超百米高墩连续刚构桥0号块支架反力法预压技术

王海军 王朋飞 中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司

1.工程概况

卧龙沟3号特大桥是临夏双城至达里加（甘青界）公路土建工程之间的一座超高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁，跨径布置：（75+3×140+75）m，主墩高度达153m。

0 号块箱梁为单箱单室结构，长11 m，中心高度8.2 m，顶板宽12.75 m，底板宽7 m，横隔板厚70cm，腹板厚75cm，混凝土总方量337.5m3。

0 号块支架设计采用三角牛腿型式，在墩顶大小里程各设2组，其上设置卸荷块、主横梁、主纵梁、分配梁。

由于主墩高153m，主梁0号块支架常规预压工艺不适用，特采用在墩顶预埋钢板、并安装装配式反力架进行预压的施工方法。

2.构造设计和施工特点

2.1 装配式反力架构造

装配式反力架由墩顶埋件、立体反力桁架、上下耳板、连接轴、上分配梁组成；反力桁架采用贝雷梁结构，铰结于桥墩顶端并悬臂挑出墩身，反力桁架底端固接有第一应力分配梁组，0#块支架上端设置有第二应力分配梁组，第一应力分配梁与第二应力分配梁组之间设置液压千斤顶。单个墩顶设置两组，分别对应0号块支架牛腿。施工时，墩顶两侧支架同时加载，利用上下分配梁将千斤顶顶力作为预压荷载传递至0号块支架及墩顶预埋件。

表1 反力架恒载受力计算表

2.2 施工特点

（1）反力架与墩顶埋件通过销轴连接，拆装方便；（2）反力架提前制作加工，整体吊装，安全高效；（3）反力架及千斤顶可周转使用，减小投入；（4）采用智能液压千斤顶施加反力，可实时观测预压数据，保证预压精度。

3.反力架受力计算分析

3.1 荷载分析

（1）恒载计算。具体参数见表1。恒载主要为支架自重及加载反力，最大加载力为0号块混凝土自重的1.2倍，混凝土容重按26kN/m3考虑。加载过程分别按0#块悬臂自重的60%、100%、120%分别进行三级加载。

经计算，分级加载重量为标准值832kN的60%、100%、120%；加载过程中，左右两侧平衡加载，T构两端同时在同一位置加载。

（2）活载计算。活载主要为风荷载，分别对工作状态风荷载和非工作状态最大风荷载进行分别计算，以本项目为例：

①工作状态：风速：V=13.8m/s；则风荷载标准值参考下式（1）进行计算：

式（1）中，μs、μz—风荷载体型系数、风压高度变化系数；W0—基本风压，kPa，参照式（2）计算。

经计算，工作状态基本风压为0.119kPa；型钢构件风荷载标准值为0.256kPa。

②非工作状态。校核风速：V=28.2m/s，带入上式（1）、（2）可得：基本风压为0.497kPa，型钢构件风荷载标准值为1.069kPa。

3.2 工况分析

考虑最不利工况，即两侧同时反压工况。

3.3 荷载组合

考虑两种荷载组合形式，即标准组合和基本组合。本计算除施工荷载、风荷载和其它荷载视为活载以外，其余荷载如支架自重、钢筋混凝土重力荷载、模板荷载等均视为恒载。荷载组合形式如下：标准组合=∑恒载+∑活载；基本组合=1.2∑恒载+1.4∑活载。

以上组合中，标准组合用来评价结构刚度指标，基本组合用来评价结构强度和稳定性指标。

3.4 计算结果

0号块反压支架按最不利工况考虑，具体计算结果为：

构件（Q235）：最大组合应力Smax=208MPa＜215MPa；

最大变形f=9.78mm＜26.3mm。

因此，支架整体计算主要构件强度、刚度均能满足设计及规范要求。

4.支架预压施工

为了保证0号块的施工安全，在支架搭设完成后进行反力预压，以检验支架各部分的承载能力及受力变形情况，消除支架的非弹性变形，测量出支架弹性变形作为调整立模标高的参考，同时通过支架主要杆件的挠度变形情况，对支架的安全性进行整体评价。

