赤喀客專大跨連續梁掛籃反力架預壓施工探討

續冠逸

（中鐵十八局集團第二工程有限公司， 河北 唐山064000 ）

在大跨度高大橋墩連續梁施工中，連續梁掛籃是否安全至關重要。在懸臂澆筑混凝土結構施工前，必須對連續梁掛籃開展預壓試驗，從而檢驗其變形值、安全可靠性及其承載能力，如此獲得彈性及非彈性變形數據，才能有針對性地采取相應措施[1]。如在各種支架和模版安裝后，應全面檢查安裝質量,并按設計荷載做載重試驗,采取預壓方法消除拼裝間隙和地基沉降等，消除非彈性變形影響，及時修正立模底標高，從而及時為后續使用提供可靠的技術參數。

針對本工程菱形連續梁掛籃的結構形式及環境資源條件等特點，綜合考慮材料的性能、預壓技術、經濟成本，創新性研究出一種具有良好效果的連續梁掛籃千斤頂反力架預壓施工工藝[2]。實踐證明，該施工技術不僅能很好地模擬連續梁掛籃的受力情況，還能合理調配現場、合理利用資源，具有節省施工設備、效率高、工期短、安全可靠等優點。當連續梁掛籃出現變形過大或異常情況時，能夠及時進行卸載，從而避免安全事故的發生，助力項目提質增效[3]。

赤喀客專某特大橋連續梁結構為三跨（80+144+80m）預應力混凝土，截面形式為單箱單室連續箱梁，采用連續梁掛籃懸澆施工工藝。橋梁長1235m，大橋墩身高11～30m，連續梁底是1.8次拋物線，箱梁底寬6m，箱梁頂寬10m,頂板結構厚度40cm，底板結構厚度40～80cm。對每段配置2套連續梁掛籃外，采用落地鋼管支架對箱梁0#塊進行現澆，梁體結構中，重量最大的節段混凝土方量達到60m3,重量約150t,每副連續梁掛籃采用千斤頂反力架對稱預壓方法進行施工。

1 千斤頂反力架預壓技術

千斤頂反力架預壓技術比較成熟，是一種采用液壓千斤頂預壓技術，對懸澆澆筑施工的連續梁掛籃進行預壓的一種施工方法，主要采用的設備是反力架及液壓千斤頂。具體做法為：在已澆筑完成的箱梁梁體上，先把反力架固定好，在安裝完成連續梁掛籃及箱梁底部模板后再將液壓千斤頂放在底部模板和反力架的中間位置。通過控制液壓千斤頂壓力，向下壓箱梁底部模板，然后向上拉連續梁掛籃吊桿。模擬連續梁掛籃實際受力狀況，得出連續梁掛籃各部位變形數據，從而有針對性地采取有效措施，盡最大可能消除非彈性變形影響，及時修正連續梁的立模底標高，實現連續梁掛籃預壓，確保施工順利推進[4]。

2 千斤頂反力架設計

圖1 千斤頂反力架預壓結構剖面（單位：cm）

圖2 千斤頂反力架預壓正視狀貌（單位：cm）

圖3 連續梁預壓點示意（單位：cm）

圖4 連續梁撓度測點布置（單位：cm）

千斤頂反力架預壓技術是采用液壓千斤頂進行加載，把反力架安裝在已澆筑完成的梁體塊上面，在連續梁掛籃的底部模板安裝好千斤頂，對懸臂澆筑段的連續梁掛籃進行預壓[5]。將2根I56工字鋼加工而成的三腳架作為反力架預壓的反力點，并將其與預埋在梁體上的鋼板焊接好，與箱梁一道形成一個整體受力體。為避免在加載試驗中梁體出現開裂破碎等意外，在預埋的工字鋼和鋼板的梁體全斷面范圍內，另外再增設三層Φl6@10×l0cm防裂鋼筋網片至梁體中（如圖1～2所示）。同一個主墩的兩個連續梁掛籃預壓施工必須對稱進行，避免墩柱因受力不均而產生變形。每個連續梁掛籃專門設置四個預壓點（如圖3～4所示）。

3 千斤頂反力架的預壓施工工藝

3.1 計算荷載

計算荷載時，在赤喀橋連續梁掛籃底部模板上進行的千斤頂反力架預壓荷載不計入總荷載，梁體結構自重荷載、機械施工沖擊荷載、模板機械設備、施工人員、支架自重荷載等組成主要荷載。

（1）荷載q1是梁體混凝土自重荷載，梁體結構重量最大段為150t（60m3混凝土），寬10m、長3.5m，荷載分項系數取1.2，由此q1=150×9.8×1.2=1764kN；（2）荷載q2為施工人員、機械設備等自重，根據1.5kN/m2計算，荷載分項系數可選取1.4，由此 q2=1.5×3.5×10×1.4=73.5kN；（3）荷載 q3是機械施工的沖擊荷載，依據2.0kN/m2計算，荷載分項系數可取1.4，由此q3=2.0×3.5×10×1.4=98kN；（4）荷載q4是模板和支架自重荷載，模板及支架自重約44.4噸，荷載分項系數為1.2,由此q4=44.4×9.8×1.2=522.14kN。

