連續(xù)剛構(gòu)橋0 號(hào)塊托架反拉預(yù)壓施工技術(shù)

唐光平，邢玉虎，任義

（中國建筑第四工程局有限公司，廣州510000）

1 引言

隨著我國交通運(yùn)輸?shù)拇罅Πl(fā)展，公路橋梁施工技術(shù)不斷進(jìn)步，促使高等級(jí)公路在線型設(shè)計(jì)布局等方面出現(xiàn)各類橋梁建筑，大跨徑橋梁應(yīng)用越來越廣泛，大部分橋梁的墩身又高又大，橋梁工程的工期短、工程量大，其所處的地形又極其復(fù)雜，交通運(yùn)輸非常不便，使得連續(xù)剛構(gòu)橋在我國公路橋梁工程中占比越來越大。而0 號(hào)塊作為剛構(gòu)橋的基準(zhǔn)梁段，其施工常采用托架現(xiàn)澆法施工，而托架預(yù)壓一般采用堆載預(yù)壓，現(xiàn)考慮采用張拉鋼絞線來反拉預(yù)壓托架。在橋梁承臺(tái)施工時(shí)對(duì)稱預(yù)埋鋼絞線，采用連接器接長鋼絞線至托架預(yù)壓分配梁，用千斤頂張拉鋼絞線形成反力來預(yù)壓托架，這樣可以節(jié)省工期、減少投入、解決連續(xù)剛構(gòu)橋0 號(hào)塊托架預(yù)壓作業(yè)面狹小的問題，同時(shí)滿足托架預(yù)壓的技術(shù)要求。

2 工程概況

遵義市樂理至冷水坪高速公路代開溝大橋橋跨布置為70m+130m+70m 3 跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁，橋梁全長281m。箱梁斷面采用單箱單室，0 號(hào)塊梁高為8m，跨中梁高為3.2m，箱梁高度和底板厚按2 次拋物線變化。箱梁頂板橫向?qū)?2.75m，箱梁底寬6.75m，翼緣懸臂長3m，懸臂板端部厚20cm，根部厚70cm。0 號(hào)塊節(jié)段長14m，每個(gè)懸臂段縱向劃分為14 個(gè)節(jié)段。邊、中跨合龍段均為2m，邊跨現(xiàn)澆段長3.84m。0號(hào)塊采用托架現(xiàn)澆施工，托架采用了鋼絞線反拉預(yù)壓技術(shù)。

3 工藝原理

采用托架進(jìn)行0 號(hào)塊施工，由于托架彈性、桿件連接縫隙等因素影響0 號(hào)塊混凝土質(zhì)量和梁體線性控制。在三向預(yù)應(yīng)力及支點(diǎn)反力作用下，0 號(hào)塊處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，支架的不均勻變形使支點(diǎn)附近的底板、肋板出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。因此，托架安裝完成后，需要加載進(jìn)行預(yù)壓，以確定其強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，并消除托架的非彈性變形、計(jì)算出托架的彈性變形值，同時(shí)亦可檢驗(yàn)托架結(jié)構(gòu)的安全性，防止事故發(fā)生[1]。

連續(xù)剛構(gòu)橋0 號(hào)塊托架反拉預(yù)壓的工藝原理，就是采用千斤頂張拉鋼絞線的方式來模擬荷載。在承臺(tái)施工時(shí)順橋向?qū)ΨQ預(yù)埋錨具及鋼絞線，待墩柱施工結(jié)束后，在墩柱上安裝托架，托架安裝完成后，將提前預(yù)埋的鋼絞線采用連接器接長至托架預(yù)壓的分配橫梁上，在分配梁上采用千斤頂對(duì)鋼絞線進(jìn)行張拉，通過張拉鋼絞線形成向下的反力，從而達(dá)到托架預(yù)壓的目的，如圖1 所示。

圖1 連續(xù)剛構(gòu)橋0 號(hào)塊托架反拉預(yù)壓示意圖

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 工藝流程

錨具及鋼絞線預(yù)埋→墩柱施工→托架安裝→分配梁安裝→鋼絞線及錨具安裝→反拉預(yù)壓→變形測量→預(yù)壓完成→鋼絞線拆除→分配梁拆除→確定0 號(hào)塊立模標(biāo)高→0 號(hào)塊底模安裝。反拉預(yù)壓工藝流程如圖2 所示。

