鋼管柱貝雷梁支架場外預壓及吊裝作業的應用

何學銳 蘇華友 陳岳林

1、西南科技大學，綿陽 621010；2、中鐵五局路橋公司，廣州 511458

鋼管柱貝雷梁支架場外預壓及吊裝作業的應用

何學銳1蘇華友1陳岳林2

1、西南科技大學，綿陽 621010；2、中鐵五局路橋公司，廣州 511458

在保證現澆梁支架施工安全的前提下，驗證支架場外預壓及吊裝作業的可行性。根據工程實際情況，采用鋼管柱貝雷梁支架局部場外預壓及吊裝作業的方式，檢驗貝雷梁的承載能力，同時獲得支架非彈性變形和彈性變形值，作為施工預留拱度的依據。場外預壓與施工實測數值基本一致，證明了此法具有可行性，總結了貝雷梁吊裝作業的經驗。

鋼管柱;貝雷梁;預壓;吊裝

鋼管柱貝雷梁支架搭設完成后，在帽梁混凝土施工之前，必須進行等載預壓。支架預壓常用的加載材料和方式有：砂袋加載、水箱加載、鋼錠及鋼筋加載等[1～3]，這些加載方式屬于原位預壓的方式。然而旌陽特大橋16跨門式墩上跨繁忙的既有寶成鐵路，無法斷道施工。在進行門式墩帽梁施工時寶成鐵路照常運營，其行車速度快，密度大，行車集中時段約3～5分鐘一趟，寶成鐵路運營部門要求火車通過時鐵路沿線停止施工。故鋼管柱貝雷梁支架不適宜采用原位預壓的方式進行施工。根據支護體系特點，為降低安全風險、縮短工期，節約成本，經過充分的綜合經濟效應及社會影響比較，將該支架在施工現場以外進行預壓試驗后，再采用大型汽車吊單側跨線吊裝作業搭設現澆梁支架。

1.工程概況

新建鐵路成都至綿陽至樂山客運專線旌陽特大橋位于四川省德陽市境內，該橋第30#～45#共16個門式橋墩與寶成鐵路K603+150～K603+550區間里程段以約3°～4o角度上跨立交。橋梁上部結構設計均采用24m預制簡支箱梁，下部結構設計均采用鉆孔樁承臺基礎、門式橋墩結構。

跨既有線門式墩帽梁支架采用鋼管柱貝雷梁支架體系。該支架主要由承臺基礎、鋼管柱、砂支座、工字鋼分配梁、貝雷梁承重梁等組成。貝雷梁采用國產 321加強型貝雷片拼裝成梁，跨中部分18排貝雷梁分為4個小組：第一組：4排總重12. 3噸；第二組：5排總重15.3噸；第三組：5排總重15.3噸；第四組：4排總重12.3噸。

待貝雷梁在場外預壓合格之后，采用大型汽車吊將跨中4組貝雷梁吊裝到鋼管柱支架之上。然后鋪設底模，綁扎鋼筋，設置預應力管道，安裝側模，澆筑混凝土，預應力施工。根據工程量及工期要求，貝雷梁采用4套，鋼管柱采用7套進行帽梁的施工。

2.貝雷梁場外預壓方法

2.1 預壓目的及內容

為收集鋼管柱貝雷架彈性變形和非彈性變形的實際數值，作為設置門式橋墩帽梁立模的拋高預拱值數據的參考，確保主要承力結構貝雷架及鋼管柱支護體系的受力結構穩定、安全性能滿足施工要求，保證施工順利進行，必須在正式使用前對貝雷梁進行預壓試驗。由于帽梁支架基礎為門式墩承臺基礎，支柱為直徑630mm壁厚為10mm的鋼管，其非彈性變形和沉降可忽略不計，因此本次不將其列入預壓項目，只對貝雷梁及砂支座進行預壓。

2.2 預壓場地及準備工作

根據現場場地吊裝條件及地基承載力要求等因素綜合考慮，選取旌陽特大橋0#橋臺前100米長路基作為貝雷梁場外試吊與預壓的實施場地。該段路基采用為CFG樁復合地基加固措施處理，其上鋪設60cm級配碎石墊層，然后按照門式墩及支架設計數據，澆筑80cm厚C30混凝土支柱基礎。將砂支座安放到相應的位置，并安放工字鋼梁，吊裝貝雷架到位。

2.3 荷載材料及荷載方法

荷載試驗材料采用砂袋。預壓荷載按新澆混凝土自重、施工人員、模板及機械設備總和計算為650t，按1.2倍預壓值為780t。支架預壓采用分級加載方式，荷載按預壓值的30%，50%，70%，100%，120%分為5級加載，當達到100%荷載時持續24小時，120%荷載時至少持續12小時。每完成一級加載，均由現場測量員采用水準儀對所有測點進行一次測量，并做好詳細記錄。卸載方式跟加載方式相反，每完成一級卸載，也對所有測點進行一次測量，并做好詳細記錄。

