王 圣，凌 濤

(中鐵五局集團第一工程有限責任公司，湖南 長沙 410117)

1 概述

隨著鐵路建設領域的迅猛發(fā)展，大跨度連續(xù)梁作為一種跨越山谷、河澗、既有線等障礙物的結構越來越凸顯其獨特性，有效地解決掛籃快速預壓，提高預壓效率和預壓質量成了一種必然的趨勢，通過研究和探索，借鑒受力平衡原理及簡單的受力傳遞分析，經(jīng)過實踐證實，以0號塊為載體，采用三角托架作為反力傳遞構件，利用智能張拉設備分級均衡智能張拉，即可高效、安全、環(huán)保、經(jīng)濟地實現(xiàn)掛籃預壓，達到驗證掛籃體系的安全性能及消除掛籃體系塑性變形，測出彈性變形，為掛籃體系立模標高的調(diào)整提供依據(jù)的目的。

2 工程概況

神農(nóng)溪雙線大橋全橋平面位于直線上，線路縱坡3‰，工點位于5A級景區(qū)神農(nóng)溪，場區(qū)狹小受限，主墩為矩形空心高墩，1號主墩墩高75 m，墩梁固結剛構體系，掛籃為三肢棱形掛籃，單只掛籃自重142.56 t，梁體節(jié)段最大分段長度4.5 m，最大重量達4 429.2 kN。反力架單側三肢，其中三角托架采用雙拼Ⅰ40工字鋼，分配縱梁采用雙拼Ⅰ56工字鋼，分配底橫梁采用雙拼Ⅰ40工字鋼，采用500 t液壓千斤頂作為頂壓設備。

3 掛籃反力架預壓施工

掛籃利用大噸位液壓千斤頂對0號塊腹板處的三角托架和底部調(diào)節(jié)鋼塊進行頂壓[1-4]，依據(jù)受力平衡原理，以壓力的形式由調(diào)節(jié)鋼塊依次傳遞給工字鋼縱梁、底橫梁、掛籃底模，最終傳遞至整個掛籃體系，通過智能張拉系統(tǒng)控制液壓千斤頂壓力值來達到分級加載的目的，同時為了便于維持穩(wěn)壓狀態(tài)，利用現(xiàn)場制作型鋼桿件采用頂撐的方式維持穩(wěn)壓，最終完成整個加載和卸載過程[5-7]。

反力架預壓過程中為確保0號塊受力平衡，兩端6個液壓千斤頂采用3套智能張拉設備同步頂壓施力；為保證頂壓力均衡傳遞，避免直接由3道縱梁傳遞壓力至掛籃體系而導致預壓模擬受力失真，采用橋梁結構分析軟件MIDAS CIVIL對反力架預壓系統(tǒng)進行仿真模擬，最終確定在3道雙拼Ⅰ56工字鋼縱梁底部設置2道通長雙拼Ⅰ40工字鋼底橫梁，由底橫梁重新合理分配傳遞壓力，同時增大受壓傳遞面積，由橫梁通過掛籃底模均衡的將預壓力傳遞給整個掛籃體系，完成預壓的模擬，達到預壓效果。

3.1 工藝流程

反力架預壓施工工藝流程見圖1。

3.2 施工準備

1)做好反力架預壓方案的設計與優(yōu)化，通過專用軟件計算和模擬，確保預壓過程的安全可控。

2)強化反力架預埋鋼板在0號塊腹板的預埋精度控制，為反力架的快速安裝提供條件。

3)做好人機料的進場計劃并且按期組織進場，提前組織相關工作人員培訓，召開專題會進行詳細部署，提前做好預案。

4)做好反力架體系相關構件的進場驗收工作。

3.3 0號塊腹板預埋鋼板安裝

反力架預埋件由大小里程端各3處預埋鋼板組成，每處預埋鋼板分上、下鋼板2塊，上鋼板尺寸85 cm×50 cm×2 cm，Φ20 mm錨筋2排18根，下鋼板尺寸60 cm×40 cm×2 cm，Φ20 mm錨筋2排14根。上鋼板中心距梁面5.75 m，上、下鋼板中心距3.15 m，鋼板均預埋于每處腹板的中心位置，錨筋與梁體鋼筋焊接連成一體。

為確保0號塊澆筑時預埋鋼板不移位，將腹板端模對應預埋鋼板位置進行同尺寸開槽，將預埋鋼板嵌入腹板端模槽內(nèi)進行點焊限位，確保了預埋鋼板成型位置與設計保持一致。

3.4 0號塊施工及掛籃安裝

0號塊施工完畢后，在0號塊上安裝棱形掛籃，單側三支棱形主桁架，采用吊帶和精軋螺紋鋼作為吊桿系統(tǒng)。

3.5 三角型鋼托架安裝

三角型鋼托架由下平桿和上斜桿組成(見圖2)，桿件均采用雙拼的Ⅰ40工字鋼，斜桿與平桿之間通過2排8顆高強螺栓進行栓接?？紤]到高墩塔吊吊裝能力受限，現(xiàn)場采用分開吊裝的方式，先安裝下平桿，對位后采用螺旋千斤頂將下平桿臨時支撐于掛籃底模構件上，將下平桿與0號塊腹板下鋼板進行間斷焊縫連接。吊裝上斜桿，對位后現(xiàn)將斜桿與平桿之間進行栓接，栓接到位后經(jīng)精確調(diào)整托架位置后對斜桿及平桿與預埋鋼板進行滿焊連接，完成三角托架的安裝定位。

