液壓千斤頂預壓技術在連續梁施工中的應用分析

劉學仕

中鐵十四局集團第二工程有限公司 山東 泰安 271000

1 工程概況

中鐵十四局集團有限公司承建的跨瓦日鐵路特大橋，起止里程為D1K97+445.956～D1K100+604.215。孔跨布置為7×32+1×24+13×32+（60+112+60）m連續梁+4×32+（40+64+40）m連續梁+4×32+（50+88+50）m連續梁+15×32+3×24+（32+56+32）m連續梁+29×32m。其中21#～24#墩采用(60+112+60)m連續梁轉體上跨既有瓦日鐵路，連續梁全長233.8m。連續梁先平行既有鐵路方向懸灌法施工，再轉體18°上跨既有線，22#墩0號塊與接觸網立柱距離為3.1m，與線路中心接觸網距離為7.3m。23#墩0號塊與接觸網立柱距離為2.97m，距離線路上方接觸網7.3m。0#塊長13.0m，高度9.0m，底寬7.0m，橋面寬12.6m[1-2]。

2 托架設計

梁體0#塊采用三角托架作為臨時支撐的結構，托架設置在墩身上，托架下端預埋牛腿，上端采用精軋螺紋鋼連接，單個墩柱配置5榀托架，托架采用雙拼I45型鋼焊接平聯及斜撐保持其整體的穩定性。托架上放置3拼I20a工字鋼墊梁，橫向主梁采用雙拼I40a工字鋼，縱梁采用I16工字鋼排架，型鋼材質均為Q235鋼材。縱梁上面鋪設10×10cm方木+1.5cm竹膠板作為底模系統，I16工字鋼桁架間距在腹板下為30cm，在底板為60cm。雙拼I40a工字鋼橫梁間距為1.1m。托架間距為(0.75+2.25+2.25+0.75)m，托架間用[16a槽鋼進行可靠的連接，使整個支架連成一體，共同受力，托架預壓采用千斤頂配合反力架的形式進行，反力架采用預埋在墩頂Φ32精軋螺紋鋼固定，錨固深度不小于2m[3]。

圖2.1-1 托架立面圖

圖2.1-2 托架正面圖

3 托架預壓

3.1 托架預壓目的

托架加載預壓，主要通過測量托架在各級靜力預壓荷載作用下的變形，了解托架在工作狀態時是否滿足施工設計要求，消除非彈性變形，準確測量托架的彈性變形[4]。

3.2 托架預壓前準備工作

（1）對所有連接部位進行常規檢查，對受力較大部位進行詳細的檢查，特別是對橫梁與錨固筋連接、預埋牛腿與斜撐之間連接質量等進行重點檢查，對檢查出來的薄弱環節，焊縫不符合要求等問題及時整改并加強后方可進行托架預壓,嚴禁預壓或施工過程中進行焊接補強。

（2）在斜撐與橫梁、斜撐與墩身銷軸連接位置兩側設置加勁鋼板，增強了型鋼的抗剪和抗扭性能。

（3）預壓前對施工人員進行詳細的技術交底及安全培訓。

（4）完成對千斤頂等設備的標定、提前檢查和調試[5]。

3.3 預壓力計算

（1）計算參數

1）混凝土容重：26kN/m3；

2）模板和支架荷載：1kN/m2；

3）施工人員、堆放荷載：1kN/m2；

4）傾倒混凝土沖擊荷載：2kN/m2；

5）振搗混凝土產生荷載：2kN/m2；

圖3.1-1 連續梁截面劃分示意圖（單位：cm）

表1 截面信息表

（2）荷載組合計算

1.2×（梁體荷載+模板荷載）+1.4×（施工人員、材料及施工機具荷載+振搗混凝土時產生的荷載+澆筑混凝土時產生的沖擊荷載[6]）

表2 不同區域所承受的荷載統計見下表

（3）預壓力計算

表3 不同區域預壓荷載統計見下表

圖3.1-2 預壓觀測點平面圖

通過上述預壓力的計算值，將每個區域的均布荷載進行簡化為一個集中荷載，在集中荷載作用下，預壓施工彎矩值與理論彎矩值基本一致，預壓施工剪力值比理論剪力值大，施工撓度值與理論撓度值基本一致[7]。集中荷載分布A位置N=911.3KN,B位置N=911.3KN，C位置N=610.75KN，共計4255.9KN。

