反力架裝置在機場線支架工程落架沙箱預壓中的應用實踐

張繼國

摘 要 西安北至機場城際軌道項目渭河特大橋跨南河堤路為一聯(lián)1-105m系桿拱橋，系桿拱橋系梁支架采用落地沙箱落架。本論文結合支架預壓中落架沙箱的承載力試驗過程，對反力架裝置在預壓試驗中的應用實例進行論述。

關鍵詞 支架預壓;預壓試驗;落架沙箱;反力架裝置

1工程概述

西安北至機場城際軌道項目渭河特大橋起訖里程DK3+078.00～DK10+014.70，全長6.94km。其中DK3+318.05～DK3+423.05段為一聯(lián)1-105m鋼管混凝土系桿拱橋，橫跨渭河南河堤路，是全線重難點工程之一。

本系桿拱橋系梁采用單箱雙室預應力箱梁，標準段面高為2.1m，兩端加高至2.7m，箱梁頂寬為12.8m，底寬為10.1m，全橋順橋向設置10.26‰縱坡。全橋共設11對吊桿，吊桿間距7m，吊桿采用雙根1860MPa級GJ15-12整束擠壓鋼絞線成品吊桿，吊桿橫距13.8m。拱肋采用啞鈴型截面鋼管混凝土結構，矢高20.48m，上下弦桿中心距1.5m并用兩道16mm腹板連接，弦桿內(nèi)灌注C55自密實補償收縮混凝土。

本系桿拱橋采用先梁后拱的施工方法，即在支架上現(xiàn)澆系桿箱梁混凝土并在預應力張拉完成后，再進行拱肋支架搭設、吊裝，灌注鋼管拱內(nèi)混凝土，最后進行吊桿安裝并張拉[1]。

2方案目的

本系桿拱橋支架采用整體螺旋管立柱及貝雷梁膺架形式。支架布置如圖1所示：在基礎處理后支立螺旋管立柱，螺旋管立柱上放置落架沙箱和橫向工字鋼墊梁，墊梁上放置縱向貝雷梁，貝雷梁上放置橫向工字鋼分配梁，橫向分配梁上放置縱向方木。

螺旋管立柱頂放置落架沙箱時，特別注意在放置沙箱后，法蘭板間使用槽鋼將沙箱上下套筒連接，使落架沙箱穩(wěn)定，待拱橋成型后將落架沙箱放出沙子即可將整體支架落架，進行拆除底模工序。

為檢驗支架的承載能力，消除非彈性變形，觀測支架的彈性變形結果，進而為底模高程合理設置預拱度數(shù)據(jù)，需對支架進行預壓，且在預壓之前需檢驗各支架構件的承載力情況。在對自制落架沙箱承載力檢驗時，由于目前第三方檢測單位無法對落架沙箱承載力進行檢驗，特制作此反力架裝置，以達到沙箱承載力試驗目的[2]。

3方案設計

根據(jù)沙箱承載力試驗目的，結合現(xiàn)場實際情況，需要在原落地沙箱上附加反力架裝置進行試驗。

反力架裝置由錨固墊板、施荷千斤頂、傳力系統(tǒng)三部分組成。

錨固墊板分為上、中、下三塊墊板，采用Q235型2cm厚鋼板，墊板作用均為使落地沙箱受力均勻且穩(wěn)定。上錨固墊板置于千斤頂與JLM錨固螺母之間，尺寸為1200mm×1200mm×20mm;中錨固墊板置于千斤頂與落地沙箱之間，尺寸為720mm×720mm×20mm，并將墊板與沙箱上套筒之間焊接牢固;下錨固墊板置于落地沙箱與JLM錨固螺母之間，尺寸為1200mm×1200mm×20mm。在反力架裝置最下方使用螺旋管設置一個支撐底座，以提供錨固精軋鋼時擰動螺母的操作空間。

施荷千斤頂選用YDC4500KN型穿心式張拉千斤頂，將千斤頂垂直向上放置于中錨固墊板面，即出頂端靠近上錨固墊板一側。千斤頂放置時要與各墊板面中心對中，以保證荷載穩(wěn)定施加。

傳力系統(tǒng)選用PSB830-32mm型精軋螺紋鋼，上下分別用JLM32型螺母進行錨固，共設置8根長1.3m的精軋螺紋鋼，兩兩均勻布置于上下錨固墊板四邊[3]。

具體布置示意圖如圖2、圖3：

4方案計算

根據(jù)支架荷載計算書得知落架沙箱需要承受最大荷載為2400KN，且落架高度不小于5cm。此處墊板選用Q235鋼板，傳力選用PSB830-32mm型精軋螺紋鋼及JLM-32型螺母。

