高墩掛籃鋼絞線反拉預壓技術

王東平 中國水利水電第八工程局有限公司

1 工程概況

沙坡大橋位于貴州省黔南州境內橋梁跨徑布置為2m×40m預制T梁+（50+3×85+50）m連續剛構+（40+65+40）m連續剛構+3m×40m預制T梁，分為左右兩幅，每幅橋斷面按單箱單室布置。箱梁0#段處梁高5m，底寬8.5m，箱頂寬15.5m。箱梁翼緣寬度每側均為3.5m，根部厚度0.7m，端部厚度0.2m。箱梁頂板頂厚0.32m，底板厚度在中支點為0.7m，在邊跨合龍段及中跨跨中為0.25m，按二次拋物線變化；支點附近腹板厚0.75m，跨中附近腹板厚度為0.45m，變化段長8m。

1.1 掛籃結構介紹

掛籃采用菱形掛籃形式，掛籃由主桁系統、走行系統、錨固系統、底籃系統、吊掛系統、平臺及防護系統、模板系統等部分組成。大橋箱梁采用菱形掛籃施工，主橋3#、4#、5#、6#每個墩上箱梁分10個箱段施工，投入8套掛籃施工。

2 總體實施方案

采用千斤頂反張拉掛籃底籃結構方式進行掛籃預壓，模擬掛籃前吊桿合力值達到各澆筑節段工況下吊桿出現的最大合力值。預壓過程按理論計算反拉力的10%、50%、100%、120%分級張拉，按100%、50%、10%、空載分級卸載，并同步測量掛籃各測點變形情況。掛籃測點布置于主桁后錨、主桁前支點、主桁前上橫梁位置、掛籃底籃前托梁等位置。

掛籃拼裝完成后，在掛籃底籃上及承臺頂各設置一組橫向分配梁，對應于掛籃左右主桁架位置分別設置一束鋼絞線，鋼絞線下端與承臺頂分配梁錨固，上端設置張拉千斤頂，形成反張拉結構體系。通過鋼絞線張拉，張拉力由掛籃底籃上分配梁傳遞至掛籃底縱梁，再由掛籃底縱梁傳遞至掛籃底籃前托梁，最后傳遞至掛籃前吊桿系統。

反張拉結構體系裝置組成結構（單支掛籃）：

承臺頂預埋筋：6根精軋螺紋鋼筋；承臺頂反拉橫向分配梁：2H600×200普通熱軋H型鋼；鋼絞線束：2組5Φ15.2鋼絞線；底籃頂反拉橫向分配梁：2H600×200普通熱軋H型鋼；張拉千斤頂：2臺穿心式千斤頂。

3 荷載計算

3.1 前吊桿拉力和值計算（見表1）

1#節段前吊桿拉力：

4#節段前吊桿拉力：

表1 1#、4#、7#各節段參數計算匯總

取前吊桿拉力和值為600kN為控制值。

3.2 千斤頂反拉力計算

掛籃前后吊桿間距為5m，千斤頂距前吊桿0.5m，按簡支梁計算千斤頂反拉力，其中，前吊桿拉力和值即2點產生的支反力為600kN。

千斤頂反拉力為：

設兩臺千斤頂，單臺千斤頂反力為：

4 反張拉結構體系受力分析計算

反張拉結構體系結構受力驗算主要有：（1）掛籃底籃底縱梁結構驗算（2）承臺頂反拉橫向分配梁結構驗算（3）承臺頂預埋精軋螺紋鋼筋錨固系數驗算。

4.1 掛籃底籃底縱梁結構驗算

掛籃反拉預壓過程中，反拉力設置于掛籃底籃對應于腹板位置處底縱梁，即反拉力由單個腹板位置處4組工HN350×175型鋼共同承擔。

截面模量：

截面面積矩：

截面慣性矩

腹板厚度：

千斤頂反力大小：

鋼材抗彎強度設計值：

底縱梁彎曲應力驗算：

經驗算掛籃底籃底縱梁結構滿足要求。

4.2 承臺頂反拉橫向分配梁結構驗算

底縱梁由2H600×200普通熱軋H型鋼

鋼材抗剪強度設計值：

底縱梁剪切應力驗算：

4.3 承臺頂預埋精軋螺紋鋼筋錨固系數驗算

承臺頂預埋精軋螺紋鋼筋采用PSB785Φ32mm規格，截面面積為804.2mm2，拉力設計值為：

精軋螺紋鋼筋最大反拉力值為：

滿足要求。

5 反張拉方案實施

5.1 反張拉結構裝置安裝

5.1.1 承臺頂橫向分配梁安裝

分配梁安裝到位后，其頂面應為水平狀態，且錨固應均衡、一致，并配雙螺母進行錨固，分配梁底部與承臺頂間隙應采用型鋼抄墊，單根分配梁抄墊不得少于2處。限位裝置設置：利用精軋螺紋鋼筋對拉沿墩身縱線方向兩側設置對對拉桿，同時分配梁與墩身間設置水平支撐。

