山嶺地區連續剛構梁橋0#塊托架預壓施工新技術

（中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016）

一、工程概況

重慶合長高速公路岔河村特大橋主橋為（65+120+65）m三跨預應力混凝土連續剛構梁橋，全橋共計4個0#塊，每個0#塊長12m，共計C55混凝土374m，箱梁中心線高為7m，箱梁頂面設2%橫坡（雙幅），底板厚1.2m，腹板厚度0.7m，頂板寬12m，底板寬6.5m，單箱單室結構。

二、方案比選

目前，連續剛構梁橋或連續梁橋施工箱梁0#塊托架等臨時結構預壓工藝較為成熟，根據常規0#塊托架預壓施工有兩種預壓方式，一是采用細砂袋（或鋼材等）配重方式預壓，二是采用承臺預埋精軋螺紋鋼筋通過預應力體系進行托架頂部加載方式預壓。山嶺地區橋梁施工場地狹窄、便道線性差、機械運輸風險高，根據安全、工期、經濟性對比提出采用墩頂反壓架進行托架預壓的新方法。

表1 方案對比表

三、0#塊托架及反壓架設計

懸臂端及翼緣板側托架采用][20b雙拼槽鋼作支腿，懸臂端采用5組，墩身側面采用2組，支腿間加設斜撐以提高結構的整體剛度，三角架支腿通過D70mm銷釘錨固于墩身預埋件，采用I56工字鋼做分配梁，在分配梁架設底板排架及底模和兩側翼緣板外模。雙肢間5m段托架采用雙肢D100mm鋼棒作支腿，支腿采用5組，采用I40工字鋼做分配梁，在分配梁架設由[10槽鋼和方木竹膠板組成的底模系統。采用3組II50工字鋼作為預埋支腿和反壓橫梁，在支腿間設置精軋螺紋鋼筋錨固，增加反壓架與墩身間的錨固效應。設計圖如圖1所示。

圖1 0#塊托架及反壓架設計圖

四、有限元分析

采用Midas Civil軟件進行結構有限元模型建立，如圖2所示，通過結構類型確定合理的邊界條件，然后再根據箱梁0#塊的實際結構分布情況，進行托架結構加載荷載計算及組合，分析驗算結構；通過托架結構加載荷載組合值與加載點位布置計算單點預壓荷載等效值，對反壓架結構進行分析驗算，確保反壓架的結構剛度、強度、穩定性及與墩身的錨固力滿足預壓施工要求，確保預壓施工順利推進。反壓架有限元模型，如圖3所示。

圖2 0#塊托架有限元模型

圖3 反壓架有限元模型

通過分析計算，0#塊托架結構、反壓架結構的剛度、強度和穩定性滿足設計及規范要求。

五、0#塊托架安裝施工方法

（一）施工工藝流程

托架、反壓架預埋件預埋（墩身施工同步進行）→三角架安裝→承重梁安裝→分配梁安裝。

（二）主要施工方法

墩身施工至設計位置時，按設計平面位置、高程等相關技術指標預埋托架、反壓架預埋件等構件，平面位置偏差不得大于5mm，高程偏差不得超過±10mm；在場地內拼裝好每片托架斜桿及橫桿，并臨時加設一根連接件，保證其在起吊、安裝過程中托架的角度與圖紙相符；起吊至安裝位置后，在托架片上設置好牽引繩并由3人控制，防止在安裝過程中其左右搖擺，與周圍發生碰撞，然后 安裝插銷；之后再焊接橫向聯系，保證托架的整體穩定性；托架結構高程復測，根據實際安裝高程、底模高程、預拱度值進行砂桶安裝高程計算和定位，砂桶安裝；承重梁安裝并臨時固定。

六、傳統預壓施工方法

（一）沙袋配重法

1.施工工藝流程

初始高程測量→細砂運輸→人工裝袋→塔吊吊裝→人工碼砌分級堆載→分級沉降值觀測→分析數據，測出結構彈性、非彈性變形→預壓結束。

2.主要施工方法

沉降觀測點初始高程觀測記錄；人工將細砂裝于1.5t編織袋中，根據堆載平面布置圖和布置高度分層對稱碼砌；靜止擱置至結構沉降穩定后進行沉降觀測點高程觀測記錄，然后循環至堆載完成，結構穩定后，對各級堆載預壓觀測點高程進行觀測記錄；分級卸載并進行觀測點高程觀測和記錄。通過觀測點高程觀測數據，計算出結構的彈性、非彈性變形。

