■康嘉升(福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢公司，福州　350000)

淺析懸澆梁0#塊托架反力預壓技術(shù)的應(yīng)用

■康嘉升
(福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢公司，福州350000)

摘要本文以福壽高速公路西浦大橋工程為實例，對懸澆梁0#塊托架采用反力預壓的施工技術(shù)進行了研究和應(yīng)用，經(jīng)過實踐證明該技術(shù)安全可靠、操作性強，有效縮短預壓周期，降低施工成本，具有較好經(jīng)濟效益和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞托架反力預壓應(yīng)用

1　工程概述

寧德福壽高速A5標段西浦大橋跨域西浦溪，溪谷縱坡小于5°，該橋盤山而設(shè)，左橋長783m，右橋長763m，上部結(jié)構(gòu)均采用PC連續(xù)鋼構(gòu)T梁、變截面箱梁，其中最后三跨采用單箱單室變截面箱梁連續(xù)鋼構(gòu)(72m+130m+72m)，控制斷面梁高：中支點處8m，邊跨直線段及主跨跨中處3m，箱梁橫截面為單箱單室直腹板，箱梁頂板寬度為12m，底寬為6m，主墩截面為6× 4.8m，0#塊長12m，箱梁單側(cè)懸出3.6m。

變截面箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工，0#塊采用墩頂安裝三角托架現(xiàn)澆法澆筑施工，該橋共4個0#塊，為能迅速便捷地完成對0#塊托架的預壓工藝，縮短預壓周期，降低施工成本，對常規(guī)的堆載預壓方法進行了改進與調(diào)整，采用千斤頂施加反力的預壓方法，驗證托架的安全穩(wěn)定性及變形值。

2　0#塊托架設(shè)計

0#塊托架采用三角形牛腿方案，牛腿采用穩(wěn)定性較好的三角形結(jié)構(gòu)，為使各桿件受力均勻，采用45°等腰三角形，各桿件全部采用雙槽鋼對扣型式，桿件間連接采用20mm厚鋼板焊接，其中水平桿件采用40c槽鋼，主要是考慮和設(shè)計圖紙中合攏勁性骨架同材，其它桿件型號通過計算，稍提高一個型號。

三角形托架通過在墩頂部位預留的孔道穿設(shè)精軋螺紋鋼筋張拉錨固，同時墩頂相應(yīng)部位預埋錨板和托架焊接加強，單側(cè)對稱布設(shè)三榀三角形托架，經(jīng)驗算能夠保證桁架的安全儲備系數(shù)在1.5以上，如圖1所示。

3　0#塊托架預壓的作用

由于托架的變形對0#塊混凝土質(zhì)量和梁體線形產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，在三向預應(yīng)力及支點反力作用下，0#塊處于復雜的應(yīng)力狀態(tài),支架的不均勻變形使支點附近的底板、肋板的應(yīng)力集中現(xiàn)象。因此,必須通過預壓來減小支架變形，防止混凝土開裂，改善梁體線形；同時亦可檢查托架結(jié)構(gòu)安全，防止事故發(fā)生。

圖1　0#塊托架布設(shè)側(cè)面圖

4　預壓方案分析

傳統(tǒng)的預壓方法采用的是配重堆載預壓法，一般有砂袋預壓、鋼材預壓、水箱預壓，若采用以上方法，則需考慮以下問題：

(1)堆載重量太大，需要的材料多，如采用砂袋預壓，需550m3砂子和1萬多個編織袋；采用鋼材預壓，需提前準備約800t鋼材；采用水箱預壓，需800t水及相應(yīng)的水箱。

(2)配重堆載過程費工費時，根據(jù)高空塔吊作業(yè)功率推算，每吊一次所需時間平均為15min，吊重約為2～3t/次，可知800t重物堆卸共需5～8天時間(未考慮其它因素)，整體周期約需10天，相對較長。

(3)采用堆載預壓增加施工成本，考慮材料費及人工費，采用砂袋預壓，需投入約8萬元，采用鋼材預壓需積壓資金約180萬，采用水箱預壓需投入5萬元。

(4)堆載預壓安全性較差，如采用砂袋預壓，受天氣影響較大，雨天易造成超載預壓，且堆放高度過高易造成斜塌；采用水箱預壓，由于水壓相當大，水箱必須有足夠的強度和剛度，否則易產(chǎn)生水箱破損。

經(jīng)仔細研究分析支架的受力特點及結(jié)合現(xiàn)場實際情況，提出了反力預壓方案，有效解決上訴存在的不利因素，即在0#塊托架上設(shè)置千斤頂反壓架，利用千斤頂張拉預埋在承臺上32mm精軋螺紋預應(yīng)力筋進行超載1.2倍張拉加載，預壓變形穩(wěn)定后(不少于24h)測定托架的變形量，計算出托架各點的彈塑性變形，檢驗托架的承載能力，為立模標高提供依據(jù)，如圖2所示。

圖2　0#塊托架反力預壓布設(shè)圖

5　預壓方案的實施

5.1預壓前準備

(1)承臺精軋螺紋鋼筋預埋

主墩承臺澆筑時，墩縱向兩側(cè)雙排對稱埋設(shè)精軋螺紋鋼筋，每排4根共16根，埋設(shè)位置為相鄰托架間中線正下方，根據(jù)箱梁單側(cè)懸出長度，計算出精軋螺紋鋼筋按72cm/根縱向等間距埋設(shè)，預埋深度大于1.5m，底部設(shè)置相應(yīng)的錨具,預壓前檢查預埋是否穩(wěn)定，抽取數(shù)根模擬試拉。

