一種高墩大跨連續剛構預壓技術

路 俊

（中鐵二十一局集團第四工程有限公司，陜西西安）

1 工程概況

銀昆高速K222+637 任灣茹河特大橋,起點樁號為K222+377，終點樁號為K223+097，主橋全長720 m。主橋橋跨組成為（65+5×118+65）m，為變截面預應力混凝土連續剛構。主梁采用單箱單室箱形截面，箱梁根部梁高7.0 m，跨中梁高2.7 m，箱梁高度按1.8 次拋物線變化。箱梁頂板寬12.75 m，底板寬6.75 m，翼緣板懸臂長為3 m。箱梁頂板設橫坡，底板橫橋向為水平。9#、14#墩位置處箱梁0 號塊長度為8 m，10～13 #墩位置處箱梁0#塊長度為9 m，頂、底板厚度分別為0.5 m 和1.0 m，腹板厚度為0.7 m；距墩中心6.0 m處至跨中箱梁頂板厚均為0.32 m，底板厚度從1.0 m至0.32 m 按1.8 次拋物線變化，腹板厚度10 #塊前為0.7 m，11～12# 塊由0.7 m 按直線變化至0.5 m，13#塊以后為0.5 m。任灣茹河特大橋主橋平面布置如圖1 所示。

圖1 任灣茹河特大橋主橋平面布置圖（本圖尺寸以米計）

2 預壓裝置預埋及安裝

2.1 承臺反拉盒預埋

以任灣茹河特大橋11#墩為例在承臺上預埋反拉盒，11#墩承臺尺寸為25.6 m*14.6 m*5 m,墩身形式為雙支矩形空心薄壁墩，墩高80 m。分左右幅。雙支矩形空心薄壁墩承臺預埋反拉盒所需材料數量詳見表1。

表1 雙肢矩形空心薄壁墩承臺預埋鋼筋數量

2.2 牛腿托架安裝

2.2.1 連續鋼構0-1#塊材料準備

(1) 錨固鋼板：連接鋼板與預埋錨筋通過連接絲桿連接，分為上錨板和下錨板,預埋鋼筋采用Φ32 精軋螺紋鋼。

(2) 三角托架：三角牛腿水平桿采用雙拼[40 槽鋼；墩身外側長3 m；墩身內側長1.45 m。斜長桿采用Φ273×14 mm 鋼管，三角支架材質均為Q345 鋼材。

(3) 卸荷塊：卸荷塊采用壁厚8 mm 的直徑為32.5 cm 的鋼管加工而成，用于調節標高與拆卸時使用。

(4) 主橫梁：主橫梁采用雙拼I45a 工字鋼。

(5) 主縱梁：縱梁采用I32 工字鋼，翼緣下方設3 道縱向分配梁、腹板下方設2 道縱向分配梁，底板下方設8 道縱向分配梁，共計18 道縱向分配梁。

(6) 桁架模板：底模板下鋪15 cm 間距10*10 cm方木，方木上鋪設1.5 cm 厚竹膠板[1]。

2.2.2 連續鋼構0-1#塊及邊跨牛腿托架搭設

在施工墩身時提前在三角托架下方預埋模板平臺連接爬錐，利用墩身模板主平臺及塔吊配合安裝。第一步先安裝牛腿上下錨固系統采用Φ32 mm 精軋螺紋鋼進行固定；第二步安裝螺旋伸縮器、加長節、牛腿斜桿與水平桿采用銷接，銷軸直徑100 mm；第三步安裝鋼墊塊采用高強螺栓連接每個0#塊12 個；第四步安裝縱橫梁先安裝雙拼I45 工字鋼橫梁共6 道，再安裝I32 工字鋼為縱梁共18 道，間距500 mm、600 mm、650 mm、850 mm 進行縱梁安裝；第五步安裝預壓橫梁進行預壓；第六步預壓完成進行底外模安裝[2]。

2.3 預壓橫梁安裝

預壓橫梁打孔前，應首先確認承臺預埋鋼筋位置及間距與設計圖是否一致。預壓橫梁采用I45 工字鋼制作，兩根為一組，通過螺栓與上預壓錨固裝置連接。預壓橫梁布置圖如圖2 所示。

