■陳壽明

(寧德福壽高速公路有限責(zé)任公司，寧德 352000)

1 工程概況

寧德福壽高速公路A3 合同段下馬嶺特大橋跨越省道301 線和曉汾溪，橋梁起點樁號為K20+939.5，終點樁號K21+691.5，橋長752.0m。橋型布置為2×30m 預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)T 梁+(85+155+85)m 預(yù)應(yīng)力砼變高剛構(gòu)箱梁+3×30m 預(yù)應(yīng)力砼剛構(gòu)T 梁+4×30m 預(yù)應(yīng)力砼剛構(gòu)T梁+5×30m 預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)T 梁。四個主墩墩高在72～79m 之間，剛構(gòu)箱梁共設(shè)置有縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力，剛構(gòu)箱梁O#塊高度達(dá)到9.5m，O#塊墩身縱向各懸臂3m。

剛構(gòu)箱梁O#塊施工托架采用鋼結(jié)構(gòu)三角托架，分為主托架與翼緣板側(cè)托架兩部分組成，其中主托架高度為5m，長6m，由I40b、I36b 和I32b 工字鋼焊接而成，側(cè)托架長與高均為3m，由I36b 與I32b 工字鋼焊接而成。

由于墩身最高達(dá)79m，而且受山區(qū)條件地形限制，若采用傳統(tǒng)沙袋堆載等預(yù)壓方式，不僅施工工期長，而且存在高空堆載作業(yè)安全隱患，因此本工程選擇采用反力架千斤頂進(jìn)行預(yù)壓施工。反力架利用現(xiàn)有側(cè)托架加工而成，墩身相應(yīng)位置需要提前設(shè)置預(yù)埋件。

2 預(yù)壓反力架設(shè)計與計算

2.1 反力架結(jié)構(gòu)設(shè)計

預(yù)壓反力架采用現(xiàn)有側(cè)托架進(jìn)行組合而成，縱橋向反力架對應(yīng)三角主托架共設(shè)置三組，一組有兩片，通過同等規(guī)格的型鋼進(jìn)行滿焊連接。反力架根部相應(yīng)的位置設(shè)置有豎向抗拔精軋螺紋鋼筋，預(yù)埋深度通過千斤頂?shù)捻斏泶_定。反力架結(jié)構(gòu)見圖1。

2.2 頂升力確定

由于混凝土自重荷載為均布荷載，而采用千斤頂則受力情況變?yōu)榧辛奢d，因此為了達(dá)到混凝土的自重均布荷載產(chǎn)生的變形效果，千斤頂?shù)募辛奢d數(shù)值需要根據(jù)計算進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

圖1 反力架示意圖

預(yù)壓工序主要是為了消除支架結(jié)構(gòu)的非彈性變形以及計算出彈性變形值，因此，按照O#塊混凝土自重乘以相應(yīng)系數(shù)后計算出均布荷載施加于三角托架上的彈性變形值，利用Midas Civil 空間有限元計算軟件對均布力產(chǎn)生的撓度進(jìn)行計算，結(jié)果見圖2。

圖2 三角托架均布力撓度圖

如圖2 可知，三角托架最大撓度為6.2mm。由于千斤頂施加的為集中力，因此為了達(dá)到預(yù)壓的效果，經(jīng)過反算，當(dāng)千斤頂施加772kN 集中力時，產(chǎn)生的撓度與混凝土均布力產(chǎn)生的撓度相當(dāng)，受力分析圖見圖3。

圖3 三角托架集中力撓度圖

如圖3 可知，當(dāng)千斤頂集中力為772kN 時，三角托架的變形情況與混凝土澆筑的變形情況基本上能夠吻合，能夠比較好地模擬施工中的實際情況。

2.3 應(yīng)力與變形計算

利用Midas Civil 空間有限元軟件對反力架進(jìn)行模擬加載，計算結(jié)果見圖4 和圖5。

圖4 反力架綜合應(yīng)力圖

圖5 反力架受力撓度圖

如圖4 可知，反力架加載后綜合應(yīng)力最大值為176MPa，滿足規(guī)范要求；如圖5 可知，反力架的最大撓度值為7.9mm。

3 等效預(yù)壓反力架實際應(yīng)用

3.1 反力架安裝及預(yù)壓步驟

首先按照設(shè)計圖紙加工并安裝好托架及反力架，確保托架牛腿和預(yù)埋精軋螺紋鋼等預(yù)埋件位置準(zhǔn)確，支架施工完成后對標(biāo)高等指標(biāo)進(jìn)行驗收，然后安裝預(yù)壓千斤頂。預(yù)壓采用能同步預(yù)壓的智能千斤頂，每組托架的縱橋向單側(cè)放置一個，一共三組托架橫橋向分別進(jìn)行預(yù)壓。千斤頂預(yù)壓共分為五級，施加的頂升力已經(jīng)包括了安全系數(shù)，分級加載分別為最大頂升力的20%、40%、60%、80%、100%。當(dāng)各觀測點的24h 平均沉降量小于1mm 或者72h 的平均沉降量小于5mm，則認(rèn)為預(yù)壓完成。卸載采用一次卸載的方法，要均衡、對稱、同步地進(jìn)行。

3.2 觀測點布置

每一片三角托架與反力架設(shè)置一個沉降值觀測點，總共設(shè)置有12 個沉降值觀測點，具體觀測點位置見圖6。沉降值觀測點能夠滿足數(shù)據(jù)收集的需要，而且要便于實時觀測，同時注意施工安全性。

圖6 預(yù)壓觀測點布置圖

3.3 等效預(yù)壓實施過程

反力架按照最大頂升力20%、40%、60%、80%、100%進(jìn)行五級預(yù)壓，每級加載完成后對變形值進(jìn)行量測，沉降量平均值小于2mm 時進(jìn)行下一級的加載。經(jīng)過實時的觀測，五級預(yù)壓的換算后平均沉降值分別為：中跨側(cè)1.5mm、2.4mm、4.0mm、5.3mm、5.8mm；邊跨側(cè)1.1mm、2.1mm、3.3mm、4.9mm、5.6mm；非彈性變形分別為1.2mm 與1.8mm。

通過Midas Civil 計算所得的最大沉降值為6.2mm，實際加載后產(chǎn)生的相應(yīng)位置的撓度分別為5.6mm 與5.8mm，實測與計算結(jié)果相當(dāng)接近。

通過等效預(yù)壓，消除了0#托架結(jié)構(gòu)的非彈性變形，并且當(dāng)O#塊施工時可以根據(jù)計算得出的彈性變形進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)拋高調(diào)整。

4 結(jié)束語

實踐證明，本橋托架采用千斤頂預(yù)壓后大大縮短了工期，從托架的安裝到預(yù)壓結(jié)束拆除材料、設(shè)備，施工總工期僅為1～2 天，預(yù)壓過程未發(fā)生任何異?，F(xiàn)象。本工程施工過程中測量控制點標(biāo)高與計算的理論標(biāo)高基本相吻合，達(dá)到了理想狀態(tài)。

綜上所述，反力架預(yù)壓施工能夠很好的達(dá)到預(yù)壓效果，特別是橋墩較高的橋梁工程，既經(jīng)濟(jì)又安全，可以為同類型橋梁借鑒參考。

[1]GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].