根据现场实际施工情况，对0#块预压反力架安装施工方法、控制要点进行介绍：

4.1 预埋件加工

0#块支架预埋件由锚筋、锚板、连接套筒、连接螺栓组成，钢板均采用Q235B型钢材。连接套筒采用40Cr锥形套筒，连接螺栓由45#钢M24螺纹杆以及4.8级M24螺母组成。

预压反力架预埋耳板由锚筋、锚板、耳板做成，锚筋采用φ25mm钢筋，锚板采用25mm厚钢板，预埋前加工成成品组合件，钢板均采用Q235B型钢材。

4.2 墩顶预埋耳板

墩身封顶施工时测量人员测放出锚筋位置，施工人员将锚筋安装于测放出的位置，同时将锚筋与墩身主筋焊接牢固，保证预埋耳板位置不会偏，预埋时以避免耳板和竖向预应力的干扰，合墩柱模板浇筑墩身混凝土，在浇筑至预埋件位置时注意减慢浇筑速度，振捣的时候避免扰动锚筋。

4.3 0号块支架安装

墩身封顶拆模后爬模拆除前，先将预埋锥形螺母清理干净，然后将外部钢板连接好对中定位后采用螺纹杆及双螺母进行固定，或者待爬模拆除完成后，安装临时操作平台，利用塔吊将组合件吊运至现有墩身施工操作平台，紧固完成后安排专人进行检查验收，合格后方可进入下道工序，然后通过坡口焊焊接的方式安装三脚架，焊接的时候注意牛腿之间相对较平整，焊接好以后通过测量标高算出卸荷块高度，进而安装卸荷块、主横梁，主横梁安装以后待预压。

4.4 反力架安装

反力架安装前先将做好的预制盖板进行封顶，保证墩顶有足够的操作空间，将单片反压桁架吊至墩顶与预埋耳板进行销接安装，安装好后上好安全销，同等方法安装另一片桁架。

4.5 智能千斤顶安装

0 号块支架及反力架安装好后进行千斤顶安装，千斤顶安装时需先将上下主梁用临时垫块支垫，为千斤顶留出足够的安装空间。千斤顶安装到位后，将千斤顶与桁架用钢丝绳固定，避免受力时千斤顶脱落，最后进行设备控制系统连接并进行调试。

4.6 预压及观测

预压前在0#块支架大小里程两侧主横梁各上布置3个观测点（即横梁1/3、1/2、3/2处）用于过程中预压监测，每侧加载点安排1名测量人员负责记录，加载过程分别按0#块自重的60%、100%、120%进行三级加载。加载过程时要保证千斤顶压力同步，两侧支架平衡加载，最大不平衡重不超过加载重量的30%。每一级加载完成需进行持荷30分钟，测量支架变形数据无明显变化时，继续进行下一级加载预压。加载过程中施工人员均站在墩身顶部观察，并在墩身外围搭设临时防护，避免加载过程中发生危险。

4.7 预压支架卸载及拆除

预压达到设计载荷，每间隔30分钟观测一次支架变形情况，当出现连续观测数据保持基本一致时，即可对支架两侧进行同步分级卸载。卸载完成后，按顺序拆除千斤顶、分配梁，反力桁架。再次观测支架变形值。预压完成后对数据进行分析。算出弹性变形和非弹性变形量，进而达到预压的目的。

4.8 注意事项

施工时所有操作人员必须佩带安全带，加载用千斤顶及压力表必须进行标定，在加载过程中要求详细记录加载时间、压力及位置，测量组作现场跟踪观测。发现异常情况应及时停止加载，及时分析，采取相应措施。如果实测值与理论值相差太大应分析原因后再确定下一步方案。支架卸载后，应对底模表面进行清理，并根据加载后支架沉降量，设置底模预拱度，调整底模标高。

5.结束语

双达项目卧龙沟3号特大桥主墩连续刚构桥8个0号块支架均采用装配式预压反力架进行预压施工，预压施工由常规的7～10d，缩短至1～2d，大大提高工作效率和降低安全风险，为类似工程提供了相关经验。