預應力混凝土連續梁支架、掛籃反力預壓施工技術

陳紅寶，吳紅波

（河南長城鐵路工程建設咨詢有限公司，甘肅 武威 733200）

0 引言

預應力混凝土連續梁施工中，0#塊、現澆段及掛籃施工時，對模板和支撐系統預壓是必不可少的一道重要工序。目前，預應力混凝土連續梁堆載預壓一般采用混凝土預制塊、水袋、土袋、鋼筋等進行堆載預壓，傳統施工方法吊裝時間長、安全系數低、資源浪費大，對工程整體施工工期有較大影響。因此，優化連續梁預壓施工工藝，成為亟須解決的工程課題。富強堡特大橋跨G312 國道（60+100+60）m 連續梁，主跨100 m 連續梁梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁。箱梁頂寬12.6 m，箱梁底寬7 m；0#梁段長度14 m，一般梁段分成2.50、2.75、3.00、3.25、3.50、4.00 m，合龍段長2 m，邊跨現澆段長9.75 m；頂板厚度63.5～38.5 cm、38.5～63.5 cm，按折線變化，底板厚度80～120 cm、120～80 cm，按折線線性變化，腹板厚80～60～100、100～80～60 cm，按折線變化；全聯在端支點、中支點共設5個橫隔板，隔板設有孔洞，供檢查人員通過［1］。

1 連續梁傳統堆載預壓與反力預壓的區別

（1）傳統預壓方法一般采用配重材料對支架、掛籃進行堆載，通過材料自重對支架、掛籃施加應力，從而得出支架、掛籃的彈性變形量和消除非彈性變形。傳統的預壓施工需制作、倒運大量的配重材料，吊裝至支架、掛籃平臺，預壓完成后材料吊裝、倒運走。如按預壓質量200 t 計算，每個預制混凝土塊1 t，兩側平衡預壓，則需要400個預制塊。安拆過程耗費大量的人力物力，且運輸不便，循環利用率低，周期長，材料浪費嚴重，掛籃平臺面積有限，堆載越高危險系數越大，同時預壓質量精度難以控制。堆載施工過程中，極易造成觀測點被掩埋或破壞，導致變形量無法有效地進行測量，不能真實反映預壓的真實情況，無法給模板預拱度提供真實的參考數據，導致連續梁底線形不平順，標高不準確。

（2）反力預壓是采用千斤頂、油表、分配梁進行操作，施工工藝簡單，質量精度易掌握，與傳統堆載相比，優點有以下幾點。

1.1 施工速度快

連續梁反力預壓施工采用千斤頂、油表進行操作施工，反向預壓速度在1～3 min 即能達到設計荷載的60%、100%、120%，比常規混凝土預制塊堆載、鋼筋、鋼絞線等材料吊裝堆載節省1～2 d。

1.2 降低施工安全風險

連續梁反力預壓施工，最大限度地減少了塔吊起重機、汽車起重機的吊裝施工作業，降低了施工人員在起重機大臂下的作業時間和勞動強度，從而大大降低了人員及設備的施工安全。

1.3 降低工程造價

連續梁反力預壓施工，根據荷載大小進行受力計算，僅需預埋幾根精軋螺紋鋼或φ15.2 mm鋼絞線，加工2道工字鋼梁，利用連續梁已有張拉設備即可完成預壓，施工完成后工字鋼也可以重復利用。而傳統堆載預壓需要提前預制混凝土塊，每塊按照1～2 m3混凝土計算，須浪費150～200 m3混凝土。兩者相比，反向張拉減少了物資材料不必要浪費，有效降低了工程造價成本。

1.4 預壓數據真實

連續梁反力預壓施工由千斤頂油缸頂進分配梁，進一步將力傳遞到吊桿，再由吊桿傳遞到上分配梁，分配梁均布于支架、掛籃上。在支架、掛籃頂面上無任何雜物，有效保證觀測點位置不會造成破壞，無障礙物阻擋監測視線，確保數據及時連續施測。

1.5 標準化文明施工

連續梁反力預壓施工，除卻了混凝土預制塊、鋼筋、鋼絞線等材料的運輸和現場存儲工序，降低了施工人員使用數量，減少了現場材料臨時堆放及人員管理，降低了對連續梁施工現場的管理難度，更有效地做到標準化文明施工。

