超百米高墩連續剛構橋0號塊支架反力法預壓技術

王海軍 王朋飛 中交第二航務工程局有限公司第六工程分公司

1.工程概況

臥龍溝3號特大橋是臨夏雙城至達里加（甘青界）公路土建工程之間的一座超高墩大跨徑預應力混凝土連續剛構橋梁，跨徑布置：（75+3×140+75）m，主墩高度達153m。

0 號塊箱梁為單箱單室結構，長11 m，中心高度8.2 m，頂板寬12.75 m，底板寬7 m，橫隔板厚70cm，腹板厚75cm，混凝土總方量337.5m3。

0 號塊支架設計采用三角牛腿型式，在墩頂大小里程各設2組，其上設置卸荷塊、主橫梁、主縱梁、分配梁。

由于主墩高153m，主梁0號塊支架常規預壓工藝不適用，特采用在墩頂預埋鋼板、并安裝裝配式反力架進行預壓的施工方法。

2.構造設計和施工特點

2.1 裝配式反力架構造

裝配式反力架由墩頂埋件、立體反力桁架、上下耳板、連接軸、上分配梁組成；反力桁架采用貝雷梁結構，鉸結于橋墩頂端并懸臂挑出墩身，反力桁架底端固接有第一應力分配梁組，0#塊支架上端設置有第二應力分配梁組，第一應力分配梁與第二應力分配梁組之間設置液壓千斤頂。單個墩頂設置兩組，分別對應0號塊支架牛腿。施工時，墩頂兩側支架同時加載，利用上下分配梁將千斤頂頂力作為預壓荷載傳遞至0號塊支架及墩頂預埋件。

表1 反力架恒載受力計算表

2.2 施工特點

（1）反力架與墩頂埋件通過銷軸連接，拆裝方便；（2）反力架提前制作加工，整體吊裝，安全高效；（3）反力架及千斤頂可周轉使用，減小投入；（4）采用智能液壓千斤頂施加反力，可實時觀測預壓數據，保證預壓精度。

3.反力架受力計算分析

3.1 荷載分析

（1）恒載計算。具體參數見表1。恒載主要為支架自重及加載反力，最大加載力為0號塊混凝土自重的1.2倍，混凝土容重按26kN/m3考慮。加載過程分別按0#塊懸臂自重的60%、100%、120%分別進行三級加載。

經計算，分級加載重量為標準值832kN的60%、100%、120%；加載過程中，左右兩側平衡加載，T構兩端同時在同一位置加載。

（2）活載計算。活載主要為風荷載，分別對工作狀態風荷載和非工作狀態最大風荷載進行分別計算，以本項目為例：

①工作狀態：風速：V=13.8m/s；則風荷載標準值參考下式（1）進行計算：

式（1）中，μs、μz—風荷載體型系數、風壓高度變化系數；W0—基本風壓，kPa，參照式（2）計算。

經計算，工作狀態基本風壓為0.119kPa；型鋼構件風荷載標準值為0.256kPa。

②非工作狀態。校核風速：V=28.2m/s，帶入上式（1）、（2）可得：基本風壓為0.497kPa，型鋼構件風荷載標準值為1.069kPa。

3.2 工況分析

考慮最不利工況，即兩側同時反壓工況。

3.3 荷載組合

考慮兩種荷載組合形式，即標準組合和基本組合。本計算除施工荷載、風荷載和其它荷載視為活載以外，其余荷載如支架自重、鋼筋混凝土重力荷載、模板荷載等均視為恒載。荷載組合形式如下：標準組合=∑恒載+∑活載；基本組合=1.2∑恒載+1.4∑活載。

以上組合中，標準組合用來評價結構剛度指標，基本組合用來評價結構強度和穩定性指標。

3.4 計算結果

0號塊反壓支架按最不利工況考慮，具體計算結果為：

構件（Q235）：最大組合應力Smax=208MPa＜215MPa；

最大變形f=9.78mm＜26.3mm。

因此，支架整體計算主要構件強度、剛度均能滿足設計及規范要求。

4.支架預壓施工

為了保證0號塊的施工安全，在支架搭設完成后進行反力預壓，以檢驗支架各部分的承載能力及受力變形情況，消除支架的非彈性變形，測量出支架彈性變形作為調整立模標高的參考，同時通過支架主要桿件的撓度變形情況，對支架的安全性進行整體評價。

