長紅大橋主橋掛籃施工反力梁預壓技術運用

摘要 文章通過介紹沙廈高速公路沙縣虬江互通及接線工程A6標段長紅大橋主梁菱形掛籃預壓反力梁的結構設計、受力計算和預壓流程，并與傳統堆載預壓工藝的安全、經濟和效率進行了對比。結果顯示，反力梁掛籃預壓工藝在長紅大橋的成功實踐，說明該掛籃反力梁預壓工藝具有施工安全、簡便、快捷、經濟和適用等特性，可為類似橋梁的預壓施工提供借鑒參考。

關鍵詞 反力梁；掛籃預壓；跨線施工；千斤頂

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）24-0091-03

0 引言

預應力連續（剛構）橋通常采用在墩身上搭設托架施工完成0號塊，作為主梁懸臂掛籃施工的拼裝作業平臺，為了驗證掛籃拼裝后的結構安全，消除結構的非彈性變形量，測量掛籃的彈性變形量，應對掛籃進行預

壓[1]。常規預壓方法采用堆載法，使用沙袋、預制混凝土塊及鋼筋等物件堆載，在平臺上模擬平臺承受的荷

載[2-3]。該項目長紅大橋主墩位于既有省道和陡坡邊，若采用堆載法預壓，需要經過多次轉運堆載材料，預壓周期長且平臺空間較窄，材料碼放高度大，安全隱患大，擬采用一種反力梁結構，利用千斤頂模擬荷載實施預壓。

1 工程概況

長紅大橋位于福建省三明市沙縣區長紅村，主橋主跨120 m，上跨既有S308省道和豆士溪。主橋為

65 m+120 m+65 m=250 m的預應力混凝土連續剛構；長紅大橋主橋箱梁梁段劃分為0～15號梁段，其中0號梁段為15 m，1～3號梁段為3 m，4～8號梁段為4 m，9～13號梁段為4.5 m，邊、中跨合龍段即14號梁段為2 m，邊跨現澆段即15號梁段為3.84 m。最大節段C50混凝土為57.83 m3，重150.3 t。

箱梁斷面采用單箱單室直腹板斷面，箱梁頂板寬

12 m，底板寬6.5 m，箱梁根部梁高（梁高為裸箱梁中心線處的箱梁頂面到箱梁底面的距離）為7.2 m；跨中及邊跨合龍段邊跨現澆段梁高為2.8 m，其余梁底下緣按1.8次拋物線變化；箱梁頂面設2%橫坡。

主墩基礎及下部構造采用鋼筋混凝土雙薄壁實心橋墩，鋼筋混凝土承臺，群樁基礎。橋位布置圖如圖1所示：

掛籃采用菱形掛籃形式，由主桁架系統、走行系統、錨固系統、懸吊系統、模板系統等部分組成。

反力梁采用3拼H488型鋼，反力點上設扁擔梁，底部設雙拼20b工字鋼支墊于混凝土頂面。在0號塊底板預埋2對即4個φ50穿φ32HRB400螺紋鋼筋反力孔，單根長150 cm，采用雙螺母拉住扁擔梁與反力梁雙拼32b工字鋼錨固。墊梁采用三拼20b工字鋼。墊梁上設置一對同步液壓千斤頂。在計算掛籃預壓的彈性變形時，需考慮反力梁的壓縮變形量，此項應計算每節段掛籃的預壓。

傳統的堆載法預壓常見堆載物沙袋或鋼筋，因場地狹小而不適用。若采用預制混凝土塊，則單個掛籃需要

1 m3混凝土塊共計75塊，需從預制場轉運至墩底省道邊，再由主墩塔吊逐塊吊至掛籃底模，全過程需占用既有省道裝卸，安全隱患大；且需長時間占用塔吊，影響塔吊利用率和工程的建設進度。通過對比，決定采用反力梁法實施預壓。

2 反力梁預壓原理

2.1 反力梁結構設計

預壓反力梁由4 m長的3拼H488型鋼，反力后錨用雙拼工20扁擔梁錨固直徑為32 mm的精軋螺紋鋼筋；預壓位置設置液壓千斤頂，錨固反力點設置于0號塊懸臂內箱的底板處，澆筑0號塊前應按預壓方案位置預留

4個直徑為5 cm的錨固孔道（單側）。每個預壓點設置1組反力梁，單側采用2組反力梁實施預壓。

單組反力梁由縱梁、扁擔梁、墊梁等組成?？v梁為3拼H488型鋼，長4 m，錨定由2根錨桿及扁擔梁構成，扁擔梁由雙拼20b工字鋼制作，后墊梁為雙拼20b工字鋼。錨桿利用0#塊預留的錨孔穿φ32HRB400螺紋鋼筋，其結構立面圖詳見圖2所示：

