范要求后才能進(jìn)行加載。因此，既要明確加載前的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的驗(yàn)算是必須的，但也不是只要通過(guò)了驗(yàn)算就一定沒(méi)有問(wèn)題，可以放心施工。目前的支架驗(yàn)算不論是手工計(jì)算還是計(jì)算機(jī)有限元計(jì)算，計(jì)算結(jié)果是在許多假設(shè)前提下得到的，實(shí)際工程中影響支架強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的因素很多，在計(jì)算中無(wú)法完全體現(xiàn)出來(lái)。如有些支架材料沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn)和試驗(yàn)，又經(jīng)過(guò)多次反復(fù)使用，材料性能會(huì)有所下降；支架安裝誤差和基礎(chǔ)的不均勻沉降在支架計(jì)算中是否考慮到，對(duì)于超靜定支架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)實(shí)際受力與計(jì)算假定相差甚遠(yuǎn)。以及施工方案是否合理等都將影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和施工安全。

3.2 觀測(cè)方法及數(shù)據(jù)整理

以支架范圍外同一永久不動(dòng)點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行支架變形測(cè)量。由于梁式結(jié)構(gòu)支架頂面（或模板頂面）的沉降值不能客觀反映各支撐點(diǎn)的沉降值和穩(wěn)定狀態(tài)，必須在支架基礎(chǔ)、立柱、橫梁、縱梁頂面同時(shí)設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，以確保觀測(cè)數(shù)據(jù)能反映支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，同時(shí)也能有效檢驗(yàn)地基處理效果。支架預(yù)壓觀測(cè)分為地基基礎(chǔ)沉降觀測(cè)、支架壓縮觀測(cè)及支架垂直度觀測(cè)。觀測(cè)點(diǎn)按規(guī)定要求布設(shè)，觀測(cè)儀器采用高精度水準(zhǔn)儀。觀測(cè)期內(nèi)當(dāng)某觀測(cè)點(diǎn)沉降量過(guò)大時(shí)（一般不超過(guò)5mm），要分析其造成原因，及時(shí)修正。對(duì)于沉降值預(yù)測(cè)的不確定性，實(shí)際施工中可以通過(guò)2種手段處理：一種是對(duì)支點(diǎn)的超載預(yù)壓，消除大部分沉降量；另一種是在沉降穩(wěn)定后調(diào)整支架，單一調(diào)整模板標(biāo)高是不夠的。對(duì)多跨1聯(lián)連續(xù)作業(yè)時(shí)，嚴(yán)禁預(yù)壓完成后將預(yù)壓砂袋搬運(yùn)至己完相鄰跨的箱梁頂面。施工中施工單位為圖一時(shí)便利，將預(yù)壓砂袋搬運(yùn)至己完相鄰跨的箱梁頂面，可能造成箱梁受力超出設(shè)計(jì)施工荷載（特別是當(dāng)支架己拆除時(shí)），同時(shí)造成拼接截面上翹，影響后續(xù)跨施工在拼接處的連續(xù)性和成橋線型如果從整體看每級(jí)加載后各測(cè)點(diǎn)相對(duì)沉降量的變化較均勻，則表明在預(yù)壓過(guò)程中，施加每級(jí)荷載支撐體系的沉降量基本上是整體發(fā)生的，且各層的沉降量基本均勻。由此可以判斷在施工中不會(huì)導(dǎo)致已澆筑完成箱梁混凝土因過(guò)大的不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫等破壞現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

支架施工法中預(yù)壓可有效檢驗(yàn)支架的整體受力性能，減小支架非彈性變形，確定支架預(yù)拱度，提高預(yù)定施工精度，使成橋結(jié)構(gòu)棱角分明、線形流暢。在工程中需結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型式著重分析支架的特殊性，在施工中采取相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策，以確保工程質(zhì)量。

[1]王愛(ài)國(guó)，楊少宏.預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)[J].

[2]李加林.連續(xù)箱梁橋加固技術(shù)與加固效果分析[J].

[3]項(xiàng)新里，梁冰，李海光.連續(xù)箱梁體外預(yù)應(yīng)力加固施工工藝[J].