連續剛構橋梁主墩施工托架千斤頂反力法預壓技術

【摘 要】紫陽港漢江大橋為預應力混凝土連續剛構橋，主墩上部箱梁1-0-1’#塊段采用托架法施工，文章重點闡述該橋施工中托架預壓采用的千斤頂反力法預壓技術。

【關鍵詞】連續剛構；托架；預壓；千斤頂；反壓

引言

連續剛構橋梁主墩上部箱梁0#塊段或1-0-1’#塊段常采用托架法施工，托架預壓是施工中的一項重要工序。常規預壓方法采用堆載法，以檢驗托架的受力性能和安全性，消除非彈性變形、測量彈性變形量，為立模標高提供依據。堆載材料常用砂袋裝砂、鋼材、混凝土預制塊、水箱加水等，但如果出現橋墩高、橋墩所處位置水平或垂直運輸不便利、箱梁實體混凝土量大或堆載作業面狹窄等情況，采用常規堆載預壓時，需對大量預壓材料進行轉運、吊裝、卸載等工作，工作量大、周期長、安全風險高、成本大，為縮短工期節約成本提高施工安全性，結合工程現場實際狀況，采用千斤頂反力對托架進行預壓，達到預期目的。

1 工程概況

紫陽港漢江大橋位于陜西省紫陽縣城，大橋橫跨漢江，連接南岸規劃新區與北岸主城區。大橋全長333.48m，主橋為三跨（66m+120m+66m）預應力混凝土連續剛構，引橋為兩跨2×20m預制箱梁。主橋橋墩采用空心薄壁墩，截面7.0×4.0m矩形，梁體為預應力混凝土連續剛構體系，單箱單室箱形截面，箱梁頂板寬度13m，底板寬7.0 m，翼緣板長3.0 m，箱梁中線處根部梁高6.73 m，跨中梁高2.6 m，箱梁頂板厚度30～45cm，底板厚度120～30cm，腹板厚度95～45cm。橋梁3#、4#主墩共2個“T”對稱懸臂現澆施工，箱梁除0#、1#、1’#塊段采用搭設托架澆筑完成外，其余13個塊段均采用掛籃懸澆。

0#塊段長6.0m，其余1（1’）#～14（14’）#塊段分段長度為5×3.5m+4×4.0m+5×4.5m，中、邊跨合攏段均為2.0m，邊跨現澆段長度為6.76m。根據設計要求，1-0-1’#塊段一起澆筑，為了操作便利并進一步保證施工安全，1-0-1’#塊段分兩次進行澆筑。

圖1 0#、1（1’）#塊段結構圖

2 施工托架

1-0-1’#塊施工平臺采用三角托架方案，每個墩兩側橫橋方向各設3排三角托架，順橋方向各設2排三角托架，托架主桁由主梁、斜撐桿、豎桿組成，構造簡單，受力明確，重量輕，剛度大，制作安裝方便。在主墩上的相應位置設置預埋件，托架與墩身預埋件相連，支承在臨時支撐牛腿上，托架安裝完成后，在主梁上安裝分配梁。三角托架間設置平聯橫撐，增強其整體性穩定性。

橫橋向托架主桁采用雙工45a作為主梁，雙[32a作為斜撐及豎桿。每側設3組，間距3.15米，翼緣板兩側采用主梁為雙[32a的雙排托架，間距3米，斜撐及豎桿采用雙[28a型鋼。托架主梁插入墩身預留槽通過精扎螺紋鋼對拉，斜撐及豎桿下端部與墩身預埋件連接牢固。

托架采用兩層分配梁進行分配，下層分配梁為工45a型鋼，上層為雙拼[10型鋼， 0#懸臂部分采用φ48（δ=3.5mm）鋼管扣件支架作為支撐結構方便卸載，布置圖如圖2。

圖2 托架布置圖

根據墩身結構形式，墩身施工至距墩頂31cm處，其余部分與0#一起澆筑，故墩內需設封頂支架。封頂支架主梁采用工20a工字鋼，間距50cm布置，主梁長度2.5m，深入到墩柱主筋中間，并于主筋采用焊接連接。分配梁上布置10cm×5cm方木，間距25cm，底模采用1cm厚竹膠板。結構布置圖如圖3：