(2)托架荷載的計算

經(jīng)計算，西浦大橋0#塊單側(cè)托架所受荷載約為334.78t，主要考慮箱梁自重、模板自重、施工人員、施工料具堆放、運輸荷載、傾倒混凝土時產(chǎn)生的沖擊荷載、振搗混凝土產(chǎn)生的荷載、托架材料自重等，即單側(cè)托架承受總荷載為3280.84kN，平均每根精軋螺紋預壓加載3280.84/8=410kN，另根據(jù)設(shè)計要求托架必須按不小于施工總重量120%進行充分預壓，以消除彈性變形，120%加載為410×1.2=492kN。

(3) 0#塊托架檢查驗收

托架按廠家設(shè)計進行拼裝，檢查三角形托架與墩間預留孔道穿設(shè)精軋螺紋鋼筋的錨固情況，檢查托架與預埋鋼板件之間焊接質(zhì)量等。

(4)張拉設(shè)備檢驗校定

檢查設(shè)備標定情況，依據(jù)標定的回歸方程計算出各級各千斤頂加載的油表讀數(shù)。

(5)反壓構(gòu)件加工

反壓構(gòu)件主要材料為型鋼，根據(jù)構(gòu)件受力要求，選擇合適的型鋼制作反力架。

5.2設(shè)備安裝

(1)安裝受壓梁

受壓梁采用I40a型鋼雙拼橫鋪在已搭設(shè)好的0#塊托架上，采用鋼筋將型鋼焊接成整體，確保整體穩(wěn)固，同時按照72cm/道等間距鋪設(shè)，以確保力傳遞至支架上相對均勻。

(2)安裝千斤頂、限位板和精軋螺紋鋼。

(3)設(shè)置觀測點：每榀托架在前、中、后各設(shè)3處共18點觀測點，如圖3所示。

圖3　觀測點布設(shè)圖

5.3預壓及觀測

5.3.1預壓及觀測步驟

為使整體受力均勻，采用8臺千斤頂對稱同步同時加載，按預壓噸位分別對稱張拉相應(yīng)的精軋螺紋鋼筋，使其按25%、50%、75%、100%、120%五級荷載進行加載，具體方法：

(1)加載前先測量出各觀測點標高H0，然后開始加載，先按四級進行加載，每級加載為預壓荷載的25%，每級全部加載到位后測量各觀測點標高H1～H4。

(2)加載至120%荷載時，測量出各觀測點標高H5。

(3)當變形穩(wěn)定后，即120%加載完成后6h、12h、24h，分別測量各觀測點標高，變化穩(wěn)定后便可進行卸載，卸載后測量各觀測點標高H6。

(4)根據(jù)測出的各觀測點各階段的標高，計算出0#塊托架系統(tǒng)彈性變化值及非彈性變形值,即彈性變化值f1=H6-H5，非彈性變形值f2=H0-H6。

5.3.2預壓過程注意事項

(1)預壓選在晴天進行，加強臨邊防護，操作人員相關(guān)安全防護用具應(yīng)佩戴到位，確保高空作業(yè)施工安全。

(2)張拉順序:先中間后邊緣每側(cè)4個點作為一組對稱施加張拉力。

(3)加載過程應(yīng)盡可能模擬混凝土的分層澆筑狀態(tài),確保分級對稱加載,避免支架受較大的不對稱外力。

(4)為防止由于工藝和設(shè)備原因而導致有效預應(yīng)力的損失，6h、12h、24h觀測前應(yīng)對各桿件進行補張拉。

(5)加載24h后，預壓沉降量觀測平均值相差不大于1mm時，認為支架預壓以達穩(wěn)定，可以卸載，卸載后再測量標高。

(6)在整個加載過程中，派專人觀察支架變形，如果支架變形過大或在分級加載中通過測量出標高變化過大，應(yīng)立即停止加載，說明托架穩(wěn)定性不符合要求，及時通知廠家更換托架。

5.4觀測記錄

觀測記錄見表1。

表1　觀測記錄表

5.5觀測數(shù)據(jù)分析

根據(jù)觀測記錄表，可知最大彈性變形為5mm，平均彈性變形3.3mm，彈性變形量與理論計算值較為吻合，且上述結(jié)果均小于規(guī)范要求的L/400=3600/9=9mm，故托架的承載力能夠滿足施工要求。

6　結(jié)語

(1) 0#塊施工后經(jīng)第三方監(jiān)控單位監(jiān)測，結(jié)果顯示橋面標高符合設(shè)計規(guī)范要求，檢查頂板、腹板外觀，均未發(fā)現(xiàn)裂縫，底板線性符合設(shè)計要求，說明托架反應(yīng)力預壓的施工技術(shù)是可行的。

(2)本工法與堆載預壓相比，縮短預壓周期，克服0#塊大噸位預壓難度，且可操作性強、安全可靠，可利用工地現(xiàn)有的相關(guān)張拉機具設(shè)備，不需要另行投資，經(jīng)濟適用。

參考文獻

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