近海超高懸澆段托架貝雷桁架反力預壓技術

程劍煌，陳偉杰，彭自強

（1.泉州市交通工程規劃建設技術中心，福建 泉州 362000；2.中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000；3.江西飛尚科技有限公司，江西 南昌 330052；4.基礎設施安全監測與評估國家地方聯合工程研究中心，江西 南昌 330052）

在國內連續剛構橋施工中，0#塊支架預壓一般采用傳統的堆載預壓、預應力束等效反力預壓或型鋼托架預壓[1-4]，但這三種方法均有各自的弊端。堆載預壓施工堆載物吊裝、持荷、卸載耗時長，費用高，施工存在堆載物坍塌等安全隱患；預應力束等效反力預壓方法需采用人工逐根連接，對于超高懸澆0#塊支架，施工安全難以保證；采用型鋼托架預壓方法，鋼材用量大，不適合當代建設項目所要求的高效、節能、環保的要求。

1 工程概況與方案比選

安海灣特大橋橋型為混合梁連續剛構橋，跨徑組合為（135+300+135）m，位于泉州晉江市東石鎮與泉州南安市石井鎮之間的安海灣海域，主墩兩側懸澆現澆混凝土箱梁。該橋懸澆0#塊及1#塊同時澆筑，總長20 m，梁高15 m，設計采用1 484.4 m3C55 砼，重達3 933.8 t，全橋共計4 個。

若按常規方法采用堆載預壓，預壓重量要達到4 327.18 t，材料準備難，運輸量起吊量太大，難以滿足；采用預應力束等效反力預壓方法，需采用人工進行逐根連接，而懸澆0#塊距承臺高度達43 m 且位于近海區，日常風力較大，無法保證施工安全；采用型鋼托架預壓，用鋼量約251.7 t，項目所布設的塔吊無法滿足現場運吊能力，需采用大型運吊機械配合，且將超過本項目棧橋75 t 的荷載要求。為解決此問題，項目決定采用自主研發的貝雷桁架等效反力預壓技術。

2 方案原理

0#底模上的預壓裝置：智能張拉控制系統驅動的多組千斤頂，形成預壓裝置；第1 道反力系統：千斤頂上方的縱向貝雷梁反力桁架；第2 道傳力系統：反力桁架上部安裝雙拼I40a 工字鋼承壓梁；第3 道平衡系統：在承壓梁間穿入并接長φ32 精軋螺紋鋼，螺紋鋼下端在雙肢薄壁墩墩頂牢固預埋，為第2 道傳力系統提供平衡。系統整體構成如圖1、圖2、圖3 所示。

圖1 貝雷桁架反力預壓裝置側視圖

圖2 貝雷桁架反力預壓裝置正視圖

圖3 預壓裝置千斤頂作用處

試驗時，通過智能張拉控制系統給各千斤頂分級加載，實時模擬混凝土澆筑的荷載狀態。

3 技術特點

3.1 可靠性高

在承壓梁頂部安裝鋼墊片+雙螺母將貝雷梁、千斤頂及0#塊鋼管支架緊固。采用L75*L75 角鋼加固貝雷片豎桿；在千斤頂對應的每道貝雷片菱形中部安裝I32a 工字鋼，增大局部貝雷片承載力的同時增加了貝雷片剛度，增強預壓時的穩定性。

3.2 安拆便捷、操作簡單、工期短

貝雷片輕質高強，可拼裝到位后整體安拆。采用預應力智能張拉控制系統，確保各千斤頂同步控制，實時模擬混凝土澆筑荷載，相比于傳統的采用油泵+千斤頂形式，控制精度更高；全過程標準化、模塊化，工期短。

3.3 信息化監測

設置關鍵桿件的應變監測系統，以4G 采集網關收集數據，實時監測系統的受力狀態。

4 實施流程

總體實施流程如圖4 所示。

圖4 總體實施流程圖

4.1 預壓前的準備

4.1.1 支架施工及檢查

兩個人同時吆喝著出手，徐藝出的是布，左達出的是剪子。徐藝緊張地看著左達，左達笑著看著徐藝，說：“你太緊張了，可惜，我用五十萬只贏了一個錢包。”

