预应力混凝土连续梁支架、挂篮反力预压施工技术

陈红宝，吴红波

（河南长城铁路工程建设咨询有限公司，甘肃 武威 733200）

0 引言

预应力混凝土连续梁施工中，0#块、现浇段及挂篮施工时，对模板和支撑系统预压是必不可少的一道重要工序。目前，预应力混凝土连续梁堆载预压一般采用混凝土预制块、水袋、土袋、钢筋等进行堆载预压，传统施工方法吊装时间长、安全系数低、资源浪费大，对工程整体施工工期有较大影响。因此，优化连续梁预压施工工艺，成为亟须解决的工程课题。富强堡特大桥跨G312 国道（60+100+60）m 连续梁，主跨100 m 连续梁梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁。箱梁顶宽12.6 m，箱梁底宽7 m；0#梁段长度14 m，一般梁段分成2.50、2.75、3.00、3.25、3.50、4.00 m，合龙段长2 m，边跨现浇段长9.75 m；顶板厚度63.5～38.5 cm、38.5～63.5 cm，按折线变化，底板厚度80～120 cm、120～80 cm，按折线线性变化，腹板厚80～60～100、100～80～60 cm，按折线变化；全联在端支点、中支点共设5个横隔板，隔板设有孔洞，供检查人员通过［1］。

1 连续梁传统堆载预压与反力预压的区别

（1）传统预压方法一般采用配重材料对支架、挂篮进行堆载，通过材料自重对支架、挂篮施加应力，从而得出支架、挂篮的弹性变形量和消除非弹性变形。传统的预压施工需制作、倒运大量的配重材料，吊装至支架、挂篮平台，预压完成后材料吊装、倒运走。如按预压质量200 t 计算，每个预制混凝土块1 t，两侧平衡预压，则需要400个预制块。安拆过程耗费大量的人力物力，且运输不便，循环利用率低，周期长，材料浪费严重，挂篮平台面积有限，堆载越高危险系数越大，同时预压质量精度难以控制。堆载施工过程中，极易造成观测点被掩埋或破坏，导致变形量无法有效地进行测量，不能真实反映预压的真实情况，无法给模板预拱度提供真实的参考数据，导致连续梁底线形不平顺，标高不准确。

（2）反力预压是采用千斤顶、油表、分配梁进行操作，施工工艺简单，质量精度易掌握，与传统堆载相比，优点有以下几点。

1.1 施工速度快

连续梁反力预压施工采用千斤顶、油表进行操作施工，反向预压速度在1～3 min 即能达到设计荷载的60%、100%、120%，比常规混凝土预制块堆载、钢筋、钢绞线等材料吊装堆载节省1～2 d。

1.2 降低施工安全风险

连续梁反力预压施工，最大限度地减少了塔吊起重机、汽车起重机的吊装施工作业，降低了施工人员在起重机大臂下的作业时间和劳动强度，从而大大降低了人员及设备的施工安全。

1.3 降低工程造价

连续梁反力预压施工，根据荷载大小进行受力计算，仅需预埋几根精轧螺纹钢或φ15.2 mm钢绞线，加工2道工字钢梁，利用连续梁已有张拉设备即可完成预压，施工完成后工字钢也可以重复利用。而传统堆载预压需要提前预制混凝土块，每块按照1～2 m³混凝土计算，须浪费150～200 m³混凝土。两者相比，反向张拉减少了物资材料不必要浪费，有效降低了工程造价成本。

1.4 预压数据真实

连续梁反力预压施工由千斤顶油缸顶进分配梁，进一步将力传递到吊杆，再由吊杆传递到上分配梁，分配梁均布于支架、挂篮上。在支架、挂篮顶面上无任何杂物，有效保证观测点位置不会造成破坏，无障碍物阻挡监测视线，确保数据及时连续施测。

1.5 标准化文明施工

连续梁反力预压施工，除却了混凝土预制块、钢筋、钢绞线等材料的运输和现场存储工序，降低了施工人员使用数量，减少了现场材料临时堆放及人员管理，降低了对连续梁施工现场的管理难度，更有效地做到标准化文明施工。

