淺析懸澆梁0#塊托架反力預壓技術的應用

■康嘉升(福建省交通建設工程監理咨詢公司，福州　350000)

淺析懸澆梁0#塊托架反力預壓技術的應用

■康嘉升
(福建省交通建設工程監理咨詢公司，福州350000)

摘要本文以福壽高速公路西浦大橋工程為實例，對懸澆梁0#塊托架采用反力預壓的施工技術進行了研究和應用，經過實踐證明該技術安全可靠、操作性強，有效縮短預壓周期，降低施工成本，具有較好經濟效益和應用前景。

關鍵詞托架反力預壓應用

1　工程概述

寧德福壽高速A5標段西浦大橋跨域西浦溪，溪谷縱坡小于5°，該橋盤山而設，左橋長783m，右橋長763m，上部結構均采用PC連續鋼構T梁、變截面箱梁，其中最后三跨采用單箱單室變截面箱梁連續鋼構(72m+130m+72m)，控制斷面梁高：中支點處8m，邊跨直線段及主跨跨中處3m，箱梁橫截面為單箱單室直腹板，箱梁頂板寬度為12m，底寬為6m，主墩截面為6× 4.8m，0#塊長12m，箱梁單側懸出3.6m。

變截面箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工，0#塊采用墩頂安裝三角托架現澆法澆筑施工，該橋共4個0#塊，為能迅速便捷地完成對0#塊托架的預壓工藝，縮短預壓周期，降低施工成本，對常規的堆載預壓方法進行了改進與調整，采用千斤頂施加反力的預壓方法，驗證托架的安全穩定性及變形值。

2　0#塊托架設計

0#塊托架采用三角形牛腿方案，牛腿采用穩定性較好的三角形結構，為使各桿件受力均勻，采用45°等腰三角形，各桿件全部采用雙槽鋼對扣型式，桿件間連接采用20mm厚鋼板焊接，其中水平桿件采用40c槽鋼，主要是考慮和設計圖紙中合攏勁性骨架同材，其它桿件型號通過計算，稍提高一個型號。

三角形托架通過在墩頂部位預留的孔道穿設精軋螺紋鋼筋張拉錨固，同時墩頂相應部位預埋錨板和托架焊接加強，單側對稱布設三榀三角形托架，經驗算能夠保證桁架的安全儲備系數在1.5以上，如圖1所示。

3　0#塊托架預壓的作用

由于托架的變形對0#塊混凝土質量和梁體線形產生至關重要的影響，在三向預應力及支點反力作用下，0#塊處于復雜的應力狀態,支架的不均勻變形使支點附近的底板、肋板的應力集中現象。因此,必須通過預壓來減小支架變形，防止混凝土開裂，改善梁體線形；同時亦可檢查托架結構安全，防止事故發生。

圖1　0#塊托架布設側面圖

4　預壓方案分析

傳統的預壓方法采用的是配重堆載預壓法，一般有砂袋預壓、鋼材預壓、水箱預壓，若采用以上方法，則需考慮以下問題：

(1)堆載重量太大，需要的材料多，如采用砂袋預壓，需550m3砂子和1萬多個編織袋；采用鋼材預壓，需提前準備約800t鋼材；采用水箱預壓，需800t水及相應的水箱。

(2)配重堆載過程費工費時，根據高空塔吊作業功率推算，每吊一次所需時間平均為15min，吊重約為2～3t/次，可知800t重物堆卸共需5～8天時間(未考慮其它因素)，整體周期約需10天，相對較長。

(3)采用堆載預壓增加施工成本，考慮材料費及人工費，采用砂袋預壓，需投入約8萬元，采用鋼材預壓需積壓資金約180萬，采用水箱預壓需投入5萬元。

(4)堆載預壓安全性較差，如采用砂袋預壓，受天氣影響較大，雨天易造成超載預壓，且堆放高度過高易造成斜塌；采用水箱預壓，由于水壓相當大，水箱必須有足夠的強度和剛度，否則易產生水箱破損。

經仔細研究分析支架的受力特點及結合現場實際情況，提出了反力預壓方案，有效解決上訴存在的不利因素，即在0#塊托架上設置千斤頂反壓架，利用千斤頂張拉預埋在承臺上32mm精軋螺紋預應力筋進行超載1.2倍張拉加載，預壓變形穩定后(不少于24h)測定托架的變形量，計算出托架各點的彈塑性變形，檢驗托架的承載能力，為立模標高提供依據，如圖2所示。

