無(wú)堆載預(yù)壓法在連續(xù)鋼構(gòu)施工中的應(yīng)用

中交第二航務(wù)工程局第二工程有限公司，重慶 400000

1 工程概況

珠海市鶴港高速公路一期工程鶴洲水道橋?yàn)轫?xiàng)目的控制性工程，主橋上部結(jié)構(gòu)形式為65m+90m+160m+90m連續(xù)鋼構(gòu)，采用掛籃懸臂澆筑施工。鶴洲水道橋共有4個(gè)0#段箱梁，0#段為單箱單室結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)11m，頂寬12.75m，底寬6.75m，翼緣懸臂寬3m，橋面設(shè)2%單向橫坡。0#段箱梁中心高9.5m，頂板厚0.5m，底板厚1.5m，腹板厚1m。單個(gè)0#段箱梁混凝土方量為499.7m3，總重約13000kN。

2 無(wú)堆載預(yù)壓設(shè)計(jì)

2.1 0#塊托架預(yù)壓

0#段箱梁利用墩旁托架現(xiàn)澆施工，0#段懸臂部分為端托架，共設(shè)置3道牛腿托架，牛腿托架間距為2.875m，牛腿主梁采用雙拼HM588型鋼，下設(shè)雙拼工56a型鋼斜撐，牛腿托架之間設(shè)置雙拼[25a型鋼平聯(lián)，以保證整體穩(wěn)定性。

端托架采用千斤頂反壓方式分級(jí)預(yù)壓，3道托架上設(shè)置雙拼HM588型鋼橫梁，便于整體預(yù)壓，單側(cè)托架設(shè)置6個(gè)反拉點(diǎn)（拉桿采用φ32mmPSB930精軋螺紋鋼），2個(gè)反拉點(diǎn)為一組，采用雙拼HM588型鋼作為扁擔(dān)梁進(jìn)行錨固，單個(gè)反拉點(diǎn)通過(guò)承臺(tái)預(yù)埋進(jìn)行錨固。橫梁上布置3臺(tái)1000kN穿心千斤頂作為加載工具，預(yù)壓加載時(shí)大小里程兩側(cè)采用6臺(tái)千斤頂同步加載，精軋螺紋鋼的拉力通過(guò)扁擔(dān)梁傳遞給端托架，達(dá)到支架預(yù)壓的目的。

2.2 掛籃預(yù)壓

掛籃選取136#、137#墩1#塊進(jìn)行預(yù)壓，采用預(yù)應(yīng)力張拉用的液壓千斤頂在兩邊掛籃上逐級(jí)對(duì)稱加載。反力梁設(shè)置在0#段端面上，即在0#段塊端面腹板內(nèi)預(yù)埋2I56a三角架作為預(yù)壓反力點(diǎn)，千斤頂?shù)捻斖屏νㄟ^(guò)扁擔(dān)梁傳遞給掛籃底縱梁，達(dá)到支架預(yù)壓的目的。

3 0#塊托架預(yù)壓施工

3.1 工藝流程

工藝流程：橫梁、扁擔(dān)梁加工→橫梁、扁擔(dān)梁安裝→精軋螺紋鋼安裝→千斤頂對(duì)稱張拉每根精軋螺紋鋼到初始狀態(tài)→按分級(jí)荷載對(duì)稱張拉精軋螺紋管并記錄數(shù)據(jù)→加載完成→分級(jí)卸載并記錄數(shù)據(jù)→預(yù)壓完成→拆除預(yù)壓系統(tǒng)。

3.2 精軋螺紋鋼安裝

承臺(tái)施工時(shí)，單個(gè)反拉點(diǎn)在承臺(tái)上預(yù)埋2根φ32mm PSB930精軋螺紋鋼，預(yù)埋深度為2.8m，間距為1m，錨頭通過(guò)雙螺母和墊片固定。精軋螺紋鋼采用YGLφ32mm連接器接長(zhǎng)，接長(zhǎng)端用油漆畫出1/2連接器長(zhǎng)度，以保證被連接螺紋鋼與連接器的相對(duì)位置準(zhǔn)確，相鄰螺紋鋼的連接器應(yīng)相互錯(cuò)開32d，同一斷面接頭率不超過(guò)50%。精軋螺紋鋼必須穿孔準(zhǔn)確，保證垂直受力。

