浅析悬浇梁0#块托架反力预压技术的应用

■康嘉升(福建省交通建设工程监理咨询公司，福州　350000)

浅析悬浇梁0#块托架反力预压技术的应用

■康嘉升
(福建省交通建设工程监理咨询公司，福州350000)

摘要本文以福寿高速公路西浦大桥工程为实例，对悬浇梁0#块托架采用反力预压的施工技术进行了研究和应用，经过实践证明该技术安全可靠、操作性强，有效缩短预压周期，降低施工成本，具有较好经济效益和应用前景。

关键词托架反力预压应用

1　工程概述

宁德福寿高速A5标段西浦大桥跨域西浦溪，溪谷纵坡小于5°，该桥盘山而设，左桥长783m，右桥长763m，上部结构均采用PC连续钢构T梁、变截面箱梁，其中最后三跨采用单箱单室变截面箱梁连续钢构(72m+130m+72m)，控制断面梁高：中支点处8m，边跨直线段及主跨跨中处3m，箱梁横截面为单箱单室直腹板，箱梁顶板宽度为12m，底宽为6m，主墩截面为6× 4.8m，0#块长12m，箱梁单侧悬出3.6m。

变截面箱梁采用挂篮悬臂浇筑施工，0#块采用墩顶安装三角托架现浇法浇筑施工，该桥共4个0#块，为能迅速便捷地完成对0#块托架的预压工艺，缩短预压周期，降低施工成本，对常规的堆载预压方法进行了改进与调整，采用千斤顶施加反力的预压方法，验证托架的安全稳定性及变形值。

2　0#块托架设计

0#块托架采用三角形牛腿方案，牛腿采用稳定性较好的三角形结构，为使各杆件受力均匀，采用45°等腰三角形，各杆件全部采用双槽钢对扣型式，杆件间连接采用20mm厚钢板焊接，其中水平杆件采用40c槽钢，主要是考虑和设计图纸中合拢劲性骨架同材，其它杆件型号通过计算，稍提高一个型号。

三角形托架通过在墩顶部位预留的孔道穿设精轧螺纹钢筋张拉锚固，同时墩顶相应部位预埋锚板和托架焊接加强，单侧对称布设三榀三角形托架，经验算能够保证桁架的安全储备系数在1.5以上，如图1所示。

3　0#块托架预压的作用

由于托架的变形对0#块混凝土质量和梁体线形产生至关重要的影响，在三向预应力及支点反力作用下，0#块处于复杂的应力状态,支架的不均匀变形使支点附近的底板、肋板的应力集中现象。因此,必须通过预压来减小支架变形，防止混凝土开裂，改善梁体线形；同时亦可检查托架结构安全，防止事故发生。

图1　0#块托架布设侧面图

4　预压方案分析

传统的预压方法采用的是配重堆载预压法，一般有砂袋预压、钢材预压、水箱预压，若采用以上方法，则需考虑以下问题：

(1)堆载重量太大，需要的材料多，如采用砂袋预压，需550m3砂子和1万多个编织袋；采用钢材预压，需提前准备约800t钢材；采用水箱预压，需800t水及相应的水箱。

(2)配重堆载过程费工费时，根据高空塔吊作业功率推算，每吊一次所需时间平均为15min，吊重约为2～3t/次，可知800t重物堆卸共需5～8天时间(未考虑其它因素)，整体周期约需10天，相对较长。

(3)采用堆载预压增加施工成本，考虑材料费及人工费，采用砂袋预压，需投入约8万元，采用钢材预压需积压资金约180万，采用水箱预压需投入5万元。

(4)堆载预压安全性较差，如采用砂袋预压，受天气影响较大，雨天易造成超载预压，且堆放高度过高易造成斜塌；采用水箱预压，由于水压相当大，水箱必须有足够的强度和刚度，否则易产生水箱破损。

经仔细研究分析支架的受力特点及结合现场实际情况，提出了反力预压方案，有效解决上诉存在的不利因素，即在0#块托架上设置千斤顶反压架，利用千斤顶张拉预埋在承台上32mm精轧螺纹预应力筋进行超载1.2倍张拉加载，预压变形稳定后(不少于24h)测定托架的变形量，计算出托架各点的弹塑性变形，检验托架的承载能力，为立模标高提供依据，如图2所示。

图2　0#块托架反力预压布设图

5　预压方案的实施

5.1预压前准备

(1)承台精轧螺纹钢筋预埋

主墩承台浇筑时，墩纵向两侧双排对称埋设精轧螺纹钢筋，每排4根共16根，埋设位置为相邻托架间中线正下方，根据箱梁单侧悬出长度，计算出精轧螺纹钢筋按72cm/根纵向等间距埋设，预埋深度大于1.5m，底部设置相应的锚具,预压前检查预埋是否稳定，抽取数根模拟试拉。

