連續(xù)剛構(gòu)橋梁主墩施工托架千斤頂反力法預(yù)壓技術(shù)

【摘 要】紫陽港漢江大橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，主墩上部箱梁1-0-1’#塊段采用托架法施工，文章重點(diǎn)闡述該橋施工中托架預(yù)壓采用的千斤頂反力法預(yù)壓技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)剛構(gòu)；托架；預(yù)壓；千斤頂；反壓

引言

連續(xù)剛構(gòu)橋梁主墩上部箱梁0#塊段或1-0-1’#塊段常采用托架法施工，托架預(yù)壓是施工中的一項(xiàng)重要工序。常規(guī)預(yù)壓方法采用堆載法，以檢驗(yàn)托架的受力性能和安全性，消除非彈性變形、測(cè)量彈性變形量，為立模標(biāo)高提供依據(jù)。堆載材料常用砂袋裝砂、鋼材、混凝土預(yù)制塊、水箱加水等，但如果出現(xiàn)橋墩高、橋墩所處位置水平或垂直運(yùn)輸不便利、箱梁實(shí)體混凝土量大或堆載作業(yè)面狹窄等情況，采用常規(guī)堆載預(yù)壓時(shí)，需對(duì)大量預(yù)壓材料進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)、吊裝、卸載等工作，工作量大、周期長(zhǎng)、安全風(fēng)險(xiǎn)高、成本大，為縮短工期節(jié)約成本提高施工安全性，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，采用千斤頂反力對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓，達(dá)到預(yù)期目的。

1 工程概況

紫陽港漢江大橋位于陜西省紫陽縣城，大橋橫跨漢江，連接南岸規(guī)劃新區(qū)與北岸主城區(qū)。大橋全長(zhǎng)333.48m，主橋?yàn)槿纾?6m+120m+66m）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，引橋?yàn)閮煽?×20m預(yù)制箱梁。主橋橋墩采用空心薄壁墩，截面7.0×4.0m矩形，梁體為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)體系，單箱單室箱形截面，箱梁頂板寬度13m，底板寬7.0 m，翼緣板長(zhǎng)3.0 m，箱梁中線處根部梁高6.73 m，跨中梁高2.6 m，箱梁頂板厚度30～45cm，底板厚度120～30cm，腹板厚度95～45cm。橋梁3#、4#主墩共2個(gè)“T”對(duì)稱懸臂現(xiàn)澆施工，箱梁除0#、1#、1’#塊段采用搭設(shè)托架澆筑完成外，其余13個(gè)塊段均采用掛籃懸澆。

0#塊段長(zhǎng)6.0m，其余1（1’）#～14（14’）#塊段分段長(zhǎng)度為5×3.5m+4×4.0m+5×4.5m，中、邊跨合攏段均為2.0m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)度為6.76m。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，1-0-1’#塊段一起澆筑，為了操作便利并進(jìn)一步保證施工安全，1-0-1’#塊段分兩次進(jìn)行澆筑。

圖1 0#、1（1’）#塊段結(jié)構(gòu)圖

2 施工托架

1-0-1’#塊施工平臺(tái)采用三角托架方案，每個(gè)墩兩側(cè)橫橋方向各設(shè)3排三角托架，順橋方向各設(shè)2排三角托架，托架主桁由主梁、斜撐桿、豎桿組成，構(gòu)造簡(jiǎn)單，受力明確，重量輕，剛度大，制作安裝方便。在主墩上的相應(yīng)位置設(shè)置預(yù)埋件，托架與墩身預(yù)埋件相連，支承在臨時(shí)支撐牛腿上，托架安裝完成后，在主梁上安裝分配梁。三角托架間設(shè)置平聯(lián)橫撐，增強(qiáng)其整體性穩(wěn)定性。

橫橋向托架主桁采用雙工45a作為主梁，雙[32a作為斜撐及豎桿。每側(cè)設(shè)3組，間距3.15米，翼緣板兩側(cè)采用主梁為雙[32a的雙排托架，間距3米，斜撐及豎桿采用雙[28a型鋼。托架主梁插入墩身預(yù)留槽通過精扎螺紋鋼對(duì)拉，斜撐及豎桿下端部與墩身預(yù)埋件連接牢固。

托架采用兩層分配梁進(jìn)行分配，下層分配梁為工45a型鋼，上層為雙拼[10型鋼， 0#懸臂部分采用φ48（δ=3.5mm）鋼管扣件支架作為支撐結(jié)構(gòu)方便卸載，布置圖如圖2。

圖2 托架布置圖

根據(jù)墩身結(jié)構(gòu)形式，墩身施工至距墩頂31cm處，其余部分與0#一起澆筑，故墩內(nèi)需設(shè)封頂支架。封頂支架主梁采用工20a工字鋼，間距50cm布置，主梁長(zhǎng)度2.5m，深入到墩柱主筋中間，并于主筋采用焊接連接。分配梁上布置10cm×5cm方木，間距25cm，底模采用1cm厚竹膠板。結(jié)構(gòu)布置圖如圖3：