由此計算出總預壓荷載為Q=q1+q2+q3+q4=l764+73.5+98+522.14=2457.64kN。

3.2 測量的監控

3.2.1 變形測點布置

要取得前、后托梁及連續梁掛籃懸臂端的撓度值需借助預壓試驗[6]。技術人員在每側連續梁掛籃共布置15個測點以便準確得到連續梁掛籃的變形值。具體分布為：2個位于左、右主桁架后錨點，5個位于橫梁，4個位于主桁架前端，2個位于支點，2個位于底模處左、右布置點。通過預壓試驗及時收集、整理觀測數據，并進行驗算、分析、處理，依據同步數據，詳細繪制出連續梁掛籃試驗荷載和撓度的對應關系曲線圖，以此作為連續梁掛籃懸臂澆筑施工底模標高控制的重要參考依據。

3.2.2 外觀檢查測點

加載試驗中，技術人員要對連續梁掛籃關鍵部位的受力情況進行嚴密觀測，主要觀察連續梁掛籃受力桿件有無因剛度不足造成變形、焊縫有無脫焊或焊縫開裂、連接插梢有無松動等異常現象發生。

3.3 預壓施工方法

把千斤頂安裝在連續梁掛籃底部模板的前下橫梁上，模擬最大現澆梁段施工荷載的分布情況后進行分級加載。主要目的為控制加載速度，以便技術人員觀測連續梁掛籃變形隨荷載變化的狀況及發現規律，提高試驗質量，確保試驗安全。

連續梁掛籃預壓試驗按0 kN—2016 kN—2650 kN—3175 kN—2650 kN—2016 kN—1058 kN—0 kN順序進行分級加載，相關人員觀測桁架連接節點有無變形，連續梁掛籃底模與橫梁的沉降值；加載時，每次加載完成后1h，測量連續梁掛籃的變形值；當加載全部完成后，每隔1小時對所有測點的變形值測量一次。以此類推，連續進行預壓4小時后，如果最后測量時段的兩次變形值差小于2毫米，就可不再進行預壓試驗。預壓完成后，如果分析觀測數據正常，即可拆除反力架，然后按照分級加載的相同重量，逐級卸載，并測量各級卸載后的變形值。反力架質量控制標準和預壓加載分級見表1、表2。

4 預壓變形數據分析

通過對分級加載預壓試驗的記錄數據進行詳細分析，得出赤喀客專某特大橋連續梁掛籃變形量和荷載的線形關系，在設置掛籃的預拱度時，可提供數據支撐。連續梁掛籃預壓試驗原始數據見表3。技術人員取底模處左、右布置2個點，在4個主桁架前端、2個后錨點處進行測點數據分析，線性回歸方程Linear Fit:y=a+bx, Coefficient Data:a=-19.074248，b=30.0706421，y=-19.074248+30.0706421x。通過詳細分析該橋連續梁掛籃主桁預壓變形觀測計算結果（見表4），可發現荷載與主桁連續梁掛籃變形呈直線關系。

表1 連續梁掛籃預壓加載分級

表2 連續梁反力架的質量控制要求和規范

表3 連續梁掛籃主桁預壓變形觀測計算分析

5 結論與建議

采用千斤頂反力架預壓方式對大橋連續梁掛籃進行預壓證明的方法非常適用預應力混凝土連續箱梁連續梁掛籃的預壓。由此得出以下結論：

（1）千斤頂反力架預壓施工技術與傳統水箱法、砂袋法相比不僅工序少，且施工簡單方便、加載卸載速度快、節約施工時間、降低成本、安全高效。此外其數據直觀，可形象模擬出大橋連續梁掛籃的實際受力狀況，從而得出相關受力變形參數，使連續梁掛籃施工有數據支撐。（2）通過對連續梁掛籃預壓數據進行技術分析，可得連續梁掛籃底模預留沉降值，若其適當且準確，連續箱梁線性平滑順暢，可很好指導連續梁掛籃的實際施工。（3）施工技術人員依據詳細計算，科學制定加載試驗方案，精心設計出反力架的結構形式，順利完成連續梁掛籃預壓，很好地驗證了連續梁掛籃的安全性、可操作性；通過實踐檢驗，明晰了撓度變形值與荷載的對應關系，對非彈性變形進行了有效消除，獲得了底部模板標高的控制數據，效果良好。（4）連續梁掛籃在被循環使用過程中，由于軌道變形或支墊不牢固，易造成非彈性變形。施工人員在正常使用時應估計其一定的的下沉量，一般可考慮5mm的下沉值，即立模標高抬高5mm，然后利用回歸方程y=30.0706421x-19.07424計算出連續梁掛籃前端撓度變形值。⑸連續梁掛籃結構受力很明確，更方便掌控對荷載加載。

表4 連續梁掛籃預壓觀測原始數據