市政橋梁工程現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)支架預(yù)壓試驗

趙燚

摘 要：在市政橋梁工程施工中，有時為滿足外觀造型的需要，往往局部跨采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)能夠較好的發(fā)揮鋼筋與混凝土的力學(xué)性能，在整體橋梁受力分析過程中，相較預(yù)制梁安裝的鉸接點，有較強(qiáng)的可靠性，在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)中的支撐架體系起到了非常重要的作用，為結(jié)構(gòu)的施工提供了安全的作業(yè)環(huán)境，支撐架體系中為了避免上部重量對基礎(chǔ)的壓力出現(xiàn)桿件自身彎曲、支撐結(jié)構(gòu)間隙、基礎(chǔ)沉降等彈性及非彈性變形，往往采用預(yù)壓試驗的方式來解決上述問題。

關(guān)鍵詞：斜交橋梁; 預(yù)壓試驗; 結(jié)構(gòu)

我國是建筑大國，在市政橋梁工程施工方面有著非常豐富的經(jīng)驗，支撐架體系的預(yù)壓試驗方法有很多，如水囊、沙袋預(yù)壓法、物塊預(yù)壓法等，經(jīng)過預(yù)壓后的架體能夠承載新澆筑混凝土結(jié)構(gòu)自重、支架體系自身重量、施工荷載及風(fēng)荷載等，保證施工過程中架體整體安全可靠和不出現(xiàn)彎曲形變，在預(yù)壓過程中對架體的關(guān)鍵部位進(jìn)行沉降量觀測，對架體的承載能力、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行全面掌握，做到施工過程不出現(xiàn)質(zhì)量和安全事故，同時可以根據(jù)預(yù)壓變形對支架的預(yù)拱度進(jìn)行調(diào)整，保證施工完成后外形美觀，在施工中起到非常重要的作用。

一、工程應(yīng)用

某公司承建一座市政橋梁工程，其中包括兩跨連續(xù)現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，單跨30m，分為左右兩幅，與車行道中線成60°夾角，單幅面寬20m，為單箱四室結(jié)構(gòu)，箱梁高度為1.8m。下部結(jié)構(gòu)立柱5#、6#墩位于水中，7#墩位于北岸上，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，施工方案采用鋼管樁平臺基礎(chǔ)+碗扣式滿堂腳手架支撐體系，經(jīng)專家論證后，項目開始按方案施工。腳手架搭設(shè)完成進(jìn)行砂袋預(yù)壓試驗。

經(jīng)項目部技術(shù)人員根據(jù)圖紙設(shè)計計算架體最不利截面處（跨中箱室腹板下）荷載，其中包括永久荷載和活荷載：

（一）永久荷載Gk

Ⅰ混凝土結(jié)構(gòu)自重G=r×H×S=26×1.8×1=46.8kN/m2（其中混凝土容重設(shè)計給定）;

Ⅱ支架及模板自重取混凝土結(jié)構(gòu)的5%;

（二）活荷載Qk

Ⅰ施工人員及施工設(shè)備荷載取1.0kN/m2

Ⅱ混凝土振搗時產(chǎn)生的荷載取2.0kN/m2

Ⅲ傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載取2.0kN/m2

Ⅳ水平風(fēng)荷載Wk=0.7μzμsW0=0.252kN/m2

（三）荷載效應(yīng)組合

箱室下荷載值為22.75k N/m2（計算過程略）。本工程架體與基礎(chǔ)可視為整體，基礎(chǔ)與架體同時沉降，因此可不對基礎(chǔ)單獨進(jìn)行加載試驗。在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)底模施工完畢后開始預(yù)壓試驗，預(yù)壓前對支撐架體系按施工方案規(guī)定進(jìn)行檢查，特別是桿件材料、步距、立桿間距、斜支撐、剪刀撐、水平斜支撐、自由端長度及掃地桿布置;對架體與基礎(chǔ)鋼平臺接觸緊密程度進(jìn)行檢查;對現(xiàn)場施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，布置照明設(shè)施。

布置橋梁沉降觀測點，橫橋方向設(shè)置7個沉降觀測點（包括翼緣板，設(shè)點不測量），順橋方向每跨設(shè)置5個控制點，實測點25個，首先測量底模無荷載作用下各觀測點標(biāo)高B1，對點位標(biāo)高是否滿足橋梁設(shè)計坡度進(jìn)行計算。

對橋面底模進(jìn)行加載分區(qū)，并在底模板上進(jìn)行標(biāo)記，腹板較窄區(qū)域可增大腹板加載面積，觀測點位置應(yīng)預(yù)留測量區(qū)域，測量時應(yīng)計算橋梁自身坡度;堆重荷載為1.1倍各加載分區(qū)計算的荷載值，對預(yù)壓使用的砂袋分別進(jìn)行稱重并標(biāo)注記錄。對底模從結(jié)構(gòu)中心線開始進(jìn)行施加荷載，采用塔吊配合人工堆載，堆重荷載值的50%、80%、100%分三級加載（腹板與箱室相同），每級加載完成后12h測量一次沉降值，各點沉降平均值小于2mm后再進(jìn)行下一級加載;堆重荷載達(dá)到100%后測量一次各點位標(biāo)高B2，此過程持續(xù)72h，每24h測量一次沉降值，待沉降穩(wěn)定后測量出堆載后的標(biāo)高B3。預(yù)壓過程中每12h進(jìn)行觀測一次并記錄結(jié)果，總沉降量h=B3-B2。預(yù)壓合格標(biāo)準(zhǔn)：

