某大橋主墩0#、1#塊現澆支架鋼絞線反拉壓載施工技術研究

湯娜維

（湖南省益陽公路橋梁建設有限責任公司，湖南益陽 413000)

1 工程概況

某大橋主墩0#、1#塊，沿橋方向長11m(2m+7m+2m)，沿河方向寬22.5m，梁段高7.5m，預估混凝土澆筑量為653.6m3，單側懸臂重約350t。

為滿足主墩現澆施工對支架承載力的要求，保證支架體系穩定性，橋梁主墩現澆支架結構均采用管樁+貝雷梁+工字鋼組合形式。每個主墩分別在墩身兩側對稱施作5 片管樁桁架，單側管樁桁架施作間距為3m+6m+6m+3m。為進一步提高支架體系穩定性，每個管樁支架均需施作平聯及剪刀撐，并用節點加強板連接。平聯共施作兩層，層高為7m。

2 鋼絞線反拉壓載的特點

該工藝可通過改變某鋼絞線張拉力或位置的方式，精確調整和測定實際荷載。相較于傳統的堆載壓載、荷載調整更為靈活，施工難度較低，且后期卸載方便，能夠更加準確地掌握加載荷載分布情況。

該項目主墩0#、1#塊現澆支架施工采用絞線反拉加壓工藝，可顯著提高加載和卸載施工效率，降低施工成本，有效克服傳統堆載加載工藝不足。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 鋼絞線反拉壓載施工工藝流程

3.2 施工操作要點

3.2.1 模擬荷載分布

第一，壓載點位確定。壓載點位應根據實際工況，結合橋梁結構形式、荷載分布等情況，合理劃分區塊，保證各點位荷載合理分布；根據該項目橋梁主橋0#、1#現澆箱梁構造，可算得其懸挑自重約2× 356.6 t，將該部分荷載劃分為28 個集中力，分散布置在支架工裝分配梁上；根據0#、1#主墩結構特點，中心線設定在其中軸線上，壓載點位分別布置在縱向主梁和翼板平面內，其中縱向主梁對稱布設10 個點位，翼板平面兩側各對稱布設4 個點位。

第二，荷載轉換計算。墩身外箱梁其他構造，如腹板、頂板等結構在進行壓載區間劃分時，以其結構自身的投影面積為準；以墩身為中心，前后側共劃分14 個壓載區間，并對稱分布；中部翼緣板劃分兩個區間，上下游側對稱分布[1]。

第三，除0#、1#塊結構自重外，還需考慮施工荷載，如混凝土澆筑對支架產生的荷載、施工人員與機具的荷載、模板自重荷載等。

第四，壓載點位張拉力計算。按照壓載區域結構及施工荷載等，計算荷載在壓載點位形成的集中力，再代入下述公式（1），即可算出各個壓載點的反拉力F，結果見表1。

表1 支架各壓載點張拉力參數表

式（1）中：1.1 為壓載安全系數；G 為對應壓載區間箱梁混凝土自重；p 為對應壓載區間平面內施工荷載集中力(施工荷載取2kN/ m2)；g 為對應壓載區間平面內模板荷載(取1kN/ m2)。

3.2.2 鋼絞線選定

第一，綜合施工條件、施工難度等情況，擬在每個壓載點設置一束反拉鋼絞線，最大程度保證反力控制效果，并留出充足冗余度，要求每一束鋼絞線的最大反力不超過其理論強度的70%；

第二，由表1 可知，中腹板區間點位張拉力最大，拉力值約為531.6kN，因此以該點位張拉力為基準，計算出的各壓載點鋼絞線根數，可滿足其他各預拉點壓載要求；

第三，擬選用單根Φ 15.2mm 鋼絞線，極限強度為1860MPa，控制值為1302MPa，最大反力控制值為181kN；可知選擇3 根該規格鋼絞線，即可滿足各預拉點壓載要求；

