反力架裝置在機(jī)場(chǎng)線支架工程落架沙箱預(yù)壓中的應(yīng)用實(shí)踐

張繼國(guó)

摘 要 西安北至機(jī)場(chǎng)城際軌道項(xiàng)目渭河特大橋跨南河堤路為一聯(lián)1-105m系桿拱橋，系桿拱橋系梁支架采用落地沙箱落架。本論文結(jié)合支架預(yù)壓中落架沙箱的承載力試驗(yàn)過(guò)程，對(duì)反力架裝置在預(yù)壓試驗(yàn)中的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞 支架預(yù)壓;預(yù)壓試驗(yàn);落架沙箱;反力架裝置

1工程概述

西安北至機(jī)場(chǎng)城際軌道項(xiàng)目渭河特大橋起訖里程DK3+078.00～DK10+014.70，全長(zhǎng)6.94km。其中DK3+318.05～DK3+423.05段為一聯(lián)1-105m鋼管混凝土系桿拱橋，橫跨渭河南河堤路，是全線重難點(diǎn)工程之一。

本系桿拱橋系梁采用單箱雙室預(yù)應(yīng)力箱梁，標(biāo)準(zhǔn)段面高為2.1m，兩端加高至2.7m，箱梁頂寬為12.8m，底寬為10.1m，全橋順橋向設(shè)置10.26‰縱坡。全橋共設(shè)11對(duì)吊桿，吊桿間距7m，吊桿采用雙根1860MPa級(jí)GJ15-12整束擠壓鋼絞線成品吊桿，吊桿橫距13.8m。拱肋采用啞鈴型截面鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，矢高20.48m，上下弦桿中心距1.5m并用兩道16mm腹板連接，弦桿內(nèi)灌注C55自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土。

本系桿拱橋采用先梁后拱的施工方法，即在支架上現(xiàn)澆系桿箱梁混凝土并在預(yù)應(yīng)力張拉完成后，再進(jìn)行拱肋支架搭設(shè)、吊裝，灌注鋼管拱內(nèi)混凝土，最后進(jìn)行吊桿安裝并張拉[1]。

2方案目的

本系桿拱橋支架采用整體螺旋管立柱及貝雷梁膺架形式。支架布置如圖1所示：在基礎(chǔ)處理后支立螺旋管立柱，螺旋管立柱上放置落架沙箱和橫向工字鋼墊梁，墊梁上放置縱向貝雷梁，貝雷梁上放置橫向工字鋼分配梁，橫向分配梁上放置縱向方木。

螺旋管立柱頂放置落架沙箱時(shí)，特別注意在放置沙箱后，法蘭板間使用槽鋼將沙箱上下套筒連接，使落架沙箱穩(wěn)定，待拱橋成型后將落架沙箱放出沙子即可將整體支架落架，進(jìn)行拆除底模工序。

為檢驗(yàn)支架的承載能力，消除非彈性變形，觀測(cè)支架的彈性變形結(jié)果，進(jìn)而為底模高程合理設(shè)置預(yù)拱度數(shù)據(jù)，需對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，且在預(yù)壓之前需檢驗(yàn)各支架構(gòu)件的承載力情況。在對(duì)自制落架沙箱承載力檢驗(yàn)時(shí)，由于目前第三方檢測(cè)單位無(wú)法對(duì)落架沙箱承載力進(jìn)行檢驗(yàn)，特制作此反力架裝置，以達(dá)到沙箱承載力試驗(yàn)?zāi)康腫2]。

3方案設(shè)計(jì)

根據(jù)沙箱承載力試驗(yàn)?zāi)康模Y(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，需要在原落地沙箱上附加反力架裝置進(jìn)行試驗(yàn)。

反力架裝置由錨固墊板、施荷千斤頂、傳力系統(tǒng)三部分組成。

錨固墊板分為上、中、下三塊墊板，采用Q235型2cm厚鋼板，墊板作用均為使落地沙箱受力均勻且穩(wěn)定。上錨固墊板置于千斤頂與JLM錨固螺母之間，尺寸為1200mm×1200mm×20mm;中錨固墊板置于千斤頂與落地沙箱之間，尺寸為720mm×720mm×20mm，并將墊板與沙箱上套筒之間焊接牢固;下錨固墊板置于落地沙箱與JLM錨固螺母之間，尺寸為1200mm×1200mm×20mm。在反力架裝置最下方使用螺旋管設(shè)置一個(gè)支撐底座，以提供錨固精軋鋼時(shí)擰動(dòng)螺母的操作空間。

施荷千斤頂選用YDC4500KN型穿心式張拉千斤頂，將千斤頂垂直向上放置于中錨固墊板面，即出頂端靠近上錨固墊板一側(cè)。千斤頂放置時(shí)要與各墊板面中心對(duì)中，以保證荷載穩(wěn)定施加。

傳力系統(tǒng)選用PSB830-32mm型精軋螺紋鋼，上下分別用JLM32型螺母進(jìn)行錨固，共設(shè)置8根長(zhǎng)1.3m的精軋螺紋鋼，兩兩均勻布置于上下錨固墊板四邊[3]。

具體布置示意圖如圖2、圖3：

4方案計(jì)算

根據(jù)支架荷載計(jì)算書(shū)得知落架沙箱需要承受最大荷載為2400KN，且落架高度不小于5cm。此處墊板選用Q235鋼板，傳力選用PSB830-32mm型精軋螺紋鋼及JLM-32型螺母。