2.2 反力梁工作原理

反力梁前支點設置1對液壓千斤頂，中部設置1個支撐墩，后部通過4根φ32精軋螺紋鋼錨固在0號塊混凝土底板。通過油泵控制液壓千斤頂上頂反力梁，反力梁被錨固，反作用力傳導至掛籃懸吊系統，故模擬出掛籃的受壓狀況。

2.3 受力驗算

懸臂澆筑共13個節段，最大節段荷載為1 500 kN。預壓荷載值取總荷載的1.2倍，即為1 800 kN。

（1）確定千斤頂型號

單側掛籃底設置2組反力梁、2個千斤頂，單個千斤需要施加的壓力為900 kN，故千斤頂大于120 t即可。

（2）錨桿受力驗算。

錨桿采用φ32高強度精軋螺紋鋼筋，抗拉強度標準fpk=930 MPa。

（3）反力梁結構驗算，使用三拼H488型鋼，梁長3 m，橫截面尺寸見圖3所示，結構參數具體如表1所示：

荷載分布如下：

彎矩：Mmax=2 700 kN·m；剪力：Vmax=900 kN·m。

1）抗彎強度

按照《鋼結構設計標準》（GB 50017—2017）[4]6.1.1條進行計算，其計算公式如下：

由此可知，其抗彎強度滿足要求。

2）抗剪強度

按照《鋼結構設計標準》6.1.3條進行計算，其計算公式如下：

由此可知，其抗剪強度滿足要求。

3）局部承壓強度

根據《鋼結構設計標準》中的公式6.1.4-1進行計算如下：

集中荷載的增大系數，對重級工作制吊車梁=1.35，

對其他梁=1.0。

根據《鋼結構設計標準》中的公式6.1.4-3進行計算：

（1）

式中，a——集中荷載沿梁跨度方向上的支撐長度；hy——自梁頂面至腹板計算高度上邊緣的距離；hr——軌道的高度，對梁頂無軌道的梁取值為0。

由上述計算可知，局部承壓強度滿足要求。

4）折算應力

根據《鋼結構設計標準》中的公式6.1.5-1進行計算如下：

根據《鋼結構設計標準》中的公式6.1.5-2可以求得：

3 預壓實施過程

（1）反力梁在鋼筋廠拼裝、焊接成形，整體吊裝至預壓位置。

（2）將反力梁伸入箱內，利用扁擔梁和2根φ 32精軋螺紋鋼進行錨定。調整反力梁的位置，使前支點落在千斤頂上方，后支點下方設置墊梁，以分散反壓力，避免破壞0號塊混凝土。

（3）穿入扁擔梁，擰緊精軋螺紋鋼的螺帽，注意保持反力梁的水平和垂直，避免錨桿受剪力。

（4）啟動油泵，通過液壓千斤頂開始加載，應分階段進行，分別為支架總荷載的25%、50%、75%、100%、105%，達到每一階段壓力后持荷15 min，在每個前下橫梁上方的底板上設置1個觀測點，每階段預壓后及時測量各觀測點的標高，做好記錄。終荷載持荷1 h后啟動油泵回油，對千斤頂進行卸載，待卸載完成后測量各觀測點的高程，計算掛籃系統的彈性和非彈性變形量，整理預壓結果。

（5）預壓需兩側同時進行。

4 經濟分析對比

在反力梁預壓實施過程中，掛籃反力梁預壓共花費2 d

時間。若采用堆載法預壓，預計需要15 d。反力梁預壓除反力梁需要簡單制作外，其余型鋼、千斤頂等均為現有材料和機具，而傳統的混凝土塊堆載法預壓則需提前進行預制。大橋投入主要租賃設備如下：QTZ80型塔吊3臺（3萬元/月）、25 t汽車吊1臺（2.5萬元/月）、平板運輸車（0.8萬元/月），施工期間職工及作業人員按60人計算，人均費用為350元/天。兩種預壓方法的經濟對比結果見表1所示：

5 結語

反力梁采用H488型鋼制作，構件加工簡單，制作材料單一、輕巧、重復利用率高；材料轉運時間短，預壓周期短；與傳統反力架預壓比較，0號塊施工預埋的反力構件工作量小，制作預留孔洞即可。因此，反力梁預壓掛籃工藝與傳統堆載法或反力架等預壓法比較，大幅降低了預壓材料、人工和設備的成本，節約了關鍵線路工期，并且減少了反復吊裝預壓材料的安全風險，具有良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]石磊，張普，吳瓊.反力架預壓在高墩掛籃懸澆施工中的應用[J].公路交通科技（應用技術版）， 2017（10）：213-216.

[2]李德利.懸臂連續梁掛籃預壓方法探討[J].建筑技術開發， 2023（3）：43-46.

[3]王圣，凌濤.高墩大跨度連續梁掛籃反力架預壓施工技術[J].山西建筑， 2021（23）：125-126+129.

[4]鋼結構設計標準： GB 50017—2017[S].北京：中國建筑工業出版社， 2017.