圖3 墩內封頂支架布置圖

3 托架預壓方法

由于本橋主墩位于江中，水位較深，采用常規堆載法預壓，運輸、吊裝、卸載效率低下且在水面吊裝作業安全風險大，周期長，結合現場實際，依據設計圖紙對主橋箱梁0#塊墩身豎向預應力設計構造要求，利用墩身中預埋豎向預應力Φ32精軋螺紋鋼作為反壓受力筋，加工制作上下承壓梁、反壓梁，安裝托架縱梁、橫梁后安裝反壓梁對托架進行預壓，預壓重量為自重和所有施工荷載總重量的120%。反壓梁、千斤頂、預埋精軋螺紋鋼與分配梁等組成托架預壓的施力體系。預壓系統見圖4。

圖4 托架預壓總體布置圖

4 托架預壓實施

4.1 預壓前的準備

（1）反壓構件加工

反壓構件主要材料為型鋼，根據構件的受力要求，選擇合適的型鋼制作反力架；

（2）墩身預埋精軋螺紋鋼反力支點處鋼筋接長；

（3）預埋精軋螺紋鋼模擬試拉；

（4）托架安裝完成后檢查驗收

（5）千斤頂、油泵、油表檢驗校定；

4.2 反壓系統安裝

（1）分配梁、下承壓梁鋪設

在已經安裝完成的托架梁上鋪設工20a分配梁，間距50cm，確保荷載傳遞至托架梁上相對均勻；下承壓梁采用雙拼工45a型鋼，橫橋方向鋪設于分配梁上，距離墩身135cm；

（2）安放千斤頂

將已校定好的千斤頂，安放在下承壓梁上；

（3）安裝上承壓梁、反壓梁

在千斤頂上方順橋向安裝雙層雙拼工45a型鋼上承壓梁，上承壓梁位置避開墩身鋼筋，緊貼墩身內側；在上承壓梁頂橫橋向安裝工45a型鋼反壓梁；

（4）將穿過反壓梁的精軋螺紋鋼上安裝雙拼[20a型鋼錨墊板及專用螺母，將精軋螺紋鋼與反壓梁緊固，作為反力支撐點；

（5）將油泵與千斤頂相連接。

圖5 反壓系統1（由上至下依次為型鋼錨墊板、反壓梁、上承壓梁、千斤頂、下承壓梁）

圖7 反壓系統2

圖6 反力梁錨固端

4.3 施壓

托架承受重量計算：547t（鋼筋混凝土重） +25.44t（模板重量）+0.26t（施工荷載，按每m22.5KPa，共104 m2）=572.7t

根據計算數據和現場已有設備，采用4套400t油壓千斤頂對使用反壓系統托架進行預壓。由4套千斤頂分三級加載完成，加載到572.7t ，考慮到力傳遞的滯后效應，靜載10分鐘，基本穩定后，觀測是否有變化，然后再加載到1.2倍重量+施工荷載=（547）*1.2+25.44+0.26=682.1t，靜載1小時，穩定后，觀測沉降值，將數據整理后上報監控單位。同時按1.2倍自重+施工荷載超載預壓，檢驗其安全性，每個千斤頂分配的最大的反壓力為=682.1/4=170.53t。

單個千斤頂所受荷載分攤在墩身豎向4根32精扎螺紋鋼筋，計算噸位為170.53/4=42.63t，約合426.3kN。依據《紫陽港漢江公路大橋兩階段施工圖設計》第二冊SIV-11對豎向預應力的要求，墩身豎向預應力采用785MPa的JL32精軋螺紋鋼，張拉力為56.8T，因此，58.6T>42.63T，精軋螺紋鋼承受力滿足要求。

具體壓載步驟如下：

（1）設置觀側點

在托架主梁梁端與墩身外邊緣10cm處設置觀測點，測點布置數量每墩12個；（2）測量各觀測點壓載前的標高H1，然后分級加載，加載時，4套千斤頂必須同步加載，第一次加載為預壓荷載的50%，（每套千斤頂每級加載85.27t），第二次加載100%既170.53t，最后按1.2倍鋼筋混凝土自重+施工荷載進行最后一級加載，根據千斤頂校驗曲線觀測每段油表讀數，每級靜載預壓時間為10分鐘，至托架承受鋼筋混凝土的1.2倍重量+施工荷載=682.1t。在加載期間，測出加載重量后各沉降控制點標高H2，達到120%后持荷24小時觀測標高變化，然后卸載，完畢后再測量一次各點標高H3。