2 连续梁反力预压施工工艺

2.1 支架预压

现场根据连续梁0#块、直线（现浇）段长度以及堆载质量，由设计院或有资质第三方单位进行验算，得出钢绞线或精轧螺纹钢预埋根数及间距，并形成设计图。在承台施工过程中，按照设计图纸进行布置预埋钢绞线或精轧螺纹钢，并对预埋件进行加固，防止混凝土浇筑时出现移位。

当支架搭设至调节架Ⅰ16 斜杆后，对支架进行120%荷载预压。其目的为消除支架加载后的非弹性变形，并测定支架的弹性变形值，为立模时提供依据［2-6］。

支架下部利用钢管、分配梁，上部采用工字钢三角架，组成组合式支架体系。钢管柱采用钢管φ630 mm×10，横桥向布置4 根；纵桥向左右合计4 排；钢管柱上部采用横向分配梁双拼HM588×300；分配梁双拼HM588×300 上布置三角形调节架，采用I40 分配梁与I16组成的三角架，纵桥向分配梁采用I40，立杆和斜杆采用I16。三角架上部布置间距为15 cm 的方木10 cm×10 cm，模板采用1.8 cm竹胶板。主跨100 m连续梁在承台施工时预埋好底部φ32 mm 精轧螺纹钢（PSB830），预压前将精轧螺纹钢与工钢和千斤顶临时固定［3］。

计算连续梁0#块单侧作用在支架上的总预应力值，采用下部加压双拼HM588×300 分配梁的方式，提高了操作的安全稳定性。为防止支架上部在受力后型钢之间出现滑动，施工时型钢之间接触部位采取电焊连接，卸荷块与钢管、主梁与卸荷块、分配梁与主梁之间施焊时满焊、围焊。各工序准备就绪后，检查张拉设备状态是否正常，计算出每阶段张拉应力，通过回归方程得出油表读数，进行施作反压施工。以0#块为例：千斤顶施加应力通过吊杆直接作用在分配梁上，分配梁将应力传递至连续梁支架纵向分配梁，在施加应力过程中，通过力传递使纵向分配梁（I40）均匀受力，再由纵向分配梁传递至支架横向主梁上，主梁将作用力传递至螺旋钢（钢管柱φ630 mm）上，螺旋钢将力扩散至基础上；又因基础的反作用力，从而得出钢架、基础的弹性变形和非弹性变形数据。预压示意见图1。

图1 预压示意图

2.1.1 预压前的准备

预压施工前必须全面检查支架的搭设情况是否符合设计和规范的相关要求，要重点检查支架连接焊接和腹板加强情况。

连续梁在承台施工时预埋好底部φ32 mm 精轧螺纹钢（PSB830），预压前将精轧螺纹钢（预应力钢绞线）与工钢和千斤顶临时固定。

2.1.2 支架的观测

（1）支架预压时要全程观测支架的压缩变形和沉降。

（2）观测点的布置示意见图2，每个0#块支架布置12 个测点，每个断面在箱梁底板中、两侧腹板设置观测点3个。

图2 主跨100 m连续梁0#块支架预压观测点布置示意图

（3）预压总荷载为0#段箱梁自重的1.2 倍，预压施工时采用三级加载，分别为0#段箱梁自重的60%、100%、120%，各级加载后静停1 h 测量竖向变形，当变形稳定后，即加载120%后每1 h 测量一次每个测点变形值，加载后静停24 h 后进行卸载施工，开始分级卸载并逐级观测弹性变形值［4］。

（4）卸载完后重新复测支架观测点，整理数据，即完成支架预压的施工。根据观测数据，得出本跨支架的预拱度值。根据测量的数据重新调整底模标高，开始立模绑扎钢筋。

2.2 挂篮预压

2.2.1 挂篮堆载反力支架预埋

在0#块浇筑前，在0#块腹板端部预埋三角反力支架钢板，钢板厚度、锚固筋规格、型号、长度、应按照设计图进行施工，埋设位置要求准确、固定牢固。混凝土浇筑施工时，重点观察预埋钢板，防止出现移位现象。

