深水高墩托架及挂篮预压施工技术研究

缪为刚

（中铁十六局集团第二工程有限公司，天津市300162）

深水高墩托架及挂篮预压施工技术研究

缪为刚

（中铁十六局集团第二工程有限公司，天津市300162）

为了对托架及挂篮的强度、刚度和稳定性进行评价，验证托架及挂篮的安全性，并获取托架及挂篮在荷载作用下的弹性变形及非弹性变形数据，需对托架及挂篮进行预压试验。以沱江特大桥托架及挂篮预压施工过程为例，对深水高墩下预压方案进行比较分析，介绍预压优化方案及施工技术，总结了一些具有实际工程意义的结论，以供类似工程参考。

锚固端安装；托架预压；挂篮预压

0 引言

一般预压采用砂袋堆载、混凝土预制块堆载、钢筋堆载、水袋堆载等预压施工工艺，但是托架及挂篮在深水高墩的情况下，用堆载预压的施工工艺，预压材料运输、吊装困难，工作量大，工作时间长，且高空中作业安全风险大。以沱江特大桥托架及挂篮预压为例，优化预压方案，采用反力式张拉预压的工艺，达到对托架及挂篮的强度、刚度和稳定性验证的目的。

1 工程概况

沱江特大桥工程为“成都经济区环线高速公路简阳至蒲江段”的控制性工程，位于四川省简阳市猫猫寺水利枢纽上游1.1km处，横跨沱江。桥区河段水域较宽、水流平缓，水流流态良好，常年水深11 m。桥梁全长1 239 m，其中主桥跨越沱江航道，主墩采用双薄壁实体桥墩，主墩墩高32 m。

主桥上部采用70 m+130 m+70 m预应力混凝土双箱室连续箱梁。0#节段与主墩固结。采用单箱双室直腹板断面，顶面设2%横坡。两端设横隔板，中间留有人洞。箱梁顶宽18.25 m；底宽12.25 m；翼缘板宽3 m，腹板高8 m。箱梁0#块梁段总长10 m，方量673.03 m3，重1 750 t。

2 托架预压

2.1 预压荷载计算

托架为0#节段的施工承重体系，预压时按0#节段施工荷载的120%并按混凝土分区重量进行荷载控制。箱梁0#块梁段总长10 m，方量673.03 m3，重1 750 t。

根据实体混凝土结构荷载分布，通过式（1）计算，将各预压区间实体混凝土结构荷载转化为线荷载[1]。

式中：qi为预压区间线荷载；Y混凝土为钢筋混凝土容重；S为各预压区间上方箱梁结构横截面面积。

计算结果见表1。

2.2 预压方案

托架预压施工工艺流程见图1。

（1）预压点位确定：根据实体荷载布置，将箱梁结构（顶板及底板、腹板、翼缘板）的均布荷载转化为多个集中荷载作用于支架上，按多个集中力对支架产生的弯矩及剪力与实际荷载对支架相应位置产生的弯矩和剪力相同的原则进行布载。支架反力式预压范围为墩边1.5 m下部三角托架。托架预压荷载按该部分箱梁自重（165 t）计算，其中墩顶及中间部分混凝土不计入本次反力式预压。考虑将预压荷载转化为8个集中荷载布设于支架上，以墩身为中心，在大小里程两侧0#块支架纵向主梁上各布设4个预压点位，见图2。

（2）荷载转换计算：根据顶板及底板、腹板、翼缘板的结构投影划分预压区间，以墩身为中心，大小里程两侧各划分为4个预压区间。大小里程两侧墩身外1.5 m段荷载为165 t，每个预压区间荷载为41.25 t。

（3）预压点位张拉力计算：

本方案采用4台450 t千斤顶，每次对对称4个加载点加载，第一次对1#、3#、1‘#、3’#进行加载，保证同步作业；第二次对2#、4#、2‘#、4’#进行加载。分4级进行，即50%、80%、100%、120%。每次加载持荷1 h，满载后持荷6 h[2]。