1、各測點最初24h沉降平均值小于1mm;

2、各測點最初72h沉降平均值小于5mm。

加載過程中應(yīng)有專人統(tǒng)一指揮，嚴(yán)格按照施工方案中給定的荷載值進(jìn)行，嚴(yán)禁超載，時刻觀察支架體系的穩(wěn)定性，如加載過程中或持載階段出現(xiàn)部分桿件失穩(wěn)、彎曲變形、架體移動等現(xiàn)象應(yīng)停止加載，并均勻卸載直至完成，查明原因并整改完成后方可再次進(jìn)行預(yù)壓試驗;預(yù)壓試驗持續(xù)時間較長，加載前應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供的天氣信息，加載所用的砂袋不應(yīng)直接暴露在空氣當(dāng)中，應(yīng)予以覆蓋，雨、雪、風(fēng)力超過5級天氣嚴(yán)禁進(jìn)行加載試驗，避免砂袋吸水導(dǎo)致整體加載重量增大，出現(xiàn)安全事故，導(dǎo)致加載失敗。

預(yù)壓判定合格后進(jìn)行卸載，卸載過程應(yīng)對稱均勻，遵循“先加載的后卸載”的原則，完成6h后再次進(jìn)行各測點觀測工作，測量結(jié)果標(biāo)高B4，基礎(chǔ)及桿件非彈性形變值為f1=B4-B2。支架體系的彈性變形f2=B3-B4，梁體設(shè)計預(yù)拱度f3、基礎(chǔ)及桿件彈性形變值為f2即為各點實際施工預(yù)拱值參考值。各項工作完成后由相關(guān)部門出具預(yù)壓試驗合格報告。

根據(jù)上述預(yù)壓方法，項目在施工過程中進(jìn)展順利，預(yù)壓階段桿件承載力滿足要求，未發(fā)生桿件失穩(wěn)現(xiàn)象，架體安全可靠，基礎(chǔ)沉降滿足要求;橋梁主體結(jié)構(gòu)澆筑一次成型，架體拆除后，梁體線型平順，跨中未出現(xiàn)下?lián)羡E象，較好的完成了此部分施工內(nèi)容。由于為斜交橋梁，對銳角部分的測量和檢查工作應(yīng)予以重視，下部支撐桿件搭設(shè)時應(yīng)適當(dāng)加密處理，減少步距和懸臂端長度，基礎(chǔ)部分應(yīng)有足夠的承載能力，架體外側(cè)應(yīng)設(shè)置斜支撐。

二、支架預(yù)壓

由于受到施工荷載的持續(xù)影響， 長時間使用后的支架可能出現(xiàn)不同的變形情況， 具體可總結(jié)為非彈性變形和彈性變形兩種。隨著支架變形程度的不斷增大， 支架整體受力及穩(wěn)定性都會受到越來越大的影響， 在達(dá)到一定程度后， 就會造成支架坍塌， 引發(fā)安全事故。因此， 在正式施工前， 必須對支架進(jìn)行預(yù)壓。支架預(yù)壓主要具有兩方面作用：其一， 掌握支架整體在正常施工荷載條件下的實際狀況;其二， 明確支架變形類型， 并通過對比與分析對支架進(jìn)行準(zhǔn)確檢驗。最終達(dá)到確保支架始終處在理想狀態(tài)的目的。由此可見， 預(yù)壓對保證支架穩(wěn)定性， 確保施工安全是有重要意義的， 所以必須引起相關(guān)人員的重視。

如前所述， 施工所用支架分成陸上和水上兩部分， 不同部分的支架具有不同的要求， 施工中應(yīng)區(qū)別對待。以施工圖紙和地面高程數(shù)據(jù)等為依據(jù)， 在2.4～4.0m范圍內(nèi)對主橋邊跨及引橋部分的支架高度進(jìn)行控制。本次施工主要選用碗扣式支架， 具有較強(qiáng)的功能， 且受力十分明確。按照設(shè)計的各項要求， 在墊層表面彈線， 引橋部分支架排拒和步距分別為0.9m、1.2m;主橋部分支架排拒和步距分別為0.6m、1.2m;橫橋向支架布置兩側(cè)向外側(cè)延伸100cm， 同時在立桿下部安裝可調(diào)節(jié)底托， 上部安裝可調(diào)節(jié)頂托。為進(jìn)一步保證支架整體的穩(wěn)定性， 還應(yīng)設(shè)置剪力撐。

三、結(jié)語

預(yù)壓試驗是保證施工安全和質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，是保證混凝土結(jié)構(gòu)施工正常開展的重要工序，部分工程為追趕工程進(jìn)度，有時冒風(fēng)險減少此工作內(nèi)容，施工單位根據(jù)以往的工作經(jīng)驗進(jìn)行施工，往往會出現(xiàn)架體失穩(wěn)、梁體線型彎曲等事故，更有發(fā)生架體倒塌，人員傷亡的嚴(yán)重事故，所以此工序應(yīng)得到項目部管理人員的重視。監(jiān)測設(shè)備采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量較為落后，今后發(fā)展中各監(jiān)測點可在模版下側(cè)布置電子沉降觀測設(shè)備，對測量工作進(jìn)行實時監(jiān)控，并可加密監(jiān)測，數(shù)據(jù)及時導(dǎo)出到計算機(jī)中，整個監(jiān)測過程將大大減少測量任務(wù)量，測量精確誤差小，還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)異常監(jiān)測的預(yù)警。

參考文獻(xiàn)

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