根據現場實際施工情況，對0#塊預壓反力架安裝施工方法、控制要點進行介紹：

4.1 預埋件加工

0#塊支架預埋件由錨筋、錨板、連接套筒、連接螺栓組成，鋼板均采用Q235B型鋼材。連接套筒采用40Cr錐形套筒，連接螺栓由45#鋼M24螺紋桿以及4.8級M24螺母組成。

預壓反力架預埋耳板由錨筋、錨板、耳板做成，錨筋采用φ25mm鋼筋，錨板采用25mm厚鋼板，預埋前加工成成品組合件，鋼板均采用Q235B型鋼材。

4.2 墩頂預埋耳板

墩身封頂施工時測量人員測放出錨筋位置，施工人員將錨筋安裝于測放出的位置，同時將錨筋與墩身主筋焊接牢固，保證預埋耳板位置不會偏，預埋時以避免耳板和豎向預應力的干擾，合墩柱模板澆筑墩身混凝土，在澆筑至預埋件位置時注意減慢澆筑速度，振搗的時候避免擾動錨筋。

4.3 0號塊支架安裝

墩身封頂拆模后爬模拆除前，先將預埋錐形螺母清理干凈，然后將外部鋼板連接好對中定位后采用螺紋桿及雙螺母進行固定，或者待爬模拆除完成后，安裝臨時操作平臺，利用塔吊將組合件吊運至現有墩身施工操作平臺，緊固完成后安排專人進行檢查驗收，合格后方可進入下道工序，然后通過坡口焊焊接的方式安裝三腳架，焊接的時候注意牛腿之間相對較平整，焊接好以后通過測量標高算出卸荷塊高度，進而安裝卸荷塊、主橫梁，主橫梁安裝以后待預壓。

4.4 反力架安裝

反力架安裝前先將做好的預制蓋板進行封頂，保證墩頂有足夠的操作空間，將單片反壓桁架吊至墩頂與預埋耳板進行銷接安裝，安裝好后上好安全銷，同等方法安裝另一片桁架。

4.5 智能千斤頂安裝

0 號塊支架及反力架安裝好后進行千斤頂安裝，千斤頂安裝時需先將上下主梁用臨時墊塊支墊，為千斤頂留出足夠的安裝空間。千斤頂安裝到位后，將千斤頂與桁架用鋼絲繩固定，避免受力時千斤頂脫落，最后進行設備控制系統連接并進行調試。

4.6 預壓及觀測

預壓前在0#塊支架大小里程兩側主橫梁各上布置3個觀測點（即橫梁1/3、1/2、3/2處）用于過程中預壓監測，每側加載點安排1名測量人員負責記錄，加載過程分別按0#塊自重的60%、100%、120%進行三級加載。加載過程時要保證千斤頂壓力同步，兩側支架平衡加載，最大不平衡重不超過加載重量的30%。每一級加載完成需進行持荷30分鐘，測量支架變形數據無明顯變化時，繼續進行下一級加載預壓。加載過程中施工人員均站在墩身頂部觀察，并在墩身外圍搭設臨時防護，避免加載過程中發生危險。

4.7 預壓支架卸載及拆除

預壓達到設計載荷，每間隔30分鐘觀測一次支架變形情況，當出現連續觀測數據保持基本一致時，即可對支架兩側進行同步分級卸載。卸載完成后，按順序拆除千斤頂、分配梁，反力桁架。再次觀測支架變形值。預壓完成后對數據進行分析。算出彈性變形和非彈性變形量，進而達到預壓的目的。

4.8 注意事項

施工時所有操作人員必須佩帶安全帶，加載用千斤頂及壓力表必須進行標定，在加載過程中要求詳細記錄加載時間、壓力及位置，測量組作現場跟蹤觀測。發現異常情況應及時停止加載，及時分析，采取相應措施。如果實測值與理論值相差太大應分析原因后再確定下一步方案。支架卸載后，應對底模表面進行清理，并根據加載后支架沉降量，設置底模預拱度，調整底模標高。

5.結束語

雙達項目臥龍溝3號特大橋主墩連續剛構橋8個0號塊支架均采用裝配式預壓反力架進行預壓施工，預壓施工由常規的7～10d，縮短至1～2d，大大提高工作效率和降低安全風險，為類似工程提供了相關經驗。