3.3 預(yù)壓荷載

（1）預(yù)壓荷載和分級(jí)。0#段單側(cè)懸臂部位混凝土理論方量為69.73m3，鋼筋混凝土容重按26kN/m3計(jì)算，單側(cè)懸臂部位結(jié)構(gòu)重量約為1810kN，施工荷載按200kN考慮，總荷載為2010kN，兩端6個(gè)千斤頂按荷載的50%、100%、120%同步逐級(jí)加載，即334.7kN（50%荷載）、669.4kN（100%荷載）、2410kN（120%荷載），單個(gè)千斤頂持荷803.3kN。

（2）支架加載、卸載順序。預(yù)壓系統(tǒng)安裝完成后，千斤頂首次加載至334.7kN，擰緊扁擔(dān)梁下螺帽，回油后擰緊扁擔(dān)梁上螺帽；千斤頂繼續(xù)加載至669.4kN，擰緊扁擔(dān)梁下螺帽，回油后擰緊扁擔(dān)梁上螺帽；最后加載至803.3kN，持荷5min，觀察變形和位移無(wú)異常時(shí)即預(yù)壓完成，緩慢卸載。每級(jí)荷載施加后間隔3min再施加下一級(jí)荷載。同理，支架卸載為以上逆過(guò)程。

3.4 數(shù)據(jù)采集及分析

（1）測(cè)量監(jiān)測(cè)。預(yù)壓試驗(yàn)前，在支架上設(shè)置若干高程觀測(cè)點(diǎn)，原則上每個(gè)托架軸線上不少于2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，端托架共設(shè)置12個(gè)觀測(cè)點(diǎn)（A1～A6、B1～B6）。在已完成施工的墩頂處設(shè)置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，每級(jí)加載或卸載完成后采用三等水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)法對(duì)各觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高變化情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并整理數(shù)據(jù)提供給監(jiān)控單位，獲取立模控制標(biāo)高及預(yù)拱度設(shè)置的取值。每級(jí)荷載施加后穩(wěn)定3min，測(cè)量每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)分析。張拉過(guò)程中以張拉力控制為主，鋼束伸長(zhǎng)量復(fù)核，保證6個(gè)張拉點(diǎn)在張拉狀態(tài)時(shí)均衡受力。預(yù)壓完成后及時(shí)整理數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析端托架非彈性變形量，并以此修正端托架預(yù)拱度理論值。

3.5 掛籃預(yù)壓施工

工藝流程：反力梁預(yù)埋→掛籃安裝完成→扁擔(dān)梁2HM588、千斤頂安裝→千斤頂對(duì)稱頂推每根扁擔(dān)梁至初始受力狀態(tài)→按分級(jí)荷載對(duì)稱加載預(yù)壓并記錄數(shù)據(jù)→加載完成→分級(jí)卸載并記錄數(shù)據(jù)→預(yù)壓完成→拆除預(yù)壓系統(tǒng)。

預(yù)壓系統(tǒng)安裝：反力梁設(shè)置在0#段端面上，即在0#段塊腹板內(nèi)預(yù)埋2I56a三角架作為預(yù)壓反力點(diǎn)，掛籃底縱梁I32a安裝完成后，從下到上依次安裝2H588下橫梁、千斤頂、2HM588上橫梁。

3.6 預(yù)壓荷載

（1）試驗(yàn)?zāi)康摹?duì)掛籃進(jìn)行加載預(yù)壓以檢驗(yàn)掛籃的承載力和撓度變形情況是否滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而消除結(jié)構(gòu)非彈性變形，為進(jìn)一步確定立模標(biāo)高提供可靠數(shù)據(jù)，保證箱梁的整體線型滿足設(shè)計(jì)要求。懸臂澆筑箱梁最大為1#塊，掛籃選取136#、137#墩1#塊進(jìn)行預(yù)壓。

（2）預(yù)壓荷載和分級(jí)。加載預(yù)壓方式是在箱梁腹板位置預(yù)埋反壓牛腿，利用5000kN液壓千斤頂進(jìn)行同步對(duì)稱加載預(yù)壓。掛籃預(yù)壓荷載通過(guò)荷載計(jì)算的數(shù)值確定（鋼筋混凝土容重按26kN/m3考慮），模擬荷載為1#塊底板重量（不包括翼緣模板和頂板），加載至120%，千斤頂根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選用5000kN千斤頂，4臺(tái)千斤頂逐級(jí)加載數(shù)據(jù)如表1所示。每個(gè)掛籃共布置4個(gè)預(yù)壓點(diǎn)，腹板及底板中部位置荷載加載位置為1#塊自重中心垂線下方。