3.6 底橫梁、縱梁及調(diào)節(jié)鋼塊安裝

按照反力架體系設計位置，依次布設底橫梁、縱梁及調(diào)節(jié)鋼塊。底橫梁為雙拼Ⅰ40工字鋼，單根長11 m，底橫梁單側設置2道，與0號塊腹板端頭距離分別為1.03 m和3.51 m，底橫梁與掛籃底鋼模之間設置限位鋼板，防止底橫梁在頂壓過程中發(fā)生扭轉和滑移?？v梁采用雙拼Ⅰ56工字鋼，單側3道，與三角托架一一對應，縱梁與底橫梁之間通過焊接連成整體，確保體系整體受力及傳力?？紤]到縱梁與托架下平桿之間存在一定角度，為確保千斤頂反力能均勻豎向傳遞至縱梁，在縱梁對應頂壓位置各設置調(diào)節(jié)鋼塊1個。

3.7 安裝千斤頂分級頂壓加載

通過雙側共6臺(單側3臺)500 t液壓千斤頂同時同步均衡地對反力架體系進行分級頂壓加載(見圖3)，通過反力架體系結構將預壓力均勻的傳遞到掛籃體系，每級加載到位后通過設置型鋼豎桿頂撐進行恒載過程控制(見圖4)。

3.8 分級卸壓卸載

采用液壓千斤頂逐級卸壓方式，卸載按緩慢、均衡、對稱的原則進行，通過智能張拉設備卸壓來模擬分級卸載的過程，杜絕偏壓對0號塊的影響，以安全高效快速的實現(xiàn)卸壓過程。

3.9 反力架體系拆除

反力架預壓卸載完畢后，通過氧氣乙炔將三角托架焊縫進行切割，拆除反力架體系。

3.10 形成預壓成果

掛籃反力架預壓結束后，通過對測量數(shù)據(jù)進行分析和計算，確定掛籃的彈性變形值和塑性變形值，用以指導掛籃模板標高的調(diào)整。

4 效益分析

1)對比傳統(tǒng)的預制塊吊裝預壓的方式，反力架預壓可大幅節(jié)約預壓周期，降低工期成本，避免工期風險，具體對比詳見表1。

表1 不同預壓方式預壓周期對比表

2)采用預制塊預壓方式需用1 152塊預制塊(約450 m3C20混凝土)，按500元/m3考慮，預制塊的費用高達22.5萬元，采用反力架預壓方式即可節(jié)約22.5萬元費用，同時減少場地租賃及二次轉運費用。

3)反力架預壓無需在掛籃上進行堆載操作，杜絕了堆載過程因操作不當導致的高空墜落風險，凸顯了安全第一、以人為本的優(yōu)勢。

4)反力架預壓過程周期短，無需二次倒運，杜絕了揚塵、噪聲對周邊村莊及景區(qū)的影響，實現(xiàn)了文明施工作業(yè)，避免了疲勞作業(yè)的風險。

5)反力架預壓過程僅需操作工操作智能張拉設備，無需吊裝、擺放預制塊等煩瑣的作業(yè)，減少了作業(yè)人員數(shù)量，工費大幅降低。

5 結語

掛籃反力架預壓技術在神農(nóng)溪雙線大橋掛籃預壓施工中得到了成功的應用，但存在以下三個方面還需在后續(xù)類似工程中進行探索優(yōu)化：一是本工點反力架采用栓接+焊接的方式進行安裝，過程較為煩瑣，且對栓接和焊接質量要求高，后續(xù)類似反力架預壓工程可考慮用銷接方式，以最大程度消除結構安裝時產(chǎn)生的次應力，且便于現(xiàn)場快速安拆；二是反力架體系可以考慮借助BIM技術進行動態(tài)模擬，對預壓方案進行深化設計，進一步確保施壓過程安全可控，并實現(xiàn)三維可視化交底，更形象的指導現(xiàn)場作業(yè)；三是穩(wěn)壓過程的模擬有待進一步優(yōu)化，本橋采用現(xiàn)場制作型鋼桿件頂撐的方式保持穩(wěn)壓雖取得了一定成效，但是操作相對煩瑣，可以探索一種新型小型工裝來模擬解決穩(wěn)壓的狀態(tài)，以達到便捷實用的效能。

總而言之，掛籃反力架預壓技術雖然存在一定的優(yōu)化改進空間，但以其明顯的預壓效能優(yōu)越性在橋梁高墩大跨度連續(xù)梁掛籃預壓施工領域凸顯光彩，在確保施工安全、質量的前提下，通過新型預壓技術的應用，進一步縮短掛籃預壓周期，降低預壓施工成本，為項目創(chuàng)造更大的效益，創(chuàng)新無止盡，探索新技術。