上下墊板所受應力：

其中F為反力架裝置承受的最大荷載（N），S為一個錨固螺母的受力截面面積（mm2），n為JLM螺母個數(shù)。

選用Q235鋼板作墊板滿足強度要求。

精軋螺紋鋼所受應力：

其中F為反力架裝置承受的最大荷載（N），S為單根精軋螺紋鋼受力截面面積（mm2），n為精軋螺紋鋼根數(shù)。

選用8根PSB830-32mm型精軋螺紋鋼作傳力系統(tǒng)滿足強度要求。

施荷千斤頂油表讀數(shù)計算：

為保證預壓試驗中施加荷載準確，YDC4500KN型穿心式張拉千斤頂經(jīng)第三方校驗后，可知壓力表讀數(shù)線形回歸方程：Y=0.011232X-0.83928

20%荷載：Y=0.011232×2400×0.2-0.83928=4.55MPa

50%荷載：Y=0.011232×2400×0.5-0.83928=12.64MPa

100%荷載：Y=0.011232×2400×1.0-0.83928=26.12MPa

120%荷載：Y=0.011232×2400×1.2-0.83928=31.51MPa

5方案實施

在落架沙箱制作好后，使用Q235型1200mm×1200mm×20mm

鋼板焊接于下套筒底板面，四周滿焊以保證試驗時構件穩(wěn)定受力。再使用螺旋管在下錨固墊板底部焊接作為底座，焊接采用角焊縫，焊縫高度不小于1cm。將Q235型720mm×720mm×20mm

鋼板焊接于上套筒頂面作為中錨固墊板，焊接時相鄰兩構件保持中心對中，避免出現(xiàn)偏載情況[4]。

在沙箱下套筒裝入標準沙進行預壓荷載試驗，根據(jù)工程實際需要，標準沙裝入高度控制在5～10cm，以真實模擬沙箱落架的工作性能。在沙箱上套筒套入下套筒后，將千斤頂正向（出頂端向上）放置于中錨固墊板上，上錨固墊板放于出頂油缸上，最后將8根等長精軋螺紋鋼穿過上下錨固墊板預留孔洞，一一對應，上下各用JLM螺母錨固，錨固時注意用扳手將螺母擰緊到扳不動為止。

所有構件安裝好后，通過液壓油泵經(jīng)千斤頂施加荷載。為真實模擬支架預壓效果以檢驗沙箱承載力，按照施工方案20%、50%、100%、120%分級加載。施加荷載時要穩(wěn)定施加，油泵給油緩慢穩(wěn)定，在荷載施加到20%、50%、100%時分別靜停一段時間穩(wěn)壓，同時觀察落架沙箱有無變形和其他意外情況。最后加載至120%荷載后穩(wěn)壓5min，時刻觀察落架沙箱的工作狀態(tài)，在沙箱承載力試驗達到要求后進行卸載。

6注意事項

在落架沙箱承載力試驗中，為保證試驗的科學性和安全性，需特別注意以下幾點：

在落架沙箱和反力架裝置加工制作時，要保證各構件的加工質(zhì)量，特別注意各構件之間的焊接部位焊縫長度、寬度達到要求;再者保證都構件中心對準，受力要保持在一個垂直線上。

傳力系統(tǒng)所用的8根精軋螺紋鋼要保證等長并豎直，螺母錨固到位，保證反力架裝置受力均勻，切不可出現(xiàn)偏載情況直接影響構件工作性能。

在荷載施加過程中注意試驗人員的專業(yè)操作性，時刻觀察試驗各構件的工作性能，出現(xiàn)意外情況及時停止試驗，分析清楚原因后再進行試驗，確保人身安全。

7結束語

本落架沙箱承載力試驗根據(jù)實際施工方案，科學合理的真實模擬了落架沙箱在施工中承受相應荷載的工作狀態(tài)，并在整個試驗過程中落架沙箱工作狀態(tài)良好，未出現(xiàn)構件變形等其他非正常狀態(tài)。在后期系桿拱橋的施工過程中，落地沙箱工作狀態(tài)良好，整體支架落架也完成地非常成功。此次試驗結合該系桿拱橋施工實踐，為目前第三方檢測單位無法做落架沙箱承載力試驗提供了更加快捷方便、科學合理的試驗方法，具有一定的實際推廣意義。

參考文獻

[1] 王莉.工程試驗、檢測工作淺析[J].青?？萍?，2009（1）：81-82.

[2] 曾曉廬.建筑材料檢測技術分析[J].中國建材科技，2014（10）：32-35.

[3] 任浙金，姜德忠.鋼材焊接的質(zhì)量控制[J].創(chuàng)新與實踐，2015（10）：181-182.

[4] 向中富，鄒毅松，楊壽忠.橋梁施工工程師手冊[M].北京：人民交通出版社，2011：320-321.