圖2 反拉預(yù)壓流程圖

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況和整個(gè)施工進(jìn)度的安排，提前計(jì)劃預(yù)壓所需的錨具及鋼絞線，千斤頂及張拉設(shè)備配套進(jìn)行標(biāo)定，通過校準(zhǔn)證書獲得回歸方程式。檢查預(yù)埋鋼絞線、驗(yàn)收托架的安裝。

4.2.2 錨具及鋼絞線預(yù)埋

本技術(shù)需在墩柱順橋向兩側(cè)承臺(tái)內(nèi)對(duì)稱預(yù)埋12 組（每側(cè)6 組）錨具及鋼絞線，每組由3 束組成，鋼絞線預(yù)埋位置距離墩身0.5m，錨具固定在1/3 承臺(tái)內(nèi)部，在錨具位置設(shè)置10mm×10mm 鋼筋網(wǎng)片，在鋼絞線及錨具固定好之后澆筑承臺(tái)混凝土，鋼絞線露出承臺(tái)頂面0.5～1m。預(yù)埋時(shí)需要注意根據(jù)0 號(hào)塊的結(jié)構(gòu)尺寸及托架形式計(jì)算確定鋼絞線預(yù)埋的間距，在承臺(tái)混凝土施工時(shí)確保其位置不發(fā)生變動(dòng)。錨具型號(hào)為M15 系列圓形錨具，在錨具內(nèi)穿好反拉用鋼絞線，單根鋼絞線直徑為15.2mm，公稱面積139mm2[2]。具體如圖3 所示。

4.2.3 托架安裝

墩柱施工完成后進(jìn)行托架安裝，本工程采用托架為三角托架，托架每側(cè)3 榀三角架組成。托架桿件由雙工40 普通熱軋工字鋼組焊而成，托架上安裝兩層橫縱分配梁，橫向分配梁由雙工40a 工字鋼組焊件組成，縱向分配梁由工32 工字鋼組成，橫向分配梁安裝于縱向分配梁之上。翼緣板下托架為36單工鋼焊接成，三角架分配梁由2 道工32 工字鋼組成。所有材料均采用牌號(hào)為Q235B 的碳素結(jié)構(gòu)鋼，每榀支架在工廠加工完成后試拼裝，驗(yàn)收合格后，編號(hào)出廠[3]。

圖3 鋼絞線預(yù)埋示意圖

4.2.4 鋼絞線及錨具安裝

托架及分配梁安裝完成后，采用連接器將提前預(yù)埋的鋼絞線接長，連接器型號(hào)為L15 單孔連接器，用塔吊或葫蘆將鋼絞線提升至托架，鋼絞線上端穿過橫向分配橫梁，采用M15 圓形錨具進(jìn)行固定，如圖4 所示。

圖4 分配梁、鋼絞線及錨具安裝示意圖

4.2.5 觀測點(diǎn)布置

在每榀三角架上方分配梁上設(shè)置3 個(gè)觀測點(diǎn)，每側(cè)設(shè)置9個(gè)觀測點(diǎn)，共設(shè)置18 個(gè)觀測點(diǎn)，在觀測點(diǎn)位置用紅油漆做出測量標(biāo)記并測量其標(biāo)高，觀測點(diǎn)設(shè)置可根據(jù)托架形式及0 號(hào)塊結(jié)構(gòu)尺寸[4]。

4.2.6 反拉預(yù)壓

鋼絞線及錨具安裝好后，每組鋼絞線成U 型分布在每榀三角托架兩側(cè)，鋼絞線、分配梁、千斤頂及錨具等組成托架反拉預(yù)壓體系。采用千斤頂對(duì)鋼絞線進(jìn)行張拉，張拉后托架受到向下的拉力，從而達(dá)到預(yù)壓目的。預(yù)壓前需要對(duì)千斤頂、油表、張拉設(shè)備配套進(jìn)行標(biāo)定并且配套使用。

根據(jù)0 號(hào)塊結(jié)構(gòu)自重、模板自重、托架自重、施工人員及施工機(jī)具荷載、材料荷載等計(jì)算出預(yù)壓重量，考慮1.3 的安全系數(shù)。由于承臺(tái)尺寸的限制，鋼絞線不能預(yù)埋于分配橫梁的正下方，故計(jì)算預(yù)壓重量時(shí)，需考慮鋼絞線與承臺(tái)之間的角度，計(jì)算出預(yù)壓重量后平均分配到每一束鋼絞線，根據(jù)千斤頂校準(zhǔn)書上的回歸方程式，將鋼絞線分級(jí)張拉力換算成油壓表讀數(shù)，用分級(jí)油壓表讀數(shù)來控制張拉力，從而達(dá)到分級(jí)反拉預(yù)壓的目的，如圖5 所示。