2 連續梁反力預壓施工工藝

2.1 支架預壓

現場根據連續梁0#塊、直線（現澆）段長度以及堆載質量，由設計院或有資質第三方單位進行驗算，得出鋼絞線或精軋螺紋鋼預埋根數及間距，并形成設計圖。在承臺施工過程中，按照設計圖紙進行布置預埋鋼絞線或精軋螺紋鋼，并對預埋件進行加固，防止混凝土澆筑時出現移位。

當支架搭設至調節架Ⅰ16 斜桿后，對支架進行120%荷載預壓。其目的為消除支架加載后的非彈性變形，并測定支架的彈性變形值，為立模時提供依據［2-6］。

支架下部利用鋼管、分配梁，上部采用工字鋼三角架，組成組合式支架體系。鋼管柱采用鋼管φ630 mm×10，橫橋向布置4 根；縱橋向左右合計4 排；鋼管柱上部采用橫向分配梁雙拼HM588×300；分配梁雙拼HM588×300 上布置三角形調節架，采用I40 分配梁與I16組成的三角架，縱橋向分配梁采用I40，立桿和斜桿采用I16。三角架上部布置間距為15 cm 的方木10 cm×10 cm，模板采用1.8 cm竹膠板。主跨100 m連續梁在承臺施工時預埋好底部φ32 mm 精軋螺紋鋼（PSB830），預壓前將精軋螺紋鋼與工鋼和千斤頂臨時固定［3］。

計算連續梁0#塊單側作用在支架上的總預應力值，采用下部加壓雙拼HM588×300 分配梁的方式，提高了操作的安全穩定性。為防止支架上部在受力后型鋼之間出現滑動，施工時型鋼之間接觸部位采取電焊連接，卸荷塊與鋼管、主梁與卸荷塊、分配梁與主梁之間施焊時滿焊、圍焊。各工序準備就緒后，檢查張拉設備狀態是否正常，計算出每階段張拉應力，通過回歸方程得出油表讀數，進行施作反壓施工。以0#塊為例：千斤頂施加應力通過吊桿直接作用在分配梁上，分配梁將應力傳遞至連續梁支架縱向分配梁，在施加應力過程中，通過力傳遞使縱向分配梁（I40）均勻受力，再由縱向分配梁傳遞至支架橫向主梁上，主梁將作用力傳遞至螺旋鋼（鋼管柱φ630 mm）上，螺旋鋼將力擴散至基礎上；又因基礎的反作用力，從而得出鋼架、基礎的彈性變形和非彈性變形數據。預壓示意見圖1。

圖1 預壓示意圖

2.1.1 預壓前的準備

預壓施工前必須全面檢查支架的搭設情況是否符合設計和規范的相關要求，要重點檢查支架連接焊接和腹板加強情況。

連續梁在承臺施工時預埋好底部φ32 mm 精軋螺紋鋼（PSB830），預壓前將精軋螺紋鋼（預應力鋼絞線）與工鋼和千斤頂臨時固定。

2.1.2 支架的觀測

（1）支架預壓時要全程觀測支架的壓縮變形和沉降。

（2）觀測點的布置示意見圖2，每個0#塊支架布置12 個測點，每個斷面在箱梁底板中、兩側腹板設置觀測點3個。

圖2 主跨100 m連續梁0#塊支架預壓觀測點布置示意圖

（3）預壓總荷載為0#段箱梁自重的1.2 倍，預壓施工時采用三級加載，分別為0#段箱梁自重的60%、100%、120%，各級加載后靜停1 h 測量豎向變形，當變形穩定后，即加載120%后每1 h 測量一次每個測點變形值，加載后靜停24 h 后進行卸載施工，開始分級卸載并逐級觀測彈性變形值［4］。

（4）卸載完后重新復測支架觀測點，整理數據，即完成支架預壓的施工。根據觀測數據，得出本跨支架的預拱度值。根據測量的數據重新調整底模標高，開始立模綁扎鋼筋。

2.2 掛籃預壓

2.2.1 掛籃堆載反力支架預埋

在0#塊澆筑前，在0#塊腹板端部預埋三角反力支架鋼板，鋼板厚度、錨固筋規格、型號、長度、應按照設計圖進行施工，埋設位置要求準確、固定牢固?；炷翝仓┕r，重點觀察預埋鋼板，防止出現移位現象。