5.1.2 掛籃底籃頂橫向分配梁安裝

掛籃底籃前、后托梁及底板縱梁安裝完成后即可安裝掛籃底籃頂橫向分配梁，其中心線距掛籃前吊桿中心50cm位置擺放，利用墩位處塔吊安裝，安裝后應與掛籃底籃縱梁焊接固定。

5.1.3 鋼絞線安裝

采用5Φ15.2mm鋼絞線，下端設置P錨與承臺頂分配梁錨固，張拉端設置于上端。由于鋼絞線具有一定的傾斜角度，在P 錨端及張拉端均應設置與鋼絞線傾斜度一致的楔形鋼墊塊。鋼絞線安裝完成后，應對每根鋼絞線進行預拉，保證鋼絞線無彎曲、均勻一致，且下端P錨與錨墊板間密貼，可采用1t倒鏈懸掛于掛籃前上橫梁頂進行預拉并錨固。

5.1.4 油泵及千斤頂安裝

利用塔吊完成油泵及千斤頂的就位工作，千斤頂應于油表對應配套安裝，油泵擺放在0#塊梁頂。

5.2 測點布置

主桁架測點設置位置、主桁架后錨固位置、前支點位置、主桁架懸臂端與前上橫梁連接位置；單只掛籃6個測點。

底籃測點設置位置：底籃前托梁頂對應于主桁位置、前托梁頂中部位置；單只掛籃共計3個測點。

5.3 反張拉預壓

掛籃預壓按千斤頂反拉至掛籃前吊桿達到懸臂澆筑節段時出現的最大合力值，根據“3荷載計算”中知，前吊桿出現的最大合力值為600kN，對應單個千斤頂的反拉力值為F=334kN，根據CJJT 281—2018《橋梁懸臂澆筑施工技術標準》規定，按F的10%、50%、100%、120%進行分級加載預壓，按F的100%、50%、10%、空載分級卸載，并同步測量測點標高變化值（如表2、表3）。

張拉時張拉力為主，伸長量校核；卸載時，提前在鋼絞線上方做好標記，利用鋼絞線分級卸載回縮量初步判斷卸荷大小，然后送油張拉利用油表讀取鋼絞線卸荷后的實際張拉力值。

預應力張拉、卸載過程應同步、對稱進行，每一級的張拉、卸載工作開始前由指揮調度員統一下達指令，施工流程如下。

（1）預壓前，測量各測點標高初始值

（2）按10%、50%、100%分級加載，每級加載完成后6h，對所有測點進行觀測，并記錄變形數據。

表2 千斤頂張拉力與油表讀數對應表

表3 伸長量計算表

（3）荷載加載至120%，12h后觀察測點變形情況，計算標高值；24h內觀察并測量測點標高，若測點標高無變化、處于穩定狀態，即可卸載

（4）卸載按100%、50%、10%、0分四級對稱同步卸載，卸載完成后，對測點進行末次觀測，并記錄標高值

（5）數據匯總并計算掛籃非彈性變形及彈性變形量。

非彈性變形計算：

式中：

h— —彈性變形量（mm）；

h0——非彈性變形量（mm）；

H0——預壓前，測點初始標高觀測值（mm）；

Hn— —加載完畢后，測點標高觀測值（mm）；

H——卸載后，測點末次標高觀測值（mm）。

（6）分析掛籃預壓數據，彈性變形量滿足設計及規范規定2cm以內要求。

6 結語

本文結合高墩連續梁菱形掛籃鋼絞線張拉預壓施工，預壓加載和卸載過程更加簡便快速，加載力精確且易控制，當發現問題時，可及時卸載，避免安全事故的發生。高效安全準確的完成了掛籃預壓，消除了非彈性變形，獲得了立模控制標高所需數據，節約了成本、縮短工期，取得了良好的經濟效果，為今后同類高墩連續梁掛籃預壓施工積累經驗。