高墩掛籃鋼絞線反拉預壓技術

王東平 中國水利水電第八工程局有限公司

1 工程概況

沙坡大橋位于貴州省黔南州境內橋梁跨徑布置為2m×40m預制T梁+（50+3×85+50）m連續(xù)剛構+（40+65+40）m連續(xù)剛構+3m×40m預制T梁，分為左右兩幅，每幅橋斷面按單箱單室布置。箱梁0#段處梁高5m，底寬8.5m，箱頂寬15.5m。箱梁翼緣寬度每側均為3.5m，根部厚度0.7m，端部厚度0.2m。箱梁頂板頂厚0.32m，底板厚度在中支點為0.7m，在邊跨合龍段及中跨跨中為0.25m，按二次拋物線變化；支點附近腹板厚0.75m，跨中附近腹板厚度為0.45m，變化段長8m。

1.1 掛籃結構介紹

掛籃采用菱形掛籃形式，掛籃由主桁系統、走行系統、錨固系統、底籃系統、吊掛系統、平臺及防護系統、模板系統等部分組成。大橋箱梁采用菱形掛籃施工，主橋3#、4#、5#、6#每個墩上箱梁分10個箱段施工，投入8套掛籃施工。

2 總體實施方案

采用千斤頂反張拉掛籃底籃結構方式進行掛籃預壓，模擬掛籃前吊桿合力值達到各澆筑節(jié)段工況下吊桿出現的最大合力值。預壓過程按理論計算反拉力的10%、50%、100%、120%分級張拉，按100%、50%、10%、空載分級卸載，并同步測量掛籃各測點變形情況。掛籃測點布置于主桁后錨、主桁前支點、主桁前上橫梁位置、掛籃底籃前托梁等位置。

掛籃拼裝完成后，在掛籃底籃上及承臺頂各設置一組橫向分配梁，對應于掛籃左右主桁架位置分別設置一束鋼絞線，鋼絞線下端與承臺頂分配梁錨固，上端設置張拉千斤頂，形成反張拉結構體系。通過鋼絞線張拉，張拉力由掛籃底籃上分配梁傳遞至掛籃底縱梁，再由掛籃底縱梁傳遞至掛籃底籃前托梁，最后傳遞至掛籃前吊桿系統。

反張拉結構體系裝置組成結構（單支掛籃）：

承臺頂預埋筋：6根精軋螺紋鋼筋；承臺頂反拉橫向分配梁：2H600×200普通熱軋H型鋼；鋼絞線束：2組5Φ15.2鋼絞線；底籃頂反拉橫向分配梁：2H600×200普通熱軋H型鋼；張拉千斤頂：2臺穿心式千斤頂。

3 荷載計算

3.1 前吊桿拉力和值計算（見表1）

1#節(jié)段前吊桿拉力：

4#節(jié)段前吊桿拉力：

表1 1#、4#、7#各節(jié)段參數計算匯總

取前吊桿拉力和值為600kN為控制值。

3.2 千斤頂反拉力計算

掛籃前后吊桿間距為5m，千斤頂距前吊桿0.5m，按簡支梁計算千斤頂反拉力，其中，前吊桿拉力和值即2點產生的支反力為600kN。

千斤頂反拉力為：

設兩臺千斤頂，單臺千斤頂反力為：

4 反張拉結構體系受力分析計算

反張拉結構體系結構受力驗算主要有：（1）掛籃底籃底縱梁結構驗算（2）承臺頂反拉橫向分配梁結構驗算（3）承臺頂預埋精軋螺紋鋼筋錨固系數驗算。

4.1 掛籃底籃底縱梁結構驗算

掛籃反拉預壓過程中，反拉力設置于掛籃底籃對應于腹板位置處底縱梁，即反拉力由單個腹板位置處4組工HN350×175型鋼共同承擔。

截面模量：

截面面積矩：

截面慣性矩

腹板厚度：

千斤頂反力大小：

鋼材抗彎強度設計值：

底縱梁彎曲應力驗算：

經驗算掛籃底籃底縱梁結構滿足要求。

4.2 承臺頂反拉橫向分配梁結構驗算

底縱梁由2H600×200普通熱軋H型鋼

鋼材抗剪強度設計值：

底縱梁剪切應力驗算：

4.3 承臺頂預埋精軋螺紋鋼筋錨固系數驗算

承臺頂預埋精軋螺紋鋼筋采用PSB785Φ32mm規(guī)格，截面面積為804.2mm2，拉力設計值為：

精軋螺紋鋼筋最大反拉力值為：

滿足要求。

5 反張拉方案實施

5.1 反張拉結構裝置安裝

5.1.1 承臺頂橫向分配梁安裝

分配梁安裝到位后，其頂面應為水平狀態(tài)，且錨固應均衡、一致，并配雙螺母進行錨固，分配梁底部與承臺頂間隙應采用型鋼抄墊，單根分配梁抄墊不得少于2處。限位裝置設置：利用精軋螺紋鋼筋對拉沿墩身縱線方向兩側設置對對拉桿，同時分配梁與墩身間設置水平支撐。