2.2.2 掛籃拼裝

（1）連續梁掛籃采用菱形掛籃，（60+100+60）m連續梁0#塊長度為14 m，在0#塊上拼裝掛籃時采用連體掛籃，確保掛籃操作空間。掛籃拼裝布置示意見圖3。

圖3 掛籃拼裝布置示意圖

（2）掛籃圍護設有主桁通道、底籃側向通道、前上橫梁側面圍欄、后下橫梁修飾平臺。

（3）掛籃拼裝流程：軌道安裝→主桁架前支點、后錨點安裝→主桁架安裝→前橫梁安裝→吊桿安裝→底模安裝→側模安裝→內頂模安裝。

（4）掛籃模板安裝在掛籃安裝的過程中同時進行，該連續梁掛籃模板全部采用鋼模板，掛籃模板加工節段長度為4.3 m。

（5）掛籃模板面板6 mm 鋼板，邊框及肋板12 mm鋼板，橫楞采用［8#槽鋼，掛籃桁架采用［8#槽鋼組焊。拉桿采用φ25 mm 精軋螺紋鋼，水平間距120 cm，豎向間距150 cm。

（6）掛籃模板具體安裝步驟：底模分配梁安裝→外側模安裝→底模安裝→內側面安裝→內頂模安裝。

（7）模板安裝設備主要采用汽車吊進行吊裝，人工配合進行施工。

2.2.3 掛籃反力預壓

在掛籃底模調節桿安裝完成后，進行荷載試驗以測定掛籃的實際承載能力和梁段荷載作用下的變形情況，測取掛籃自身的彈性變形和非彈性變形值，作為懸臂梁段立模時的參考數據。掛籃荷載試驗取值為施工中掛籃受力最大的梁段荷載1.2 倍進行等效加載，測定荷載作用下掛籃產生的撓度，為懸臂施工的線形控制提供可靠的依據。

（1）預壓方法。加載預壓采取反壓法，該連續梁掛籃施工混凝土最重節段為4#塊，質量為159.4 t。千斤頂下放雙拼HM588×300 橫向分配梁，通過雙拼HM588×300 橫向分配梁作用于下部14 根縱向分配梁，再將力傳遞至上下橫梁、后橫梁，使梁底面全面進行預壓受力（見圖4）。

圖4 反壓法預壓斷面示意圖

掛籃預壓按60%、100%、120%分級加載預壓，換算為千斤頂推力為956.4、1 594.0、2 222.2 kN，對應每級加載完畢1 h 后，測量掛籃變形值，測點布置在前后支點、上下橫梁、后橫梁等部位的兩側及中部相應位置，全部加載完畢后，每隔1 h 測量1 次測點變形值，連續預壓4 h，當最后測量時間段的2 次變形量之差小于2 mm時即可結束［4］。卸載時也應分級卸載，并測量變形。根據加、卸載實測數據，繪制各測量點位的加、卸載過程變形曲線，通過分析計算掛籃在各階段荷載作用下的變形值。

（2）測點布置。測點布置在前后支點、上下橫梁、后橫梁等部位的兩側及中部相應位置，具體見圖5。

圖5 反壓法預壓測點布設示意圖

3 反力預壓質量安全控制要點

3.1 支架反力預壓質量安全控制要點

（1）連續梁施工前，應按照規定編制《連續梁專項施工方案》，專項施工方案應當由施工單位技術負責人審核簽字、加蓋單位公章，組織召開專家論證會，進行專家論證時，須對反向張拉計算書及安全措施進行論證。專項施工方案經論證后通過，施工單位應當根據論證報告修改完善，并經相關單位負責人簽字審批后方可實施。

（2）預埋精軋螺紋鋼（鋼絞線）時，要認真按照設計圖檢查預埋件加強鋼筋布置情況，檢查預埋件垂直度、間距等情況，防止精軋螺紋鋼因受力不垂直而導致剪切破壞。

（3）預壓前，要認真全面的檢查支架搭設情況，對未按規定搭設的要及時更正。支架檢查時要重點檢查鋼構件的焊縫情況。

（4）預壓前，檢查千斤頂、油表對應情況及設備性能情況，保證施工正常開展。重點檢查千斤頂安裝情況，千斤頂嚴格按照圖紙要求進行布置。千斤頂不居中，分配梁會產生不平衡彎矩，從而使精軋螺紋鋼受剪切力，導致精軋螺紋鋼出現折斷。