(2)托架荷载的计算

经计算，西浦大桥0#块单侧托架所受荷载约为334.78t，主要考虑箱梁自重、模板自重、施工人员、施工料具堆放、运输荷载、倾倒混凝土时产生的冲击荷载、振捣混凝土产生的荷载、托架材料自重等，即单侧托架承受总荷载为3280.84kN，平均每根精轧螺纹预压加载3280.84/8=410kN，另根据设计要求托架必须按不小于施工总重量120%进行充分预压，以消除弹性变形，120%加载为410×1.2=492kN。

(3) 0#块托架检查验收

托架按厂家设计进行拼装，检查三角形托架与墩间预留孔道穿设精轧螺纹钢筋的锚固情况，检查托架与预埋钢板件之间焊接质量等。

(4)张拉设备检验校定

检查设备标定情况，依据标定的回归方程计算出各级各千斤顶加载的油表读数。

(5)反压构件加工

反压构件主要材料为型钢，根据构件受力要求，选择合适的型钢制作反力架。

5.2设备安装

(1)安装受压梁

受压梁采用I40a型钢双拼横铺在已搭设好的0#块托架上，采用钢筋将型钢焊接成整体，确保整体稳固，同时按照72cm/道等间距铺设，以确保力传递至支架上相对均匀。

(2)安装千斤顶、限位板和精轧螺纹钢。

(3)设置观测点：每榀托架在前、中、后各设3处共18点观测点，如图3所示。

图3　观测点布设图

5.3预压及观测

5.3.1预压及观测步骤

为使整体受力均匀，采用8台千斤顶对称同步同时加载，按预压吨位分别对称张拉相应的精轧螺纹钢筋，使其按25%、50%、75%、100%、120%五级荷载进行加载，具体方法：

(1)加载前先测量出各观测点标高H0，然后开始加载，先按四级进行加载，每级加载为预压荷载的25%，每级全部加载到位后测量各观测点标高H1～H4。

(2)加载至120%荷载时，测量出各观测点标高H5。

(3)当变形稳定后，即120%加载完成后6h、12h、24h，分别测量各观测点标高，变化稳定后便可进行卸载，卸载后测量各观测点标高H6。

(4)根据测出的各观测点各阶段的标高，计算出0#块托架系统弹性变化值及非弹性变形值,即弹性变化值f1=H6-H5，非弹性变形值f2=H0-H6。

5.3.2预压过程注意事项

(1)预压选在晴天进行，加强临边防护，操作人员相关安全防护用具应佩戴到位，确保高空作业施工安全。

(2)张拉顺序:先中间后边缘每侧4个点作为一组对称施加张拉力。

(3)加载过程应尽可能模拟混凝土的分层浇筑状态,确保分级对称加载,避免支架受较大的不对称外力。

(4)为防止由于工艺和设备原因而导致有效预应力的损失，6h、12h、24h观测前应对各杆件进行补张拉。

(5)加载24h后，预压沉降量观测平均值相差不大于1mm时，认为支架预压以达稳定，可以卸载，卸载后再测量标高。

(6)在整个加载过程中，派专人观察支架变形，如果支架变形过大或在分级加载中通过测量出标高变化过大，应立即停止加载，说明托架稳定性不符合要求，及时通知厂家更换托架。

5.4观测记录

观测记录见表1。

表1　观测记录表

5.5观测数据分析

根据观测记录表，可知最大弹性变形为5mm，平均弹性变形3.3mm，弹性变形量与理论计算值较为吻合，且上述结果均小于规范要求的L/400=3600/9=9mm，故托架的承载力能够满足施工要求。

6　结语

(1) 0#块施工后经第三方监控单位监测，结果显示桥面标高符合设计规范要求，检查顶板、腹板外观，均未发现裂缝，底板线性符合设计要求，说明托架反应力预压的施工技术是可行的。

(2)本工法与堆载预压相比，缩短预压周期，克服0#块大吨位预压难度，且可操作性强、安全可靠，可利用工地现有的相关张拉机具设备，不需要另行投资，经济适用。

参考文献

[1]TB10002.2-2005,铁路桥梁钢结构设计规范[S].

[2]GB/T700-2006,钢结构设计规范[S].

[3]JTGD60-2004,公路桥涵设计通用规范[S].

[4]吴成明.杨文忠.连续箱梁0#块反力预压施工方法[J].江西建材，2013(2).