3.4 預壓形式

反力架采用預埋的4根錨固筋(32精軋螺紋鋼）錨固于墩頂，預應力筋離墩身邊緣50cm，中心線與托架中心線一致，每個墩頂預埋10處，共20根，大小里程方向對稱同時預壓，千斤頂布置在集中荷載位置上（見上圖），預壓反力架采用四拼I56工字鋼，長9.0m。

圖4.1-1 反力架示意圖

3.5 預壓步驟

加載順序說明：本次預壓共分4次加載，加載力大小為：0%→30%→60%→100%→120%。各級加載后靜停1h測量豎向及橫向變形值，第四級加載后靜停24h開始分級卸載并逐級觀測彈性變形值[8]。

加載程序

（1）在進行正式加載前，用第一級荷載進行預加載，預加載持荷時間為20min，目的在于：一是使結構進入正常工作狀態，二是檢查測試系統組織是否工作正常。預加載后進行正式加載。

（2）按照第一級荷載，利用液壓千斤頂對稱均勻進行加載。

（3）按照上述方法，依次進行第二級至第四級的荷載加載。

（4）每級荷載加載完成后，均進行變形觀測并做好詳細記錄。

（5）荷載采用分級單循環加載的方法施加，持荷時間為1h，加載達到設計荷載即可終止加載。

卸載程序

（1）加載完畢靜停24h以后，按照荷載等級120%→100%→60%→30%→0進行卸載，卸載必須對稱均勻進行，每卸載均進行變形觀測。

（2）托架卸載完畢后，對各桿件連接及焊縫進行檢查，發現問題及時處理，確保托架施工安全可靠[9]。

3.6 數據處理

預壓時在0#塊支架底板上縱向布設1個測量控制斷面，每斷面布5個有代表性的測量控制點，測出相應控制點的標高（H1）；加載完成并待沉降穩定后（不小于24小時）測出各控制點的高程（H2）；然后進行卸載，卸載后測出相應控制點的高程（H3）。

由以上觀測結果可計算出0#塊支架系統的變形值為：

非彈性變形：T2=H1-H3

彈性變形：T1=H3-H2

在進行預壓消除非彈性變形后0#塊節段施工控制高程為設計理論高程（H0）及預拱度組成，其中預拱度值由以下幾項組成：

T1：支架承重后彈性變形值；

T3：節段張拉后的上拱值；

T4：懸澆塊件荷載引起的撓度；

在進行鋼筋綁扎前，模板各相應控制點高程：H=H0+T1-

T3+T4。

3.7 預壓注意事項

（1）在加載過程中要詳細記錄加載時間、噸位及位置，要及時跟蹤觀測；未經觀測不得進入下一級加載；

（2）每完成一級加載，須對牛腿、托架進行檢查；發現異常及時停止加載，及時分析，采取措施處理。

（3）如果實測值與理論值相差太大應分析原因后再確定下一步方案；

（4）加載全過程中，要統一組織，統一指揮，要有專業技術人員及負責人在現場協調；

（5）所有施工機械，安全用電應符合相關規范操作規程，杜絕違規操作，違規指揮[10]。

4 預壓結果

（1）豎向位移：22#墩0#塊托架預壓到120%時，測得總的變形量最大值為2.3mm，最小值為1.7mm，平均值為2.08mm；彈性變形量最大值為1.0mm，最小值為0.7mm，平均值為0.86mm；非彈性變形量最大值為1.4mm，最小值為0.9mm，平均值為1.22mm。

表4 豎向位移數據統計表

橫向位移：22#墩0#塊托架預壓到120%時，小里程側A2觀測點橫向位移最大，橫向位移值為A2x=1.7mm，A2y=1.9mm,大里程側B3觀測點橫向位移最大，橫向位移值為B3x=1.9mm，

B3y=1.1mm[11]。

表5 橫向位移數據統計表（線路左側為正）

5 結束語

利用千斤頂反壓形式對跨瓦日鐵路特大橋22#墩、23#墩0#塊托架進行預壓，測出了該托架的彈性變形、非彈性變形及橫向位移，同時測得其強度和剛度合格。此種預壓形式工序簡單、方便，加快了施工進度，降低了施工成本，經濟效益顯著。