圖2　0#塊托架反力預壓布設圖

5　預壓方案的實施

5.1預壓前準備

(1)承臺精軋螺紋鋼筋預埋

主墩承臺澆筑時，墩縱向兩側雙排對稱埋設精軋螺紋鋼筋，每排4根共16根，埋設位置為相鄰托架間中線正下方，根據箱梁單側懸出長度，計算出精軋螺紋鋼筋按72cm/根縱向等間距埋設，預埋深度大于1.5m，底部設置相應的錨具,預壓前檢查預埋是否穩定，抽取數根模擬試拉。

(2)托架荷載的計算

經計算，西浦大橋0#塊單側托架所受荷載約為334.78t，主要考慮箱梁自重、模板自重、施工人員、施工料具堆放、運輸荷載、傾倒混凝土時產生的沖擊荷載、振搗混凝土產生的荷載、托架材料自重等，即單側托架承受總荷載為3280.84kN，平均每根精軋螺紋預壓加載3280.84/8=410kN，另根據設計要求托架必須按不小于施工總重量120%進行充分預壓，以消除彈性變形，120%加載為410×1.2=492kN。

(3) 0#塊托架檢查驗收

托架按廠家設計進行拼裝，檢查三角形托架與墩間預留孔道穿設精軋螺紋鋼筋的錨固情況，檢查托架與預埋鋼板件之間焊接質量等。

(4)張拉設備檢驗校定

檢查設備標定情況，依據標定的回歸方程計算出各級各千斤頂加載的油表讀數。

(5)反壓構件加工

反壓構件主要材料為型鋼，根據構件受力要求，選擇合適的型鋼制作反力架。

5.2設備安裝

(1)安裝受壓梁

受壓梁采用I40a型鋼雙拼橫鋪在已搭設好的0#塊托架上，采用鋼筋將型鋼焊接成整體，確保整體穩固，同時按照72cm/道等間距鋪設，以確保力傳遞至支架上相對均勻。

(2)安裝千斤頂、限位板和精軋螺紋鋼。

(3)設置觀測點：每榀托架在前、中、后各設3處共18點觀測點，如圖3所示。

圖3　觀測點布設圖

5.3預壓及觀測

5.3.1預壓及觀測步驟

為使整體受力均勻，采用8臺千斤頂對稱同步同時加載，按預壓噸位分別對稱張拉相應的精軋螺紋鋼筋，使其按25%、50%、75%、100%、120%五級荷載進行加載，具體方法：

(1)加載前先測量出各觀測點標高H0，然后開始加載，先按四級進行加載，每級加載為預壓荷載的25%，每級全部加載到位后測量各觀測點標高H1～H4。

(2)加載至120%荷載時，測量出各觀測點標高H5。

(3)當變形穩定后，即120%加載完成后6h、12h、24h，分別測量各觀測點標高，變化穩定后便可進行卸載，卸載后測量各觀測點標高H6。

(4)根據測出的各觀測點各階段的標高，計算出0#塊托架系統彈性變化值及非彈性變形值,即彈性變化值f1=H6-H5，非彈性變形值f2=H0-H6。

5.3.2預壓過程注意事項

(1)預壓選在晴天進行，加強臨邊防護，操作人員相關安全防護用具應佩戴到位，確保高空作業施工安全。

(2)張拉順序:先中間后邊緣每側4個點作為一組對稱施加張拉力。

(3)加載過程應盡可能模擬混凝土的分層澆筑狀態,確保分級對稱加載,避免支架受較大的不對稱外力。

(4)為防止由于工藝和設備原因而導致有效預應力的損失，6h、12h、24h觀測前應對各桿件進行補張拉。

(5)加載24h后，預壓沉降量觀測平均值相差不大于1mm時，認為支架預壓以達穩定，可以卸載，卸載后再測量標高。

(6)在整個加載過程中，派專人觀察支架變形，如果支架變形過大或在分級加載中通過測量出標高變化過大，應立即停止加載，說明托架穩定性不符合要求，及時通知廠家更換托架。

5.4觀測記錄

觀測記錄見表1。

表1　觀測記錄表

5.5觀測數據分析

根據觀測記錄表，可知最大彈性變形為5mm，平均彈性變形3.3mm，彈性變形量與理論計算值較為吻合，且上述結果均小于規范要求的L/400=3600/9=9mm，故托架的承載力能夠滿足施工要求。

6　結語

(1) 0#塊施工后經第三方監控單位監測，結果顯示橋面標高符合設計規范要求，檢查頂板、腹板外觀，均未發現裂縫，底板線性符合設計要求，說明托架反應力預壓的施工技術是可行的。

(2)本工法與堆載預壓相比，縮短預壓周期，克服0#塊大噸位預壓難度，且可操作性強、安全可靠，可利用工地現有的相關張拉機具設備，不需要另行投資，經濟適用。

參考文獻

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