（二）預應力加載法

1.施工工藝流程

初始高程測量→千斤頂墊梁、千斤頂安裝→鋼絞線下料、下放與承臺精軋螺紋鋼筋連接轉換→千斤頂分級加載→分級沉降值觀測→分析數據，測出結構彈性、非彈性變形→預壓結束。

2.主要施工方法

沉降觀測點初始高程觀測記錄；根據加載點布置進行千斤頂、工字鋼墊梁安裝；鋼絞線下料，從墩頂下放至承臺，采用專用轉換器與承臺預埋精軋螺紋鋼筋連接；采用千斤頂對稱均衡分級加載，靜置至結構沉降穩定后進行沉降觀測點高程觀測記錄。然后循環至加載完成，結構穩定后，對各級堆載預壓觀測點高程進行觀測記錄；分級卸載并進行觀測點高程觀測和記錄，通過觀測點高程觀測數據，計算出結構的彈性、非彈性變形。

七、墩頂反壓法預壓施工方法

（一）施工工藝流程

初始高程測量→千斤頂墊梁、千斤頂安裝→反壓架與墩頂預埋支腿銷接、反壓架精軋螺紋鋼筋錨固→千斤頂分級加載→分級沉降值觀測→分析數據，測出結構彈性、非彈性變形→預壓結束。

（二）主要施工方法

沉降觀測點初始高程觀測記錄；根據加載點布置進行千斤頂、II40工字鋼墊梁安裝；反壓架與墩頂預埋支腿銷接并使用墩頂精軋螺紋鋼筋錨固，增加反壓架縱梁與墩身的錨固；采用千斤頂對稱均衡分級加載，靜置至結構沉降穩定后進行沉降觀測點高程觀測記錄；循環至加載完成，結構穩定后，對各級堆載預壓觀測點高程進行觀測記錄；分級卸載并進行觀測點高程觀測和記錄；通過觀測點高程觀測數據，計算出結構的彈性、非彈性變形。

八、新舊施工方法工期、成本效益對比

采用配重方式預壓，需采用多達300t的細砂或鋼材，施工較慢、機械費用高、運輸安全風險大；采用承臺預埋精軋螺紋鋼筋，通過預應力體系進行托架頂部加載方式預壓，需使用精軋螺紋鋼筋0.6t，鋼絞線16.7t，其中鋼絞線施加預應力后不能重復利用，費用大；采用墩頂反壓架進行托架預壓的新方法，需使用I50工字鋼14.8t，其中1.7t因預埋損耗，其他均可重復利用，預壓結束后還可用于其他臨時結構。

1.通過預壓方案的探索和研究，采用墩頂反壓法預壓方案，單個主墩0#塊托架預壓較堆載法預壓方案減少機械運輸費用4800元、挖機配合裝袋費用1600元、塔吊使用租賃折算費用4300元、人工費用4000元、編織袋費用1500元，合計減少費用約1.62萬元，縮短工期3天。

2.單個主墩0#塊托架預壓較預應力加載法預壓方案減少鋼絞線費用8萬元，精軋螺紋鋼筋預埋費用2400元，合計減少費用4.24萬元，施工工期一致。

通過三種方式對比，墩頂反壓架預壓方式減少了施工人力、材料的使用量，縮短了施工工期，對場地要求小，所用型鋼材料可循環使用或用于其他結構，經濟性更合理。

九、結論

通過Midas Civil有限元建模分析計算本文所設計的0#塊托架預壓方案滿足工程實際要求。

經過該項目的成功實踐表明，山嶺地區0#塊托架墩頂預壓施工技術經濟實用，不僅縮短了工期，減少了施工成本，還降低了施工安全風險，創造了良好的社會與經濟效益。