主橋下部結構施工完成后，搭設鋼管支架，然后進行支架鋼管探傷檢測；檢查平面位置、頂部標高、連接穩定性，全面檢查合格后，進入下一步工序。

4.1.2 分配梁安裝

在支架上間距20 cm 鋪設方木，并在方木上鋪設I40 雙拼工字鋼或鋼板，用于調整千斤頂高度。

4.1.3 儀器的檢驗校準

將千斤頂、油表及測量儀器送往檢測單位進行校訂，保證預壓數據準確。

4.1.4 位移監控點布置

在支架搭設完成后布設測量觀測點，共設27 個變形觀測點；基準點設置在河堤上。

4.1.5 貝雷反力梁材料準備

4.2 安裝布置

4.2.1 千斤頂布置

千斤頂按照預壓簡圖位置布置，安裝位置盡量處于貝雷片接口處，在千斤頂上方放置雙拼40 工字鋼墊梁，保證千斤頂與貝雷桁架接觸充分，增加傳力的可靠性，如圖3 所示。

4.2.2 貝雷片安裝和加強

吊裝并拼接好貝雷片，根據各榀貝雷片間距，采用80 cm 長L75*L75*7 mm 角鋼，間隔20 cm 開設φ24 孔洞，并安裝在貝雷片豎桿底部兩側，用高強螺栓緊固于各貝雷片豎桿底部，形成整體以保證貝雷片桿件穩定性，降低安全風險。

4.2.3 上承壓梁安裝

在貝雷片上方順橋向安裝雙拼I40 工字鋼上承壓梁，將精軋螺紋鋼與承壓梁采用雙螺母連接。

4.2.4 千斤頂液壓連接

將油泵、千斤頂與智能張拉機具相連接。安排操作員及司號員同步控制預應力智能張拉機。圖5 所示為預壓系統全部安裝后的效果。

圖5 預壓系統全部安裝后的效果

4.3 安全監測

在桁架關鍵桿件上布設振弦式應變傳感器點和4G采集節點，數據上傳至飛尚科技云平臺，以監測反壓時桁架應力水平[5]。

4.4 預壓加載試驗

試驗前觀測壓載前的各點標高，然后通過智能張拉控制系統同步加載，分級加載按總重的40%、80%、100%、110%系數考慮，每級荷載持續時間不少于2 h，進行觀測并記錄相關數據。加載完成后持荷，在30 min、6 h、12 h、18 h、24 h 各時點，觀測位移數據，以最后兩次沉降值觀測平均值之差不大于2 mm 為止，并記錄相關數據。卸載為一次卸載法。試驗中全程同步觀測關鍵桿件的應變監測數據；加載全過程要保持均衡、對稱、同步。

4.5 數據分析

預壓完成后將數據匯總，移交給監控單位計算，通過各級荷載下托架的變形值，消除非彈性變形，測出彈性變形，繪制底模沉降量觀測曲線，彈性變形曲線，從而確定底模的立模標高。

5 效益分析

5.1 技術效益

以貝雷桁架為反力梁的預壓方法，成功解決了在近海區域超高墩懸澆0#塊的預壓技術難題，氣象條件要求低，材料少，適用性強。

5.2 經濟效益

本項技術運輸及起吊量小，人工投入少，周期短，成本低，單個0-1#塊預壓工作預計可以比常規方式節約成本89.71 萬元。

5.3 社會效益

本技術標準化、模板化程度高，施工靈活，工期可控，安全性好，沒有任何工業廢棄物。

6 結論

貝雷桁架等效反力預壓技術，提供了超高懸澆0#塊支架預壓施工的一項新技術方案，工作量小，周期短、安全性高、適應性廣，成本低，取得了良好的經濟效益和社會效益，推廣應用前景廣闊。