表1 預(yù)壓分級(jí)加載表 單位：kN

3.7 支架加載、卸載順序

預(yù)壓加載逐級(jí)進(jìn)行，按各預(yù)壓點(diǎn)荷載的25%、50%、75%、100%、120%逐級(jí)加載，每級(jí)加載穩(wěn)壓5min后進(jìn)行支架的變形量測(cè)，并做好預(yù)壓測(cè)量記錄。每級(jí)荷載施加后，間隔5min再施加下一級(jí)荷載，預(yù)壓卸載時(shí)間以掛籃沉降變形穩(wěn)定為原則確定，最后兩次沉降量觀測(cè)平均值之差不大于2mm，確保變形和位移無(wú)異常，即可緩慢預(yù)壓卸載，并做好卸載測(cè)量記錄。

（1）測(cè)量監(jiān)測(cè)。在掛籃加載及卸載過(guò)程中，對(duì)掛籃關(guān)鍵受力點(diǎn)的變形進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，以便指導(dǎo)正式施工。變形觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置于變形較大的位置，并能全面反映掛籃整體變形情況。

預(yù)壓加載前、每級(jí)加載或卸載完成后，采用三等水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)法對(duì)各觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高變化情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并整理數(shù)據(jù)提供給監(jiān)控單位，獲取立模控制標(biāo)高及預(yù)拱度設(shè)置的取值。每級(jí)荷載施加后穩(wěn)定3min，測(cè)量每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)分析。預(yù)壓過(guò)程中嚴(yán)格控制千斤頂分級(jí)加載值，確保單幅兩側(cè)掛籃對(duì)稱加載，腹板兩側(cè)、底板兩側(cè)對(duì)稱加載，保持扁擔(dān)梁2HM588預(yù)壓時(shí)均衡受力。預(yù)壓完成后及時(shí)整理數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析掛籃非彈性變形量，并以此修正端托架預(yù)拱度理論值。

掛籃的下沉量包含掛籃的裝配誤差、銷孔間隙、掛籃主桁后錨上翹、前支腿下沉、主桁變形、吊帶拉伸等諸多因素的影響，總體可分為彈性變形和非彈性變形。由于掛籃預(yù)壓消除了非彈性變形，得到了彈性變形值，為后續(xù)線形控制與預(yù)測(cè)提供了數(shù)據(jù)支持和保障。

4 無(wú)堆載預(yù)壓和傳統(tǒng)預(yù)壓比較

（1）預(yù)制混凝土塊預(yù)壓法。預(yù)制混凝土塊成本高，吊裝風(fēng)險(xiǎn)大，難以模擬真實(shí)受力狀態(tài)，易壓壞支架或掛籃底模。

（2）沙袋預(yù)壓法。需要人工或機(jī)械裝袋，運(yùn)輸、吊裝費(fèi)用高，預(yù)壓周期長(zhǎng)，易出現(xiàn)不文明施工現(xiàn)象。

（3）水箱灌水預(yù)壓法。高壓水泵注水速度受墩高影響，水箱灌水過(guò)高，穩(wěn)定性差，安全隱患大。

（4）主桁對(duì)頂預(yù)壓法。該方法易于操作，不耽誤總體施工時(shí)間，能檢驗(yàn)主桁受力，不能完全模擬掛籃成型后的受力狀態(tài)，包括掛籃底平臺(tái)、前后橫梁及吊桿受力情況，且未對(duì)掛籃拼裝質(zhì)量、各部位連接情況進(jìn)行檢驗(yàn)，存在局部漏檢情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)堆載預(yù)壓技術(shù)在連續(xù)剛構(gòu)施工中不受墩高和地形限制，結(jié)構(gòu)安全可靠，施工成本低，預(yù)壓周期短，文明環(huán)保，能模擬0#塊支架和掛籃真實(shí)受力狀態(tài)，達(dá)到最佳預(yù)壓效果。目前，0#塊托架預(yù)壓采用承臺(tái)預(yù)埋螺紋鋼反拉法，掛籃預(yù)壓采用反力架預(yù)壓法，這在該項(xiàng)目已得到成功應(yīng)用，可為今后連續(xù)鋼構(gòu)的預(yù)壓施工提供參考。