連續箱橋梁支架預壓施工

王曉敏

（武警交通部隊直屬工程部第二工程處，貴州 貴陽 550000）

1 工程實例

該工程實例主要介紹支架在預壓過程中應力、應變的試驗監測和結果分析。某高架橋為混凝土現澆連續箱梁，結構形式如下。

本段高架橋孔跨總數為51孔，共分為16聯，基本跨徑采用30m。特殊路口孔跨根據限制條件布置，其中規劃路口分別采用48m，48m，55m跨徑。主梁為單箱三室斷面，梁高2.5m，采用WDJ碗扣支架搭設現澆，根據設計圖紙，箱梁支架搭設形式如下：

1.1 端梁和中橫梁部位：在箱梁的橫梁位置3m范圍內立桿縱橫間距設置為60cm×60cm，單位承載面積為0.36m2；中橫梁位置25.2m范圍內立桿縱向按60cm設置，立桿步距腹板下取0.6m，箱室下取用1.2m。

1.2 梁體部位:立桿柱網設置為90cm×90cm，支架立桿步距取用1.2m，單位承載面積為0.81m2。

支架搭設時設置斜撐（剪刀撐），縱向設置在外側及腹板處，橫向設置在橫梁處，每隔4.5m設一檔。支架的頂托橫向放置鋼管，在鋼管上縱向放置木方。

為加強支架的整體穩定性，必須設置橫向、縱向和水平剪刀撐，具體布置參數及要求見下表，同時符合建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范JGJ166-2008要求。

1.2.1 當立桿間距大于1.5m時，應在拐角處設置通高專用斜桿，中間每排每列設置通高八字形斜桿或剪刀撐。

1.2.2 當立桿間距小于1.5m時，模板支撐架四周從底到頂連續設置豎向剪刀撐；縱橫向由底到頂連續設置豎向剪刀撐，其間距應小于等于4.5m。

1.2.3 剪刀撐斜桿與地面夾角在45～60度之間，斜桿應每步與立桿扣接。

碗扣式箱梁支架剪刀撐布置表

消除支架的非彈性變形并測出其彈性變形，為梁體結構施工提供預拱度。

本工程施工時間短，進度非常緊。預壓在一聯支架搭設完成、驗收通過、擱柵布置好以后進行。壓重擬采用鋼錠、砂袋等材料，鋼錠主要堆載在中、端橫梁處。根據事先計算的相應部位的重量來放置壓重，預壓重量為鋼筋混凝土荷載的1.2倍。

預壓加載采用分級加載，每級100噸，按比例分配到端橫梁及跨中部，加載采用25t汽車吊進行，每級持荷時間不小于30分鐘，最后一級為1小時，穩定時間為48小時，一般預壓最后2天的穩定為不大于1mm/天，分別測定各級荷載下支架、支架梁以及地面的變形和沉降值。

1.3 支架預壓的沉降觀測

1.3.1 觀測目的

根據測試結果確定支架的安全性和施工預拋高值，以消除施工中因支架變形和地基沉降而造成的箱梁線形和標高誤差。同時提供同類型支架和地基的箱梁施工的經驗參數。

1.3.2 布點要求

觀測點上下設置兩層，分別布設在掃地桿和頂部（靠近擱柵處）的支架上，縱橋向設置箱梁跨中、1/4跨處和兩側端部5個斷面，每個斷面在翼緣板兩側和箱體中部各設置上下2點共6點，每跨共30個點。同時相應地在支架基礎上對應地布設觀測點。

1.3.3 觀測方法和頻率

為了找出支架和基礎在上部荷載作用下的塑性、彈性變形以及沉降，觀測時間為空載觀測一次，1/2滿載測一次，滿載測一次，滿載后6h測一次，滿載后12h測一次，滿載后24h測一次，滿載后36h測一次，直到連續3天沉降在1mm/d為止，分別對支架上的監測點以及對應的支架基礎的監測點進行監測記錄，卸載后，根據所觀測的標高數據計算出塑性沉降和彈性沉降，繪制荷載與沉降量關系曲線，確定最終上拱度值。形成書面報告，報監理審核。