圖3 墩內(nèi)封頂支架布置圖

3 托架預(yù)壓方法

由于本橋主墩位于江中，水位較深，采用常規(guī)堆載法預(yù)壓，運(yùn)輸、吊裝、卸載效率低下且在水面吊裝作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)大，周期長(zhǎng)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)主橋箱梁0#塊墩身豎向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)構(gòu)造要求，利用墩身中預(yù)埋豎向預(yù)應(yīng)力Φ32精軋螺紋鋼作為反壓受力筋，加工制作上下承壓梁、反壓梁，安裝托架縱梁、橫梁后安裝反壓梁對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓重量為自重和所有施工荷載總重量的120%。反壓梁、千斤頂、預(yù)埋精軋螺紋鋼與分配梁等組成托架預(yù)壓的施力體系。預(yù)壓系統(tǒng)見圖4。

圖4 托架預(yù)壓總體布置圖

4 托架預(yù)壓實(shí)施

4.1 預(yù)壓前的準(zhǔn)備

（1）反壓構(gòu)件加工

反壓構(gòu)件主要材料為型鋼，根據(jù)構(gòu)件的受力要求，選擇合適的型鋼制作反力架；

（2）墩身預(yù)埋精軋螺紋鋼反力支點(diǎn)處鋼筋接長(zhǎng)；

（3）預(yù)埋精軋螺紋鋼模擬試?yán)?/p>

（4）托架安裝完成后檢查驗(yàn)收

（5）千斤頂、油泵、油表檢驗(yàn)校定；

4.2 反壓系統(tǒng)安裝

（1）分配梁、下承壓梁鋪設(shè)

在已經(jīng)安裝完成的托架梁上鋪設(shè)工20a分配梁，間距50cm，確保荷載傳遞至托架梁上相對(duì)均勻；下承壓梁采用雙拼工45a型鋼，橫橋方向鋪設(shè)于分配梁上，距離墩身135cm；

（2）安放千斤頂

將已校定好的千斤頂，安放在下承壓梁上；

（3）安裝上承壓梁、反壓梁

在千斤頂上方順橋向安裝雙層雙拼工45a型鋼上承壓梁，上承壓梁位置避開墩身鋼筋，緊貼墩身內(nèi)側(cè)；在上承壓梁頂橫橋向安裝工45a型鋼反壓梁；

（4）將穿過反壓梁的精軋螺紋鋼上安裝雙拼[20a型鋼錨墊板及專用螺母，將精軋螺紋鋼與反壓梁緊固，作為反力支撐點(diǎn)；

（5）將油泵與千斤頂相連接。

圖5 反壓系統(tǒng)1（由上至下依次為型鋼錨墊板、反壓梁、上承壓梁、千斤頂、下承壓梁）

圖7 反壓系統(tǒng)2

圖6 反力梁錨固端

4.3 施壓

托架承受重量計(jì)算：547t（鋼筋混凝土重） +25.44t（模板重量）+0.26t（施工荷載，按每m22.5KPa，共104 m2）=572.7t

根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)已有設(shè)備，采用4套400t油壓千斤頂對(duì)使用反壓系統(tǒng)托架進(jìn)行預(yù)壓。由4套千斤頂分三級(jí)加載完成，加載到572.7t ，考慮到力傳遞的滯后效應(yīng)，靜載10分鐘，基本穩(wěn)定后，觀測(cè)是否有變化，然后再加載到1.2倍重量+施工荷載=（547）*1.2+25.44+0.26=682.1t，靜載1小時(shí)，穩(wěn)定后，觀測(cè)沉降值，將數(shù)據(jù)整理后上報(bào)監(jiān)控單位。同時(shí)按1.2倍自重+施工荷載超載預(yù)壓，檢驗(yàn)其安全性，每個(gè)千斤頂分配的最大的反壓力為=682.1/4=170.53t。

單個(gè)千斤頂所受荷載分?jǐn)傇诙丈碡Q向4根32精扎螺紋鋼筋，計(jì)算噸位為170.53/4=42.63t，約合426.3kN。依據(jù)《紫陽港漢江公路大橋兩階段施工圖設(shè)計(jì)》第二冊(cè)SIV-11對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力的要求，墩身豎向預(yù)應(yīng)力采用785MPa的JL32精軋螺紋鋼，張拉力為56.8T，因此，58.6T>42.63T，精軋螺紋鋼承受力滿足要求。

具體壓載步驟如下：

（1）設(shè)置觀側(cè)點(diǎn)

在托架主梁梁端與墩身外邊緣10cm處設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置數(shù)量每墩12個(gè)；（2）測(cè)量各觀測(cè)點(diǎn)壓載前的標(biāo)高H1，然后分級(jí)加載，加載時(shí)，4套千斤頂必須同步加載，第一次加載為預(yù)壓荷載的50%，（每套千斤頂每級(jí)加載85.27t），第二次加載100%既170.53t，最后按1.2倍鋼筋混凝土自重+施工荷載進(jìn)行最后一級(jí)加載，根據(jù)千斤頂校驗(yàn)曲線觀測(cè)每段油表讀數(shù)，每級(jí)靜載預(yù)壓時(shí)間為10分鐘，至托架承受鋼筋混凝土的1.2倍重量+施工荷載=682.1t。在加載期間，測(cè)出加載重量后各沉降控制點(diǎn)標(biāo)高H2，達(dá)到120%后持荷24小時(shí)觀測(cè)標(biāo)高變化，然后卸載，完畢后再測(cè)量一次各點(diǎn)標(biāo)高H3。