表1 0#块重量表

图1 托架预压施工工艺

图2 预压点位分布示意图（单位：mm）

（4）钢绞线选定及锚固端安装见图3。

a.每个预压点布设一束钢绞线。以钢绞线理论张拉力的70%作为实际受力控制的上限，根据计算确定每束钢绞线需6根。

b.钢绞线下料长度为支架总高度、钢绞线锚固端长度、张拉端长度之和。张拉端长度根据千斤顶确定。

图3 钢绞线及锚固端安装

c.根据反支点预压点位，对钢绞线下端锚固系统进行安装及编号，钢绞线下锚固点在承台预埋32 mm的精轧螺纹钢上。

钢绞线下端锚固系统荷载计算：

32 mm精轧螺纹钢锚固力F=2 400 N；

预压区间荷载N=9.8 N/mm2×41.25 t×120%= 485.1 k N；

承台共锚固8根32mm精轧螺纹钢，单侧共4个锚固点与预压点位对应，F=2 400 k N＞4×485.1 k N= 1 940.4 k N；

d.钢绞线上锚固点采用双拼40工字钢作为横分配梁。

（5）分级张拉、持荷、卸载：

a.分四级张拉，按每个点张拉力的50%，80%，100%，120%进行加载。

b.每级荷载持荷1 h，张拉到设计值后持荷6 h，根据设置的高程观测点，专人在现场观测支架变形情况。

c.持荷6 h支架达到稳定不再出现形变后，分级卸载，进行变形观测。

d.张拉顺序为4台千斤顶同时对单侧4个预压区间同时加载，第一次对1#、3#、1‘#、3’#进行加载，保证同步作业；第二次对2#、4#、2‘#、4’#进行加载。

（6）支架变形监控测量及数据分析：

托架加载前，设置测量控制点，并监测记录各监测点初始值标高（H1）。

然后进行加载，每级加载、卸载均要对沉降点进行观测，每次观测均对应各点作好记录。根据各级加载、卸载测得的变形数值，汇出沉降曲线，并分析支架变形数据。

加载完成并待沉降稳定后测出个控制点的标高（H2）。

卸载后测出相应控制点的标高（H3）。

由以上观测结果可计算出托架的变形值：

非弹性变形δ0=H1-H3=2 mm＜4 mm

弹性变形δ1=H3-H2=4 mm＜12 mm

本此预压的总变形量均满足设计及规范要求，托架强度、刚度稳定性得到验证。

3 挂篮预压

3.1 挂篮荷载计算

1＃块节段长3 m，混凝土方量为94.41 m3，重246 t，浇注混凝土期间的施工荷载拟按4 t计，共计250 t；一个挂篮采用4个油顶张拉底模均布受力，即每个单顶受力62.5 t。

承台锚固点与挂篮锚固点夹角为2°，桥墩高32 m，水平分力N=62.5×9.8×sin2°=18.375 k N，可以忽略不计。

3.2 预压方案

挂篮预压施工工艺流程同上。

挂篮预压（见图4）的预压点位布置，荷载大小，锚固方式与托架预压基本一致，本次挂篮预压的弹性变形为5 mm，非弹性变形3 mm，远小于挂篮最大变形20 mm，满足挂篮设计要求[3]。

图4 挂篮预压

4 结论

深水高墩托架及挂篮预压存在堆载材料运输吊装困难，工期较长，安全风险高，通过模拟荷载分布，在承台预埋精轧螺纹钢作为对应的锚固端，采用钢绞线进行张拉预压，达到检验托架及挂篮强度、刚度、稳定性的目的，此种方法操作简便，工期短，成本低，对以后类似施工有借鉴意义。

[1]铁建设﹝2010﹞241号,高速铁路桥涵工程施工技术指南[S].

[2]毛鹏.公路施工手册[M].北京:人民交通出版社,2000.

[3]JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范[S].

U445.4

B

1009-7716（2017）06-0189-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.056

2017-03-28

缪为刚（1978-），男，江苏盐城人，高级工程师，从事工程管理工作。