1.3.4 資料整理與預拱度設置

對觀測資料進行整理，編制時間——沉降曲線，沉降穩定后拆除，當每日沉降量不大于1mm，即可認為沉降已穩定，卸載后陸續觀測，直至彈性變形完全恢復，整理觀測數據后，得到總沉降量，I=I1+I2，I1-支架沉降量，I2-基礎沉降量，通過觀測，確定沉降量的經驗數據，調整底模高程，底模標高預留出此沉降量。同時，沉降量作為其它箱梁預留沉降量的基準數值。

1.3.5 支架沉降觀測數據處理流程

加載時從一端開始，模擬實際施工狀況分層加載，加載高度為0.5m→1m→1.5m→2m→2.5m。卸載過程與預壓加載過程相反。在試驗前對支架的關鍵部位張貼了應變片，試驗過程中對支架的變形進行了實時檢測，通過實測彈性變形值與設計計算值相比較，分析總結實測與設計之間的差別，得出支架在荷載作用下的規律性變化，為以后階段高架橋梁體施工起到了指導作用。通過試驗監測結果分析，支架立柱在壓縮過程中產生最大變形量為-6.4mm，最小變形量為-1.1mm。卸載過程中支架立柱回彈變形最大回彈量為+5.3mm，最小回彈量為+0.6mm。從以上檢測結果綜合分析得出，立柱最大壓應力為112.035MPa，立柱最小壓應力為19.068MPa。以上數值顯示，在預壓過程中結構各桿件應力在設計允許范圍內，在此過程中結構處于安全狀態。

2 支架預壓工程技術

2.1 支架類型

箱梁混凝土澆筑前，應按照箱梁自重荷載對支架進行預壓。對于預壓加載的方式，從國內橋梁建設綜合來看，主要有流體加載和固體加載兩大類。對于跨數多、總長度大的箱梁結構，在滿足設計要求的前提下，應結合施工現場的具體條件，優先考慮選用施工方便、周轉快、切實可行的預壓方法。采用支架法現澆連續箱梁是常規的施工方法，不同的支架形式帶來的工費、機械費及工期都有所差別。現澆連續梁支架通常采用梁式支架、滿堂式鋼管腳手支架、門型架支架、碗扣型鋼管支架及多種方式相結合等形式。不同的支架形式也各有不同的特點和適用條件。軍用梁為全焊構架、銷接組裝、單層或雙層多片式拆裝桁架，其特點是：承載力大，使用范圍廣，跨度易布置；桿件種類少，拆裝與互換方便；結構輕便，構造簡單，架設迅速等，現越來越多地運用到相關工程中。碗扣式多功能支架為近年來新開發的一種新型建筑支架，該產品具有重量輕、操作簡單、承載大、高度和寬度可根據不同模數進行選擇的特點，其可調式上下托對于支架的安裝調整及拆除都非常有利。

2.2 支架架設

搭設支架時，根據梁底、縱橫向方木大小和地面標高選配支架，由專業架子工和木工負責支設；支架的扣件應用扭力扳手擰緊，支架必須垂直、水平；設置縱橫向的斜撐，在梁底模板施工前放置，保證支架體系的剛度和穩定性。支架完成支立后，應對所有節點逐個進行檢查，確保扣接緊密，傳力可靠。搭設碗扣式支架時，其縱橫梁方向間距、豎向間距應滿足承載力計算。為了保證碗扣式支架的穩定性，在縱橫向按設計要求加設斜撐，且用扣件連接牢固。安裝立桿、橫桿時，根據立桿及橫桿的設計組合，從底部向頂部依次安裝立桿、橫桿。安裝時應保證立桿處于墊塊中心，且隨時檢查立桿垂直度，垂直度偏差不大于1%。一般先全部裝完一個作業面的底部立桿及部分橫桿，再逐層往上安裝，同時安裝所有橫桿。斜桿安裝是為了保證碗扣件支架的穩定性，必須按設計要求安裝斜桿，安裝時盡量布置在節點上，且用扣件連接牢固。