2.2.2 挂篮拼装

（1）连续梁挂篮采用菱形挂篮，（60+100+60）m连续梁0#块长度为14 m，在0#块上拼装挂篮时采用连体挂篮，确保挂篮操作空间。挂篮拼装布置示意见图3。

图3 挂篮拼装布置示意图

（2）挂篮围护设有主桁通道、底篮侧向通道、前上横梁侧面围栏、后下横梁修饰平台。

（3）挂篮拼装流程：轨道安装→主桁架前支点、后锚点安装→主桁架安装→前横梁安装→吊杆安装→底模安装→侧模安装→内顶模安装。

（4）挂篮模板安装在挂篮安装的过程中同时进行，该连续梁挂篮模板全部采用钢模板，挂篮模板加工节段长度为4.3 m。

（5）挂篮模板面板6 mm 钢板，边框及肋板12 mm钢板，横楞采用［8#槽钢，挂篮桁架采用［8#槽钢组焊。拉杆采用φ25 mm 精轧螺纹钢，水平间距120 cm，竖向间距150 cm。

（6）挂篮模板具体安装步骤：底模分配梁安装→外侧模安装→底模安装→内侧面安装→内顶模安装。

（7）模板安装设备主要采用汽车吊进行吊装，人工配合进行施工。

2.2.3 挂篮反力预压

在挂篮底模调节杆安装完成后，进行荷载试验以测定挂篮的实际承载能力和梁段荷载作用下的变形情况，测取挂篮自身的弹性变形和非弹性变形值，作为悬臂梁段立模时的参考数据。挂篮荷载试验取值为施工中挂篮受力最大的梁段荷载1.2 倍进行等效加载，测定荷载作用下挂篮产生的挠度，为悬臂施工的线形控制提供可靠的依据。

（1）预压方法。加载预压采取反压法，该连续梁挂篮施工混凝土最重节段为4#块，质量为159.4 t。千斤顶下放双拼HM588×300 横向分配梁，通过双拼HM588×300 横向分配梁作用于下部14 根纵向分配梁，再将力传递至上下横梁、后横梁，使梁底面全面进行预压受力（见图4）。

图4 反压法预压断面示意图

挂篮预压按60%、100%、120%分级加载预压，换算为千斤顶推力为956.4、1 594.0、2 222.2 kN，对应每级加载完毕1 h 后，测量挂篮变形值，测点布置在前后支点、上下横梁、后横梁等部位的两侧及中部相应位置，全部加载完毕后，每隔1 h 测量1 次测点变形值，连续预压4 h，当最后测量时间段的2 次变形量之差小于2 mm时即可结束［4］。卸载时也应分级卸载，并测量变形。根据加、卸载实测数据，绘制各测量点位的加、卸载过程变形曲线，通过分析计算挂篮在各阶段荷载作用下的变形值。

（2）测点布置。测点布置在前后支点、上下横梁、后横梁等部位的两侧及中部相应位置，具体见图5。

图5 反压法预压测点布设示意图

3 反力预压质量安全控制要点

3.1 支架反力预压质量安全控制要点

（1）连续梁施工前，应按照规定编制《连续梁专项施工方案》，专项施工方案应当由施工单位技术负责人审核签字、加盖单位公章，组织召开专家论证会，进行专家论证时，须对反向张拉计算书及安全措施进行论证。专项施工方案经论证后通过，施工单位应当根据论证报告修改完善，并经相关单位负责人签字审批后方可实施。

（2）预埋精轧螺纹钢（钢绞线）时，要认真按照设计图检查预埋件加强钢筋布置情况，检查预埋件垂直度、间距等情况，防止精轧螺纹钢因受力不垂直而导致剪切破坏。

（3）预压前，要认真全面的检查支架搭设情况，对未按规定搭设的要及时更正。支架检查时要重点检查钢构件的焊缝情况。

（4）预压前，检查千斤顶、油表对应情况及设备性能情况，保证施工正常开展。重点检查千斤顶安装情况，千斤顶严格按照图纸要求进行布置。千斤顶不居中，分配梁会产生不平衡弯矩，从而使精轧螺纹钢受剪切力，导致精轧螺纹钢出现折断。

