墩頂現(xiàn)澆段鋼管支架反支點預(yù)壓技術(shù)在工程中的應(yīng)用探析

徐士征 （安徽省路港工程有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230011）

1 引言

支架預(yù)壓是現(xiàn)澆少支點鋼管支撐體系橋梁施工最重要的工序之一，其目的是為了驗證支架系統(tǒng)的承載能力及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為采集支架彈性變形數(shù)據(jù)，消除非彈性變形和為設(shè)置預(yù)拱度提供依據(jù)，確保梁體施工線形順暢。目前，國內(nèi)普遍采用砂袋、水箱等材料加載預(yù)壓，但存在分級預(yù)壓時砂袋分層堆載高空作業(yè)安全風(fēng)險大、堆載物塌坍等安全隱患，且存在預(yù)壓變形測量工作量較大、高空測量精度難以保控制等問題。

省道210和城段改建工程項目，位于和縣，項目全長7.986 km。K2+895.5得勝河大橋全長760 m，其中主橋長220 m，主橋采用（60+100+60）m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，雙幅布置，單幅箱梁頂板寬13.25 m，底板寬7.0 m。主梁0號塊和1號塊節(jié)段總長10.0 m，主墩支點處梁高6.0 m，在墩頂和墩旁臨近支架上立模整體現(xiàn)澆。

2 技術(shù)特點

①反支點預(yù)壓技術(shù)通過對預(yù)壓加卸載工作的精準(zhǔn)控制和全過程支架變形的動態(tài)精確測量，不僅使現(xiàn)澆橋梁支撐體系的變形預(yù)壓實現(xiàn)預(yù)控和可測，而且有效驗證了現(xiàn)澆橋梁支架的設(shè)計承載力和穩(wěn)定性，具有分級加卸載效果直觀、安全風(fēng)險低、材料設(shè)備投入少、耗時短、安拆簡便、測量精度高等特點。

②下料前，采用鋼管框架自穩(wěn)定體系臨時固定鋼絞線，防止鋼絞線崩散，降低了安全風(fēng)險，保證了預(yù)壓工作的有序開展。

③在承臺底部預(yù)埋錨具和鋼絞線作為錨固端，預(yù)壓體系安拆簡便，錨具、張拉和測量設(shè)備等可重復(fù)使用，所需材料設(shè)備投入少。

④承臺底部預(yù)埋的錨固端與承重梁設(shè)置的張拉端通過鋼絞線連接，采用千斤頂對鋼絞線由中心向外側(cè)對稱進行分級張拉和卸載。

⑤采用LVDT直線位移傳感器和數(shù)據(jù)采集儀實時動態(tài)觀測預(yù)壓加載和卸載期間的支架變形，精準(zhǔn)確定支架的彈性變形量及非彈性變形量，為設(shè)置梁體預(yù)拱度提供準(zhǔn)確依據(jù)，同時顯著提高測量精度和測量效率。

3 工藝原理

將預(yù)應(yīng)力材料鋼絞線和錨固端預(yù)埋至承臺底部，鋼絞線外露部分高出支架頂面一定距離作為工作長度，待支架體系按設(shè)計的安裝程序搭設(shè)、組拼、加固完成后，用液壓千斤頂單端分級張拉預(yù)埋鋼絞線至各級控制力；張拉控制力根據(jù)設(shè)計的預(yù)壓荷載大小、區(qū)域計算，采用數(shù)控智能張拉系統(tǒng)軟件進行精確控制，緩慢、均勻地分級施加反向荷載，達到分級加載預(yù)壓的目的；同時，LVDT直線位移傳感器和數(shù)據(jù)采集儀實時動態(tài)監(jiān)測分級荷載對應(yīng)的支架變形觀測值；待支架變形穩(wěn)定后，分級卸載，確定支架的彈性變形量和非彈性變形量；最后，拆除張拉系統(tǒng)。

4 工藝流程

圖1 墩頂現(xiàn)澆段鋼管支架反支點預(yù)壓施工工藝流程圖

5 操作要點

5.1 模擬荷載分布

①預(yù)壓點位確定：根據(jù)實體荷載布置，將包括上部結(jié)構(gòu)自重、施工機具、人員和模板臨時荷載等在內(nèi)的荷載轉(zhuǎn)化為多個集中荷載作用于支架上，按多個集中力對支架產(chǎn)生的彎矩及剪力與實際荷載對支架相應(yīng)位置產(chǎn)生的彎矩和剪力相同的原則進行布載。

②預(yù)壓點位張拉力計算：通過計算確定各預(yù)壓點對應(yīng)區(qū)間范圍荷載，并計算各預(yù)壓點的張拉力。

5.2 鋼絞線下料

①以鋼絞線理論張拉力的75%作為實際受力控制的上限，根據(jù)計算得出的各預(yù)壓點張拉力，確定每束鋼絞線的根數(shù)，每個預(yù)壓點布設(shè)一束鋼絞線。