第四，鋼絞線下料長度：根據10#墩高度、張拉長度、預埋長度、錨固長度計算[2]。

3.2.3 鋼絞線錨固端預埋與編束

第一，在施作墩臺混凝土前，應根據壓載點位布設情況畫出布置圖，對錨固系統進行編碼，并將其布設于墩臺預定位置。為保證錨固效果，應嚴格按照配套錨具安裝要求，在鋼絞線預埋下端部，牢固安裝錨具、夾片等。同時，應嚴格遵守錨具埋深要求，該工程埋深為80cm。此外，在錨具前端位置，還需要設置三層Φ 12mm 鋼筋網片，布設間距設置為20cm，網片規格為100cm× 100cm，反拉錨固端如圖2所示。

圖2 鋼絞線反拉錨固端示意圖

第二，承臺各錨固點錨固深度計算：首先，承臺部位澆筑混凝土抗拉強度，按照設計值計算，取為1.41MPa；其次，配套錨具直徑為8cm，三層鋼筋網片規格為100cm× 100cm，錨固端抗拔直徑近似取16cm，由此可算得混凝土面積：S=3.14× 160× 800=401920m2；最后，根據承載混凝土抗拉強度和混凝土抗拉面積，即可計算出錨固點最大抗拉力值：F=401920× 1.41× 10-3=566.707kN ＞531.6kN。

第三，承臺混凝土強度達到設計值90%以上，即可按照各錨固段編號對應噸位，進行錨固段張拉施工。張拉施工完畢后，應及時截斷多余鋼絞線，并立即對截斷部位及連接器進行纏裹保護，避免截斷部位或其他部位受環境水害等因素影響出現銹蝕破壞，之后用油漆標記各點位編號。

3.2.4 工裝分配梁安裝

第一，根據壓載點位設置信息，合理設置工裝分配梁；

第二，為保證分配梁穩固性，在梁身上施作δ 10鋼板，施作間距為50cm，避免張拉施工造成分配梁失穩問題；

第三，支架最大壓載點張拉力為531.6kN，結合分配梁結構特點，為簡化計算，按簡支結構分析其力學特征，凈跨徑為1.35m，其承受最大彎矩為M=1/ 4×531.6× 1.35=179.415kN· M；通過軟件計算其截面模量為W=1406cm3；由分配梁最大彎矩及截面模量，可算得其最大應力為σ =M/ W=127.6MPa，符合分配梁設計受力要求。

3.2.5 鋼絞線張拉端安裝

施作完分配梁后，根據編號下料張拉端鋼絞線，將一端擠壓成型后，搭接至錨固端連接器，將另一端臨時固定于工裝分配梁，完成張拉端臨時安裝，見圖3。

圖3 張拉端千斤頂安裝示意圖

3.2.6 分級張拉、持荷、分級卸載

第一，張拉施工采取對稱張拉、分級加載的施工方案：以主墩中心線為中心軸對稱張拉；分級張拉分三次完成，每次張拉力分別達到設計值的60%、100%、110%；第二，各點位張拉至設計值后，保持張拉荷載24h，技術人員通過測量儀器觀測支架上高程測點變化量；第三，保持張拉荷載24h 后，且觀測不到支架高程測點變化時，表示此時支架進入穩態，應按照由外向內、分級對稱的方式，對支架進行卸載，同時，技術人員觀測支架測點高程變化情況[3]。

3.2.7 支架變形監控測量及數據分析

第一，在貝雷架頂部、反扣槽鋼與支架中間三排管樁頂口垂直處設置沉降觀測點，每片主梁設置三個測點；第二，觀察支架加載和卸載過程中測點高程變化情況，并將高程變化信息填入沉降觀測記錄表，見表2。通過分析表中記錄的測點高程變化數據，確定支架彈性形變量和塑性形變量。

表2 沉降觀測記錄表

4 結論

以具體工程為依托，重點研究了鋼絞線反拉壓載施工技術，結論如下。

第一，在模擬荷載分布時，應根據梁結構形式，做好壓載點位確定工作；墩身外箱梁其他構造，如腹板、頂板等結構，應根據投影面積準確計算荷載，同時應注意施工荷載對支架壓載的影響；

第二，該工程以最大壓載點張拉力為準，以鋼絞線理論強度的70%為控制量，選定以三根單根Φ 15.2mm 鋼絞線為一束，滿足壓載點壓載需求，預留了較大冗余度，可有效保證反力控制效果；

第三，該工程在掛籃、邊跨等結構施工時，也采用該預壓施工工藝，取得了良好的工程效果，經濟和安全性顯著。