（5）檢查上分配梁與支架的密貼情況。因分配梁與三角支架直接進行接觸，有一定的傾斜角度，導致分配梁底須加設楔形塊進行支墊。楔形塊與三角支架、分配梁要求密貼，焊接牢固。確保張拉過程中，分配梁、支架的穩定。檢查吊桿的規格、垂直度、間距、螺母連接情況，防止出現斷裂、脫落等現象。

（6）預壓荷載嚴格控制分級加載，不能使支架偏心受壓或受較大的集中荷載。

（7）預壓時對沉降進行連續觀測，支架由專人看守，如有異常，立即報告現場負責人并停止加載。

（8）在施工過程中，嚴禁非施工人員進入施工現場，在持荷預壓過程中，嚴禁人員進入危險區域。

（9）測點要固定，用紅油漆提前做好標識，專人負責對水準點位置進行保護，沉降觀測儀器為專用精密儀器，要專職測量人員負責，不能隨意更換測量人員，防止出現人為誤差，測量數據要求真實、記錄及時。

（10）高空作業，施工人員進入現場一律戴好安全帽，嚴禁施工人員高空拋物，支架四周用欄桿做好臨邊防護。

（11）支架四周要有明顯的警示標志，尤其是旁邊有車輛通過，要防止車輛對支架的撞擊。

（12）各預壓點同時張拉。

3.2 掛籃反力預壓質量安全控制要點

（1）控制0#塊鋼板預埋施工質量，確保位置準確、寬度、厚度滿足設計要求，三角支架與之焊接質量，焊縫應飽滿，嚴禁出現燒傷、焊瘤、咬邊、夾渣等現象發生。

（2）分配梁（雙拼HM588）與掛籃底模板要求密貼，嚴禁出現變形，保證受力均勻，保證其穩定。

（3）張拉設備使用前進行檢查，確保使用性能良好，且須經相關部門（有資質單位）檢定并出具檢定報告，保證張拉數據真實有效。

（4）反力預壓前，檢查掛籃桿件連接情況，螺母按照規范要求設置雙螺母并緊固，吊桿連接套筒要居中設置，吊桿（吊帶）要求垂直，嚴禁傾斜、變形，吊桿（吊帶）嚴禁出現破損、開裂。

（5）反力預壓前，檢查千斤頂位置布置情況，千斤頂應位于三角反向支架焊接支點處，位置要求居中，防止因偏壓導致千斤頂失穩。底分配梁與模板要求密貼，確保掛籃能均布受力。

（6）張拉前，采用水準儀對各個觀測點進行初始數據測量，并形成記錄，數據要求實測實量。

（7）預壓荷載嚴格控制分級加載，不能使掛籃偏心受壓或受較大的集中荷載。

（8）預壓時對沉降進行連續觀測，并及時形成記錄。支架由專人看守，如有異?，F象，立即報告現場負責人并停止加載，進行檢查，消除隱患。

（9）在施工過程中，嚴禁非施工人員進入施工現場，在持荷預壓過程中，嚴禁人員進入危險區域。加載嚴格按照規范要求進行靜停，靜停期間對反壓張拉數據進行觀測，出現掉壓現象，及時進行補壓，保證荷載滿足要求。

（10）反壓完成后，按照規范要求進行靜停，滿足要求后進行卸載施工，卸載按照張拉順序進行卸荷施工，每級卸荷完成后，對掛籃觀測點進行測量，讀取數據，方便計算彈性變形量。

4 結束語

新建蘭州—張掖三四線鐵路中川機場—武威段（不含新烏鞘嶺隧道）站前工程富強堡特大橋跨G312國道（60+100+60）m 連續梁通過反向對支架、掛籃預壓施工，驗證了連續梁堆載預壓的可操作性、可實施性。為連續梁支架、掛籃預壓施工工藝改進提供了寶貴的經驗。通過反向預壓施工，同時也發現了不足情況：

（1）反向預壓未能對掛籃翼板荷載進行有效的加持；

（2）未能嚴格的計算鋼絞線（精軋螺紋鋼）自身長度在張拉施工中因張拉力而產生的伸長值及力損失；

（3）未能嚴格的計算出分配梁（HM588）在張拉力傳遞過程中的自身彈性變形量。