2.3 荷載的確定與施加

荷載的確定除考慮梁體混凝土重量外，還需考慮模板及支架重量、施工荷載（人、料、機等）、作用模板、支架上的風力，及其他可能產生的荷載（如雪荷載、保證設施荷載）等。支架的預壓是一項關鍵工序。通過支架預壓來確定支架的塑性變形和彈性變形，通過預壓的測量計算來確定施工預拱度和下沉量，最終控制梁體變形下沉后的控制高程。進行預壓應完全模仿梁體在施工中和施工完成后的應力荷載分布情況。按照施工工序，首先進行底模安裝，支架完成后用方木進行鋪墊，并且通過支架托承進行底模橫坡和縱坡調整。一般按幾個工況進行加載，如按支架在空載、30%、50%、75%、90%、100%的等額荷載逐級加荷并觀測，對有特殊要求的可加載120%，提高安全儲備。常用的加載材料和方式有：

2.3.1 砂袋加載。預壓加載順序與施工澆筑混凝土順序相同，且確保砂袋的高度、寬度及堆放的緊密性符合要求。砂袋盡量過磅后均勻堆碼，以便準確統計加載量。要吸取雨天砂包浸水之后變重，可能超過腳手架承重極限發生倒塌事故的教訓。

2.3.2 鋼錠、鋼筋及較重的混凝土塊等作為加載重物。此方案需考慮足額配重的獲取及較大起重設備的配套問題。

3 支架預壓試驗觀測技術

3.1 試驗觀測目的和內容

在支架預壓前，通常應先根據預加荷載和其它相關施工荷載對支架進行計算，確保其強度、剛度、穩定性滿足相關規范要求后才能進行加載。因此，既要明確加載前的結構強度、剛度、穩定性的驗算是必須的，但也不是只要通過了驗算就一定沒有問題，可以放心施工。目前的支架驗算不論是手工計算還是計算機有限元計算，計算結果是在許多假設前提下得到的，實際工程中影響支架強度、剛度、穩定性的因素很多，在計算中無法完全體現出來。如有些支架材料沒有經過嚴格檢驗和試驗，又經過多次反復使用，材料性能會有所下降；支架安裝誤差和基礎的不均勻沉降在支架計算中是否考慮到，對于超靜定支架結構，結構實際受力與計算假定相差甚遠。以及施工方案是否合理等都將影響計算結果的準確性和施工安全。

3.2 觀測方法及數據整理

以支架范圍外同一永久不動點為基準點進行支架變形測量。由于梁式結構支架頂面（或模板頂面）的沉降值不能客觀反映各支撐點的沉降值和穩定狀態，必須在支架基礎、立柱、橫梁、縱梁頂面同時設置觀測點，以確保觀測數據能反映支架的結構強度、剛度和穩定性，同時也能有效檢驗地基處理效果。支架預壓觀測分為地基基礎沉降觀測、支架壓縮觀測及支架垂直度觀測。觀測點按規定要求布設，觀測儀器采用高精度水準儀。觀測期內當某觀測點沉降量過大時（一般不超過5mm），要分析其造成原因，及時修正。對于沉降值預測的不確定性，實際施工中可以通過2種手段處理：一種是對支點的超載預壓，消除大部分沉降量；另一種是在沉降穩定后調整支架，單一調整模板標高是不夠的。對多跨1聯連續作業時，嚴禁預壓完成后將預壓砂袋搬運至己完相鄰跨的箱梁頂面。施工中施工單位為圖一時便利，將預壓砂袋搬運至己完相鄰跨的箱梁頂面，可能造成箱梁受力超出設計施工荷載（特別是當支架己拆除時），同時造成拼接截面上翹，影響后續跨施工在拼接處的連續性和成橋線型如果從整體看每級加載后各測點相對沉降量的變化較均勻，則表明在預壓過程中，施加每級荷載支撐體系的沉降量基本上是整體發生的，且各層的沉降量基本均勻。由此可以判斷在施工中不會導致已澆筑完成箱梁混凝土因過大的不均勻沉降而產生裂縫等破壞現象。

4 結語

支架施工法中預壓可有效檢驗支架的整體受力性能，減小支架非彈性變形，確定支架預拱度，提高預定施工精度，使成橋結構棱角分明、線形流暢。在工程中需結合結構設計型式著重分析支架的特殊性，在施工中采取相應的技術對策，以確保工程質量。

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