（5）检查上分配梁与支架的密贴情况。因分配梁与三角支架直接进行接触，有一定的倾斜角度，导致分配梁底须加设楔形块进行支垫。楔形块与三角支架、分配梁要求密贴，焊接牢固。确保张拉过程中，分配梁、支架的稳定。检查吊杆的规格、垂直度、间距、螺母连接情况，防止出现断裂、脱落等现象。

（6）预压荷载严格控制分级加载，不能使支架偏心受压或受较大的集中荷载。

（7）预压时对沉降进行连续观测，支架由专人看守，如有异常，立即报告现场负责人并停止加载。

（8）在施工过程中，严禁非施工人员进入施工现场，在持荷预压过程中，严禁人员进入危险区域。

（9）测点要固定，用红油漆提前做好标识，专人负责对水准点位置进行保护，沉降观测仪器为专用精密仪器，要专职测量人员负责，不能随意更换测量人员，防止出现人为误差，测量数据要求真实、记录及时。

（10）高空作业，施工人员进入现场一律戴好安全帽，严禁施工人员高空抛物，支架四周用栏杆做好临边防护。

（11）支架四周要有明显的警示标志，尤其是旁边有车辆通过，要防止车辆对支架的撞击。

（12）各预压点同时张拉。

3.2 挂篮反力预压质量安全控制要点

（1）控制0#块钢板预埋施工质量，确保位置准确、宽度、厚度满足设计要求，三角支架与之焊接质量，焊缝应饱满，严禁出现烧伤、焊瘤、咬边、夹渣等现象发生。

（2）分配梁（双拼HM588）与挂篮底模板要求密贴，严禁出现变形，保证受力均匀，保证其稳定。

（3）张拉设备使用前进行检查，确保使用性能良好，且须经相关部门（有资质单位）检定并出具检定报告，保证张拉数据真实有效。

（4）反力预压前，检查挂篮杆件连接情况，螺母按照规范要求设置双螺母并紧固，吊杆连接套筒要居中设置，吊杆（吊带）要求垂直，严禁倾斜、变形，吊杆（吊带）严禁出现破损、开裂。

（5）反力预压前，检查千斤顶位置布置情况，千斤顶应位于三角反向支架焊接支点处，位置要求居中，防止因偏压导致千斤顶失稳。底分配梁与模板要求密贴，确保挂篮能均布受力。

（6）张拉前，采用水准仪对各个观测点进行初始数据测量，并形成记录，数据要求实测实量。

（7）预压荷载严格控制分级加载，不能使挂篮偏心受压或受较大的集中荷载。

（8）预压时对沉降进行连续观测，并及时形成记录。支架由专人看守，如有异常现象，立即报告现场负责人并停止加载，进行检查，消除隐患。

（9）在施工过程中，严禁非施工人员进入施工现场，在持荷预压过程中，严禁人员进入危险区域。加载严格按照规范要求进行静停，静停期间对反压张拉数据进行观测，出现掉压现象，及时进行补压，保证荷载满足要求。

（10）反压完成后，按照规范要求进行静停，满足要求后进行卸载施工，卸载按照张拉顺序进行卸荷施工，每级卸荷完成后，对挂篮观测点进行测量，读取数据，方便计算弹性变形量。

4 结束语

新建兰州—张掖三四线铁路中川机场—武威段（不含新乌鞘岭隧道）站前工程富强堡特大桥跨G312国道（60+100+60）m 连续梁通过反向对支架、挂篮预压施工，验证了连续梁堆载预压的可操作性、可实施性。为连续梁支架、挂篮预压施工工艺改进提供了宝贵的经验。通过反向预压施工，同时也发现了不足情况：

（1）反向预压未能对挂篮翼板荷载进行有效的加持；

（2）未能严格的计算钢绞线（精轧螺纹钢）自身长度在张拉施工中因张拉力而产生的伸长值及力损失；

（3）未能严格的计算出分配梁（HM588）在张拉力传递过程中的自身弹性变形量。