圖5 鋼絞線張拉

4.2.7 預(yù)壓觀測

張拉前先測出各觀測點(diǎn)的標(biāo)高，然后開始張拉加載，加載時(shí)墩柱兩側(cè)鋼絞線需對(duì)稱進(jìn)行張拉，優(yōu)先張拉位于分配梁中間的鋼絞線，按照0%→25%→50%→110%→120%→130%逐級(jí)進(jìn)行加載，加載至每一級(jí)均要測量各觀測點(diǎn)標(biāo)高。加載至130%并觀測24h 后其平均沉降量小于1mm 或觀測72h 后其平均沉降量小于5mm 時(shí)，即可卸載。按照130%→120%→110%→50%→25%→0%逐級(jí)卸載后再次觀測各觀測點(diǎn)標(biāo)高，觀測至卸載6h 后結(jié)束預(yù)壓。卸載可采用放張形式千斤頂分級(jí)卸載，亦可采用砂筒、楔形塊等放張方法。

通過預(yù)壓得到各級(jí)荷載下托架的變形值，分析計(jì)算調(diào)整以消除非彈性變形，計(jì)算其彈性變形，從而確定托架的安全性及0 號(hào)塊立模標(biāo)高，如圖6 所示。

4.2.8 鋼絞線及分配梁拆除

鋼絞線分級(jí)放張完成后，托架預(yù)壓完成，拆除反拉預(yù)壓用的鋼絞線、錨具以及分配梁，根據(jù)確定的0 號(hào)塊立模標(biāo)高安裝0 號(hào)塊底模。

圖6 托架預(yù)壓

5 效益分析

傳統(tǒng)的沙袋、水箱、預(yù)制塊等堆載預(yù)壓對(duì)工作面要求較高，由于工作面受限，很多時(shí)候預(yù)壓的重量達(dá)不到，現(xiàn)場常采用堆載鋼筋來增加預(yù)壓重量，安全隱患較大。若采用混凝土預(yù)制塊進(jìn)行預(yù)壓，需要預(yù)制混凝土塊，成本較高。本技術(shù)通過張拉鋼絞線進(jìn)行預(yù)壓，減少了資源的投入，加快了工程的施工進(jìn)度。代開溝大橋0 號(hào)塊預(yù)壓重量為摘要.1kN（723.41t），最高墩柱為35m，采用袋裝土預(yù)壓成本約為摘要 元，采用C20混凝土預(yù)制塊預(yù)壓成本約為摘要 元，而采用鋼絞線反拉預(yù)壓成本約為摘要 元，本技術(shù)的應(yīng)用大大減少了施工成本。

6 結(jié)語

本技術(shù)成功應(yīng)用鋼絞線反拉預(yù)壓托架，用張拉鋼絞線來模擬荷載，代替了沙袋、水箱、預(yù)制塊等預(yù)壓荷載，使得托架預(yù)壓方便快捷，加快了托架預(yù)壓的施工進(jìn)度，預(yù)壓用的材料及機(jī)具設(shè)備周轉(zhuǎn)率高，減少了勞動(dòng)力、機(jī)械設(shè)備的投入，從而減少了托架預(yù)壓的施工成本，本技術(shù)對(duì)施工作業(yè)面要求不高，解決了連續(xù)剛構(gòu)橋0 號(hào)塊托架預(yù)壓作業(yè)面狹小的問題。

采用堆載預(yù)壓需要塔吊吊裝沙袋或者預(yù)制塊，完成吊裝一般需要24h（即3 個(gè)工作日），而采用鋼絞線反拉預(yù)壓只需要8h（1 個(gè)工作日左右），剛構(gòu)橋按照4 個(gè)0 號(hào)塊來計(jì)算，考慮材料周轉(zhuǎn)，至少可縮短工期15d，為后續(xù)梁段施工提供更多的時(shí)間。該技術(shù)對(duì)于高墩有一定的局限性，高墩托架預(yù)壓可在墩頂設(shè)置千斤頂反力架來替代鋼絞線。

通過對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋0 號(hào)塊托架鋼絞線反拉預(yù)壓體系的研究，并在實(shí)際工程中應(yīng)用，取得了良好的效益，積累了剛構(gòu)橋施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以后同類橋梁的施工具有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。