上下墊板所受應(yīng)力：

其中F為反力架裝置承受的最大荷載（N），S為一個(gè)錨固螺母的受力截面面積（mm2），n為JLM螺母?jìng)€(gè)數(shù)。

選用Q235鋼板作墊板滿足強(qiáng)度要求。

精軋螺紋鋼所受應(yīng)力：

其中F為反力架裝置承受的最大荷載（N），S為單根精軋螺紋鋼受力截面面積（mm2），n為精軋螺紋鋼根數(shù)。

選用8根PSB830-32mm型精軋螺紋鋼作傳力系統(tǒng)滿足強(qiáng)度要求。

施荷千斤頂油表讀數(shù)計(jì)算：

為保證預(yù)壓試驗(yàn)中施加荷載準(zhǔn)確，YDC4500KN型穿心式張拉千斤頂經(jīng)第三方校驗(yàn)后，可知壓力表讀數(shù)線形回歸方程：Y=0.011232X-0.83928

20%荷載：Y=0.011232×2400×0.2-0.83928=4.55MPa

50%荷載：Y=0.011232×2400×0.5-0.83928=12.64MPa

100%荷載：Y=0.011232×2400×1.0-0.83928=26.12MPa

120%荷載：Y=0.011232×2400×1.2-0.83928=31.51MPa

5方案實(shí)施

在落架沙箱制作好后，使用Q235型1200mm×1200mm×20mm

鋼板焊接于下套筒底板面，四周滿焊以保證試驗(yàn)時(shí)構(gòu)件穩(wěn)定受力。再使用螺旋管在下錨固墊板底部焊接作為底座，焊接采用角焊縫，焊縫高度不小于1cm。將Q235型720mm×720mm×20mm

鋼板焊接于上套筒頂面作為中錨固墊板，焊接時(shí)相鄰兩構(gòu)件保持中心對(duì)中，避免出現(xiàn)偏載情況[4]。

在沙箱下套筒裝入標(biāo)準(zhǔn)沙進(jìn)行預(yù)壓荷載試驗(yàn)，根據(jù)工程實(shí)際需要，標(biāo)準(zhǔn)沙裝入高度控制在5～10cm，以真實(shí)模擬沙箱落架的工作性能。在沙箱上套筒套入下套筒后，將千斤頂正向（出頂端向上）放置于中錨固墊板上，上錨固墊板放于出頂油缸上，最后將8根等長(zhǎng)精軋螺紋鋼穿過(guò)上下錨固墊板預(yù)留孔洞，一一對(duì)應(yīng)，上下各用JLM螺母錨固，錨固時(shí)注意用扳手將螺母擰緊到扳不動(dòng)為止。

所有構(gòu)件安裝好后，通過(guò)液壓油泵經(jīng)千斤頂施加荷載。為真實(shí)模擬支架預(yù)壓效果以檢驗(yàn)沙箱承載力，按照施工方案20%、50%、100%、120%分級(jí)加載。施加荷載時(shí)要穩(wěn)定施加，油泵給油緩慢穩(wěn)定，在荷載施加到20%、50%、100%時(shí)分別靜停一段時(shí)間穩(wěn)壓，同時(shí)觀察落架沙箱有無(wú)變形和其他意外情況。最后加載至120%荷載后穩(wěn)壓5min，時(shí)刻觀察落架沙箱的工作狀態(tài)，在沙箱承載力試驗(yàn)達(dá)到要求后進(jìn)行卸載。

6注意事項(xiàng)

在落架沙箱承載力試驗(yàn)中，為保證試驗(yàn)的科學(xué)性和安全性，需特別注意以下幾點(diǎn)：

在落架沙箱和反力架裝置加工制作時(shí)，要保證各構(gòu)件的加工質(zhì)量，特別注意各構(gòu)件之間的焊接部位焊縫長(zhǎng)度、寬度達(dá)到要求;再者保證都構(gòu)件中心對(duì)準(zhǔn)，受力要保持在一個(gè)垂直線上。

傳力系統(tǒng)所用的8根精軋螺紋鋼要保證等長(zhǎng)并豎直，螺母錨固到位，保證反力架裝置受力均勻，切不可出現(xiàn)偏載情況直接影響構(gòu)件工作性能。

在荷載施加過(guò)程中注意試驗(yàn)人員的專業(yè)操作性，時(shí)刻觀察試驗(yàn)各構(gòu)件的工作性能，出現(xiàn)意外情況及時(shí)停止試驗(yàn)，分析清楚原因后再進(jìn)行試驗(yàn)，確保人身安全。

7結(jié)束語(yǔ)

本落架沙箱承載力試驗(yàn)根據(jù)實(shí)際施工方案，科學(xué)合理的真實(shí)模擬了落架沙箱在施工中承受相應(yīng)荷載的工作狀態(tài)，并在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中落架沙箱工作狀態(tài)良好，未出現(xiàn)構(gòu)件變形等其他非正常狀態(tài)。在后期系桿拱橋的施工過(guò)程中，落地沙箱工作狀態(tài)良好，整體支架落架也完成地非常成功。此次試驗(yàn)結(jié)合該系桿拱橋施工實(shí)踐，為目前第三方檢測(cè)單位無(wú)法做落架沙箱承載力試驗(yàn)提供了更加快捷方便、科學(xué)合理的試驗(yàn)方法，具有一定的實(shí)際推廣意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 王莉.工程試驗(yàn)、檢測(cè)工作淺析[J].青海科技，2009（1）：81-82.

[2] 曾曉廬.建筑材料檢測(cè)技術(shù)分析[J].中國(guó)建材科技，2014（10）：32-35.

[3] 任浙金，姜德忠.鋼材焊接的質(zhì)量控制[J].創(chuàng)新與實(shí)踐，2015（10）：181-182.

[4] 向中富，鄒毅松，楊壽忠.橋梁施工工程師手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2011：320-321.