高墩0#塊托架反力架法預壓的設計及應用

陳 勇（中鐵十四局集團第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

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高墩0#塊托架反力架法預壓的設計及應用

陳 勇
（中鐵十四局集團第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

摘 要：在利萬高速公路清江大橋0#塊施工中，采用托架搭設0#塊施工平臺，為了驗證托架的安全性、可靠性及消除托架的非彈性變形，取得彈性變形值，結合現場實際工況采用反力架法預壓。反力架法預壓成敗的關鍵在于反力架結構設計的安全性與適用性，本文結合利萬高速公路清江大橋主墩0#塊托架反力架法預壓施工的實例，介紹了反力架法預壓的設計及其實踐應用的效果。

關鍵詞：高墩；托架；反力架；反力架法；預壓

1 工程概況

清江大橋主橋上部結構為（65+120+ 65）m三跨預應力混凝土連續剛構箱梁，箱梁根部高度7.0m，跨中高度2.5m，箱梁根部底板厚100cm，跨中底板厚32cm，箱梁高度及箱梁底板厚度按1.7次拋物線變化。0#塊長度為12m，頂寬12m，底寬6.5m，根部高7m，腹板厚0.9m，縱向懸出墩身3m，懸空部位實體混凝土方量為55m3。

清江大橋主墩墩身高度均在65m以上，在0#塊施工中，采用托架搭設施工平臺。

圖1清江大橋反力架設計圖

2 預壓方案選擇

剛構橋0#塊預壓是0#塊施工必不可少的一道工序，由于托架彈性、桿件連接有縫隙等因素，施加荷載時會引起托架下沉，因此托架安裝完成后，需加載進行預壓，以確定其強度、剛度及穩定性，并消除非彈性變形，測出彈性變形。清江大橋托架預壓擬用兩種方案，通過比對及結合現場實際工況選擇合適的方案。

2.1 方案一

采用堆載法預壓，堆載法預壓就是將考慮安全系數的實體計算重量，用他材料等效替代堆積在托架上，以達到預壓的目的。使用的材料有砂袋、混凝土預制塊、鋼筋、鋼絞線等，堆載法預壓是目前應用較普遍的一種預壓方法。該方法具有投資大、周期長、施工相互干擾大、施工場地要求高的特點。

2.2 方案二

采用反力架法預壓，反力架法預壓是指墩身頂部安裝反力架，將千斤頂放到反力架與托架之間，墩頂施工時預埋精軋螺紋鋼，通過扁擔梁對反力架進行錨固，反力架前端承受千斤頂的頂力，同時給托架以反力，以達到預壓的效果。反力架自重輕、可以循環使用、成本低、操作方便快捷、預壓時間較短、對場地條件要求較低。

通過兩種方案比較，我們可以看出堆載法較反力架法預壓施工：耗時費力、預壓周期長、預壓材料周轉次數少。清江大橋墩身較高，地勢陡峻，高空吊裝作業施工風險大，相關材料投入、倒運、機械投入成本大；從加快施工進度、規避安全風險、降低施工成本等方面考慮，采用反力架法預壓托架是十分合理的。

圖2清江大橋0#塊托架預壓反力架應力分析圖

圖3清江大橋0#塊反力架預壓實景

3 反力架設計

3.1 反力架制作

反力架在鋼筋場進行制作，為桁架結構，上下弦桿采用雙拼I40a工字鋼通過連接鋼板焊接而成，腹桿采用雙拼I20b工字鋼通過連接鋼板焊接而成，反力架長度5m，高度1.5m，如圖1所示。

3.2 反力架驗算

0#塊懸空段鋼筋混凝土自重為55m3×26kN/m3=1430kN，安全系數考慮到1.6，則5片托架承受的力為1430kN×1.6=2288kN。按最不利因素考慮，千斤頂放置在0#塊腹板位置處，此處位置預壓力取每片托架受力的1.2倍，即預壓力F=2288/5×1.2=549.12kN，取整F=550kN。

通過在MIDAS軟件中建立反力架計算模型，將F=550kN代入模型運算，桿件受力狀態分析如圖2所示。

從應力分析圖上可以看到，施加550kN的力時，組合桿件產生的最大應力只有138MPa，滿足強度要求。從模擬結果看，反力架結構是安全可靠的，滿足施工要求。

4 反力架施工

4.1 反力架安裝

反力架在鋼筋加工場加工完成后，利用塔吊吊裝安放就位，吊裝時必須保證反力架與水平面垂直，反力架安裝至墩頂后采用8根預埋好的Φ32精軋螺紋鋼通過扁擔梁將反力架一端錨固住，錨固位置間距按50cm一排設置，反力架另一端安放至托架系統頂部放置的千斤頂上方，反力架高度可采用掛籃軌枕支墊進行調整。

4.2 托架預壓施工

反力架安裝就位后，啟動油泵，液壓千斤頂開始加載，加載分階段進行，分別為0#塊懸臂部分箱梁計算自重等效荷載的25%、50%、75%、100%，達到每一階段壓力后持荷5分鐘，在每片托架上選取一點，共計5個觀測點，每節段預壓及時測量各觀測點標高，做好記錄。然后持荷24小時后再測量，完成后啟動油泵回油，對千斤頂進行卸載，待卸載完成后測量各觀測點高程，計算托架系統彈性和非彈性變形量，整理預壓結果，如圖3所示。

4.3 反力架預壓效果檢查

清江大橋左幅2#墩0#塊大里程側托架預壓結果，見表1。

由記錄的數據可知，托架的變形滿足施工要求，彈性變形值的取得為確定0#塊底模立模標高提供了依據，使用反力架法預壓托架達到了預壓要求。

表1清江大橋左幅2#墩0#塊大里程側托架預壓數據截圖

結語

清江大橋上部結構節段多，施工周期長，工期壓力大，0#塊施工周期的壓縮、加快，為上部連續剛構的施工贏得了寶貴時間，確保了工期，為后續工程的正常開展奠定了堅實基礎。反力架法對托架進行預壓施工，工序簡單、方便，加快了施工進度、降低了施工成本，經濟效益顯著。反力架法施工時，人員操作均在墩頂進行，基本不需要到懸臂托架上進行操作，為施工人員提供了強有力的安全保障，安全系數高，安全效益和社會效益突出，意義重大。

參考文獻

［1］孫江寧.高墩空中三角支架及千斤頂反力法預壓［J］.科技信息，2011（11）：106.

［2］曲任權，尹玉林，王桃娣.大跨連續梁0號塊支架方案及預壓施工方法［J］.公路，2010（10）：69-73.

中圖分類號：U448

文獻標識碼：A