2.4 沉降觀測方法及結果

預壓觀測點設置在貝雷梁主跨兩端及跨度的1/8、1/4、1/2、3/4、7/8底部[4]，分別用紅油漆標記，并采用水準儀觀測下沉變形情況。

沉降觀測分六步進行：加載前，測量支架上的各測點高程H0，記錄入表格；第一級加載至約為帽梁總重的30%，測量各測點的高程H1；第二級加載至約為帽梁總重的50%，測量各測點的高程H2；第三級加載至約為帽梁總重的70%，測量各測點的高程H3；第四級加載至約為帽梁總重的100%，測量各測點的高程H4，此后間隔12小時才能繼續加載。第五級加載至約為帽梁總重的120%，待沉降穩定后，維持布載24小時，再分級卸載，分級卸載前需測量各測點高程H5。卸載過程的操作基本與加載過程相反，當卸載完后測量各測點高程h0。

以每個測點、每級加載后對沉降量進行連續觀測直到沉降穩定。取沉降穩定后的觀測值，作為該級荷載下的最終沉降觀測值。得到的觀測值與零荷載時的觀測值之差a，作為該點在該級荷載下的實際沉降量。

通過對4套貝雷梁支架的預壓結果，支架均未發生整體側向位移，支架桿件無壓彎變形，地基未發生沉陷、裂縫等情況。

根據測量數據計算得到非彈性變形為16mm，彈性變形為34mm。根據非彈性變形值和彈性變形值，在底模上設置預拱度50mm，這一數值與帽梁澆筑后跨中實測平均彎沉值48mm很接近，可認為支架場外預壓是可行的。

3.貝雷梁吊裝方案優化

跨既有線吊裝作業時需要向寶成鐵路運營部門申請一個施工區段內鐵路停運的時間段，叫做“天窗”時間，也叫作“天窗點”，一般為120分鐘，吊裝作業必須在該時間段內完成。

為減少“天窗”要點次數，減少施工對鐵路運營的影響，跨中部分貝雷梁采用兩臺180t以上汽車吊在兩個工作面同時獨立進行吊裝作業，“天窗”要點數量比采用一臺吊車減少一半。同時，相鄰兩個墩的中心間距均為24.75m，而汽車吊的吊裝半徑為22米，采用QAY180吊車可以把一個墩的貝雷梁直接轉移到相鄰的另一個墩上，而不用先將貝雷梁下吊到地面之后再將其上吊至相鄰的另一個墩上，此過程稱為“平吊”。這樣就能進一步減少“天窗”要點次數。

按一般程序施工時，將貝雷梁上吊至鋼管柱支架上，共需上吊16次。待帽梁施工完畢后，再將其下吊至地面進行拆除施工，共需下吊16次。16架門式墩鋼管柱吊裝、拆除各需16次。即采用一般方法吊裝時共需申請“天窗點”64次。

當采用兩臺吊車同時施工且采取平吊等措施時，首先將4套貝雷梁分別上吊至33#、37#、38#、42#鋼管柱支架上，共需上吊2次。然后待上述帽梁施工完畢，再將其平吊至臨近的鋼管柱支架進行下一組帽梁的施工，共需平吊6次。待全部門式墩帽梁施工完畢后，再將4套貝雷梁下吊至地面進行拆除施工，共需下吊2次。另外，16架門式墩鋼管柱吊裝、拆除施工時，采取兩個同時防護，防護 “天窗點”次數各需8次。即按照優化后的方案進行吊裝作業共需申請“天窗點”26次。

采用優化后的方案可大大減少“天窗”要點次數，最大可能的保證了寶成鐵路的正常運營并降低了安全風險。

4.結語

采用鋼管柱貝雷梁支架場外預壓及吊裝作業法搭設現澆梁支架，所施工的帽梁質量可靠、線形美觀，證明了貝雷梁支架采用場外預壓是可行的，鋼管柱及貝雷梁的承載力也是可以得到保障的。16架門市墩帽梁的施工已經順利完成，吊裝作業施工過程中沒有發生任何安全事故，在保證寶成鐵路行車安全方面成果顯著。該法不受既有線運營的影響，安全、簡便、可靠，大大加快了施工進度，為今后類似橋梁的支架預壓問題提供了寶貴的經驗。

[1]翁國強,樓渭林.水壓法在現澆箱梁支架預壓上的應用[J].交通科技,2004,(06)

[2]劉云.現澆連續梁中支架預壓施工技術研究[J].中國城市經濟,2011,(14)

[3]李明忠，吳福濤.水荷載預壓和砂袋預壓在現澆箱梁高支架預壓中的應用[J].華南港口,2007,(03)

[4]萬金輝.現澆支架預壓沉降觀測方案[J].科技信息,2009,(09)

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.030