5.1.2 掛籃底籃頂橫向分配梁安裝

掛籃底籃前、后托梁及底板縱梁安裝完成后即可安裝掛籃底籃頂橫向分配梁，其中心線距掛籃前吊桿中心50cm位置擺放，利用墩位處塔吊安裝，安裝后應與掛籃底籃縱梁焊接固定。

5.1.3 鋼絞線安裝

采用5Φ15.2mm鋼絞線，下端設置P錨與承臺頂分配梁錨固，張拉端設置于上端。由于鋼絞線具有一定的傾斜角度，在P 錨端及張拉端均應設置與鋼絞線傾斜度一致的楔形鋼墊塊。鋼絞線安裝完成后，應對每根鋼絞線進行預拉，保證鋼絞線無彎曲、均勻一致，且下端P錨與錨墊板間密貼，可采用1t倒鏈懸掛于掛籃前上橫梁頂進行預拉并錨固。

5.1.4 油泵及千斤頂安裝

利用塔吊完成油泵及千斤頂的就位工作，千斤頂應于油表對應配套安裝，油泵擺放在0#塊梁頂。

5.2 測點布置

主桁架測點設置位置、主桁架后錨固位置、前支點位置、主桁架懸臂端與前上橫梁連接位置；單只掛籃6個測點。

底籃測點設置位置：底籃前托梁頂對應于主桁位置、前托梁頂中部位置；單只掛籃共計3個測點。

5.3 反張拉預壓

掛籃預壓按千斤頂反拉至掛籃前吊桿達到懸臂澆筑節(jié)段時出現的最大合力值，根據“3荷載計算”中知，前吊桿出現的最大合力值為600kN，對應單個千斤頂的反拉力值為F=334kN，根據CJJT 281—2018《橋梁懸臂澆筑施工技術標準》規(guī)定，按F的10%、50%、100%、120%進行分級加載預壓，按F的100%、50%、10%、空載分級卸載，并同步測量測點標高變化值（如表2、表3）。

張拉時張拉力為主，伸長量校核；卸載時，提前在鋼絞線上方做好標記，利用鋼絞線分級卸載回縮量初步判斷卸荷大小，然后送油張拉利用油表讀取鋼絞線卸荷后的實際張拉力值。

預應力張拉、卸載過程應同步、對稱進行，每一級的張拉、卸載工作開始前由指揮調度員統一下達指令，施工流程如下。

（1）預壓前，測量各測點標高初始值

（2）按10%、50%、100%分級加載，每級加載完成后6h，對所有測點進行觀測，并記錄變形數據。

表2 千斤頂張拉力與油表讀數對應表

表3 伸長量計算表

（3）荷載加載至120%，12h后觀察測點變形情況，計算標高值；24h內觀察并測量測點標高，若測點標高無變化、處于穩(wěn)定狀態(tài)，即可卸載

（4）卸載按100%、50%、10%、0分四級對稱同步卸載，卸載完成后，對測點進行末次觀測，并記錄標高值

（5）數據匯總并計算掛籃非彈性變形及彈性變形量。

非彈性變形計算：

式中：

h— —彈性變形量（mm）；

h0——非彈性變形量（mm）；

H0——預壓前，測點初始標高觀測值（mm）；

Hn— —加載完畢后，測點標高觀測值（mm）；

H——卸載后，測點末次標高觀測值（mm）。

（6）分析掛籃預壓數據，彈性變形量滿足設計及規(guī)范規(guī)定2cm以內要求。

6 結語

本文結合高墩連續(xù)梁菱形掛籃鋼絞線張拉預壓施工，預壓加載和卸載過程更加簡便快速，加載力精確且易控制，當發(fā)現問題時，可及時卸載，避免安全事故的發(fā)生。高效安全準確的完成了掛籃預壓，消除了非彈性變形，獲得了立模控制標高所需數據，節(jié)約了成本、縮短工期，取得了良好的經濟效果，為今后同類高墩連續(xù)梁掛籃預壓施工積累經驗。