外預應力在等效預壓中的應用技術

崔同陣

山東路泰公路工程有限公司 山東德州 253500

工程施工中，各種受力構件如：現澆砼支架（托架）、掛籃、架橋機等，在正式承受荷載前，均要求進行預壓，以消除結構的非彈性變形（△(n)），測定彈性變形（△(n)），檢驗構件的結構穩(wěn)定性能。在支架現澆砼結構時，多要求采用預壓重物后邊澆筑邊卸重的換重法，以防止支架的不均勻變形使砼產生裂縫。實際上A與B 同時發(fā)生，故也應同樣處理。然而，施工中換重法有較大的局限性，一般大跨度懸灌梁起步梁段作用在支架上的重量高達數百噸，不難想象抽水、放水的各種耗費之大，而采用其他材料作壓重基本上行不通。針對這種情況，采用體外預應力對施工構件進行等效預壓，使A 消除，B 則在施加預應力后提前發(fā)生，在構件承受荷載過程中逐漸釋放預應力，達到等效預壓的目的[1]。

1 預壓原理

在構件變形較小的情況下，把作用在其上的均布荷載轉換為集中荷載，使兩種工況下變形效果近似一致，即撓度曲線一致利用液壓千斤頂施加集中力，達到預壓目的。

通過預壓，使構件非彈性變形基本消除，彈性變形則通過千斤頂張拉力得到有效控制。

2 工程實例

2.1 工程概況

國道308 線改造工程津浦鐵路跨線橋主橋跨度60+110+60m，單箱雙室變截面，橋面寬度22m,底板寬度14 米，采用掛籃法懸臂施工。起步梁段0＃塊長度10m，高6.5m，混凝土方量647m3。主墩為雙薄壁矩形墩。0＃塊支架采用跨度8m 的八三式軍用墩，上承六四式軍用梁，軍用墩部分座在承臺外現澆混凝土底座上[2]。

懸灌梁采用掛籃法施工，掛籃為菱型掛籃，分3 片主桁架，設計最大荷載250t。

2.2 采用外預應力預壓的原因

作用在支架上的荷載總重t，但工作底面太小，無論用何壓重，均不太可能，并且操作復雜，不易施工；采用外預應力預壓，可以較好的解決此問題。

2.3 預壓實施

（1）支架預壓。準備工作：節(jié)點1、2 處墊枕木等分配梁，上放千斤頂，鋼絞線單端壓花，安裝在承臺預留洞內，灌注混凝土錨固。軍用梁下部設好觀測點，記錄初始標高H1。

施加應力：按照計算張拉力，分級加載，每級加載持荷20min，直至設計荷載，持荷1h，記錄每級加載時觀測點位移；卸載，記錄卸載完成后，觀測點標高H2；二次加載，加載方式同第一次加載。直至設計荷載，記錄觀測點標高H3。

在混凝土施工時，支架觀測點變形情況，結合灌注混凝土量，釋放預應力，最終目的保持觀測點位置不變或控制在小范圍內。

（2）掛籃預壓。①荷載確定：根據計算，在澆注8 號梁段，主桁架前端節(jié)點受力最大，試驗時采用8 號梁段的重量及施工荷載分8 次加載。初始荷載到10t，依次增加為20、30、40、55、65、80、85t，最后一次為超載加壓，按20%計算，單片桁共加載85t。卸超載步驟，安加載等級逐級卸荷。

②預壓施工。整個試驗工作場地約為7×10 米，要求平整。

掛籃平躺安裝，兩片桁架相對，前支點用螺栓固定，后端用扁擔梁錨固。在前端節(jié)點處拼裝扁擔梁，扁擔梁用Φ32 精軋螺紋鋼筋連接，利用一臺YDC65-A 型千斤頂頂壓扁擔梁，其作用力通過Φ32 精軋螺紋鋼筋傳遞給掛籃的主桁架，達到預壓目的，詳見圖1。

圖1 掛籃預壓結構圖

試驗開始前所有錨固螺栓一定要擰緊，兩片桁架與中間所夾工字鋼必須緊貼。為防止失穩(wěn)，兩片桁架應在同一平面上。在兩片主桁架前端各畫一條測量基準線。由專人負責測量變形、觀察構件的地受力情況。算出千斤頂每個加載等級的張拉應力。先進行逐級加載，每到一個等級，持荷，用10 米鋼尺測出兩條基準線間的距離穩(wěn)定值。然后再逐級卸載，持荷，用10 米鋼尺測出兩條基準線間的距離穩(wěn)定值[3]。

2.4 應用效果分析

（1）在0＃塊梁體拆模后，標高準確，證明理論撓度（預應力撓度）符合實際狀況，線型控制是較成功的，經檢查梁體為發(fā)現裂縫，解決了懸灌梁0＃塊在復雜應力狀態(tài)下，混凝土易開裂的難題，達到了預期的經濟效果。

（2）掛籃在預壓后，消除了非彈性變形，經過測定數據在梁段中的應用，證明測定的彈性變形符合實際，較成功。

3 結語

該技術與同類型條件下重物預壓技術相比，具有控制精確，變形指標可量化，安全可靠，便于施工操作，并且可節(jié)省大量吊重物資及吊裝設施，使構件的整體質量得到有效控制，社會效益、經濟效益非常顯著，可廣泛推廣應用。

但在施工中，必須注意：①荷載計算和代換是能否成功的關鍵，必須根據不同的結構形式、受力特點科學分析、準確計算，并且均布力代換為集中力時，更要根據構件的不同類型，合理選擇。②支架預壓的最終目的是使支架不變形和變形最小。因此千斤頂卸載應以變形控制為主，荷載增加量為輔。③鋼構件的理論計算已經比較成熟，一般與實際吻合率極高，對其他材質的構件應謹慎應用。