圖2 預壓橫梁布置圖（單位：mm）

預壓橫梁所用材料見表2。

表2 橫梁材料數量表

3 牛腿托架預壓

3.1 預壓目的

堆載預壓的目的就是為了檢驗模板、托架的穩定性和消除非彈性變形。為保證預壓效果，采用預應力反向張拉預壓，安全性相對較好。

3.2 預壓施工工藝

底模鋪設前，進行一次性預壓完成。托架預壓采用預應力反向張拉預壓，預壓重量為梁體自重和施工荷載的1.2（安全系數）倍。張拉施工分三級進行加載，第一級施加到設計力的60%，第二級施加到設計力的100%，第三級施加到設計力的120%。每級荷載施加完畢后并仔細觀察托架受力牛腿、反力牛腿、受力縱梁、受力橫梁和反壓梁的受力情況，有無異常變形出現，并測量記錄了支架撓度。支架加載前應監測記錄各測點的初始值。每級加載完成2 h 后進行托架的變形觀測，記錄各監測點的位移量，當相鄰兩次監測位移平均值之差不大于2 mm 時，方可進行后續的加載。全部預壓荷載施加完成后，應間隔12 h 監測記錄各監測點的位移量，當連續12 h 監測位移平均值之差不大于2 mm 時，方可卸除預壓荷載。支架卸載6 h 后，應監測記錄各監測點的位移量[3]。測點的布置見圖3。

圖3 測點及張拉鋼絞線布置圖

鋼絞線編號見圖3 所示，其中W 表示位于雙肢墩外側的預壓裝置，N 表示位于雙肢墩內側的預壓裝置。張拉順序為：施工時每級荷載均按照 W1、N1→W2、N2→W3、N3→W4、N4→W5、N5→W6、N6的順序嚴格進行張拉。張拉力見表3。

表3 張拉力轉化表

加載過程中，左右兩側進行平衡加載，同時每側鋼絞線數量為12 根，張拉時根據分級加載重量對每根鋼絞線張拉噸位進行均分。

總之，高墩大跨連續剛構施工托架預壓是化面荷載為多點等效集中荷載方法，利用在墩身預埋牛腿和在承臺預埋精軋螺紋鋼作為施加預應力的錨固點通過張拉預應力筋的施力方法對0-1#塊托架進行預壓[4]。

3.3 預壓注意事項

（1） 安裝預壓下錨固裝置。

（2） 在施工場地組裝預壓橫梁及預壓上錨固裝置，注意預壓上錨固裝置的橫向間距應與承臺預埋的預壓下錨固裝置橫向間距實測值保持嚴格一致。

（3） 整體吊裝預壓橫梁，放置于縱梁之上，進行固定并與下錨盒位置垂直固定。

（4） 利用防傾覆鋼筋將預壓橫梁與縱向分配梁進行焊接，防傾覆鋼筋每根預壓橫梁5 組。

（5） 帶擠壓錨的鋼絞線穿過下預壓錨固裝置的轉軸孔并使擠壓錨與轉軸密貼，將轉軸放入卡槽內，并將外側夾板采用螺桿錨緊。

（6） 鋼絞線另一端穿過上預壓錨固裝置的轉軸孔以及錨墊板，并打入夾片，將轉軸放入上預壓錨固裝置的卡槽內[5]。

3.4 預壓后安裝底模

底模：螺旋牛腿的傾角應與底部坡度一致, 底模標高根據設計圖紙考慮預拱度進行控制校準。底模板下鋪10*10 cm 方木間距15 cm，方木上鋪設15 mm 厚竹膠板進行鋪設。

外側模：采用大塊鋼模板，當內外側模板拼裝后用Φ25 mm 精軋螺紋鋼作為拉桿對拉，拉桿間距按水平0.825 m，豎向0.875 m布置。

結束語

高墩大跨連續剛構橋施工的其中之一就是牛腿托架預壓技術，通過張拉鋼絞線的反作用力對支架及掛籃結構進行預壓，解決了傳統堆載預壓施工吊裝耗時長、費用高、安全風險高、預壓荷載難以精確控制的問題。在此基礎上通過對鋼絞線錨固裝置、鋼絞線預埋方式、預壓梁構造的創新性改進，實現了鋼絞線角度的任意調整，能夠在不改變預壓裝置的情況下同時滿足支架及掛籃預壓的需求，突破了傳統鋼絞線預壓方式受承臺及結構尺寸限制的問題，且模塊化的結構可根據預壓力需求進行靈活組合和重復利用，進一步節省了施工成本。