②下料長度根據(jù)承臺內(nèi)預(yù)埋深度、鋼管高度、承重梁、錨具、張拉工作長度等實際高度控制。

5.3 承臺底部鋼絞線錨固端的預(yù)埋與定位

①在承臺混凝土澆筑前，加工錨固端鎖頭，將鋼絞線貫穿鋼板中心錨固后形成錨固端，隨后預(yù)埋在承臺底部的混凝土中。

②注意預(yù)埋的平面位置與鋼管支架的設(shè)計要求相符，保持預(yù)埋在承臺混凝土內(nèi)的鋼絞線深度不小于0.8 m。

5.4 安裝支架和承重梁

①支架安裝時，先測量放樣，按設(shè)計鋼管支架規(guī)格、間距有序搭設(shè)，及時加固，保護好外露的張拉鋼絞線。

②安裝承重梁時保持張拉鋼絞線預(yù)埋點（錨固端）位置與其上張拉點（張拉端）上下重合。采用工字鋼作為承重梁，每兩根承重梁間預(yù)留可供鋼絞線貫穿的縫隙，每隔50 cm采用鋼筋進行焊接相連，防止張拉過程中失穩(wěn)。

5.5 安裝張拉端

安裝張拉端錨具，使鋼絞線與承臺底部的錨固端、承重梁上的張拉端在同一豎向線上；將鋼絞線穿過承重梁縫隙后安裝群錨，打緊夾片（圖2）。

圖2 安裝張拉端

5.6 分級張拉鋼絞線

①根據(jù)預(yù)壓設(shè)計荷載計算張拉力，按標(biāo)定的回歸方程式，計算油壓表讀數(shù)。連接數(shù)控智能張拉系統(tǒng)主控軟件，輸入張拉參數(shù)，同步對稱張拉鋼絞線。

②張拉由中心向外側(cè)對稱進行，按每個點張拉力的20%，60%，100%進行分級加載，每根鋼絞線受力不超過0.75極限抗拉強度。

圖3 分級張拉鋼絞線

5.7 支架變形觀測

①根據(jù)預(yù)壓點位確定支架變形觀測的點位和布置方案，在墩頂處安裝用于固定直線位移傳感器的臨時支撐。

②標(biāo)定LVDT直線位移傳感器，依次將其夾具塊固定在臨時支撐，活動磁環(huán)抵在觀測點位上，連接導(dǎo)線至數(shù)據(jù)采集儀，實時動態(tài)監(jiān)測分級預(yù)壓期間的支架變形量。

5.8 待支架變形穩(wěn)定后卸載

持荷24 h，待支架達到穩(wěn)定不再出現(xiàn)變形后，從外向內(nèi)對稱分級卸載，采集卸載期間的支架變形數(shù)據(jù)。處理數(shù)據(jù)，最終確定支架的彈性變形量及非彈性變形量。

6 質(zhì)量安全主要控制措施

①預(yù)應(yīng)力筋的下料長度應(yīng)通過計算確定，計算時應(yīng)考慮錨固端長度、鋼管長度、承重梁高度和張拉端工作長度等因素。預(yù)應(yīng)力筋的切斷，應(yīng)采用切斷機或砂輪鋸，不得采用電弧切割。

②施加預(yù)應(yīng)力時，鋼絞線、錨具、千斤頂應(yīng)位于同一軸線上。預(yù)應(yīng)力筋采用應(yīng)力控制方法張拉時，應(yīng)以伸長值進行校核，并進行雙控。

③張拉千斤頂后方危險區(qū)域禁止人員滯留、穿行，設(shè)置警示牌和安全擋板或防護罩，高壓油泵應(yīng)放在構(gòu)件端部兩側(cè)，操作人員站在鋼絞線側(cè)面，以防鋼絞線飛出傷人。

④設(shè)置專人對支架體系連接部位的牢固性和可靠性進行檢查，必須按照要求進行分級預(yù)壓，每加載一級后，派專人對支架的各個部位進行仔細觀察，發(fā)現(xiàn)異常立即停止施工。

7 結(jié)論

墩頂現(xiàn)澆段鋼管支架反支點預(yù)壓施工工藝在此工程中得到了應(yīng)用，不僅驗證了現(xiàn)澆橋梁支架的設(shè)計承載力和穩(wěn)定性，改變了傳統(tǒng)的鋼管支架的預(yù)壓慣性思維，是一種觀念和工藝創(chuàng)新和突破，而且使現(xiàn)澆橋梁支撐體系的變形預(yù)壓實現(xiàn)預(yù)控和可測，真正實現(xiàn)預(yù)壓加載工作的精準(zhǔn)控制。該工藝通過鋼管框架自穩(wěn)定體系、承臺底部預(yù)埋錨具和鋼絞線作為錨固端、數(shù)控智能張拉系統(tǒng)主控軟件、實時動態(tài)觀測沉降變形等關(guān)鍵技術(shù)，既防止了鋼絞線崩散，又提高了反預(yù)壓效果，可精準(zhǔn)確定預(yù)拱度，指導(dǎo)類似項目施工。