預應力現澆箱梁施工支架預壓數據分析及應用

摘要 興義環城高速公路敬南互通A匝道橋為預應力現澆箱梁，箱梁施工支架預壓屬于其中一項主要工序，其預壓數據的準確性、完整性，對于箱梁澆筑線形是否符合設計標準具有決定性作用。基于此，該文闡述了預壓加載方法及技術要求，提出了沉降測點布設及觀測方法，分析了沉降觀測數據，應用于調整支架模板標高，旨在為同類工程項目的施工提供參考。

關鍵詞 箱梁橋施工；支架預壓；數據分析；公路橋梁項目

中圖分類號 U445.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0059-03

0 引言

在預應力現澆箱梁施工支架預壓施工中，根據施工技術要求，需觀測支架的結構強度、剛度及穩定性，并由此測算出支架彈性變形值和非彈性變形值，最后運用二次拋物線公式，計算各點拋高值，以此為基準，直接調整模板標高，為現澆梁的順利施工提供數據保障，以上施工過程有助于實橋梁澆筑成形符合設計軸線標準，證明支架預壓取得預期效果。

1 工程概況

興義環城高速公路第二合同段敬南互通A匝道橋為預應力現澆箱梁，A匝道橋總長度為256 m，共分為2聯，第一聯結構為30 m+30 m+30 m+30 m預應力現澆箱梁，箱梁凈空設計最高為8.0 m，最低為2.5 m，箱體屬于三室結構，梁體高度為1.8 m，頂部寬度為23.0 m，底部寬度為15.0 m；頂板與底板厚度相同，為25～60 cm，腹板厚度更大，為50～70 cm，預應力鋼箱梁的下部結構為圓柱墩，完成鉆孔后澆筑混凝土成樁。設計現澆箱梁縱坡為3.99%，最大橫坡為3.0%、最小為0.5%，平曲線半徑長400 m。澆筑箱梁所需的混凝土重量總計為5 842 t，體積為2 247 m3。

滿堂支架是該工程施工過程中所用的主要構件之一，屬于承插行盤扣式，由B型鋼管制成。其支撐體系由三部分構成，分別為立桿、橫桿與斜拉桿。施工建設支架，需有效處理地基，橋梁所處位置上跨主線及匝道，路面表層由混凝土鋪設，下部為持力層，該層級由風化的花崗巖組成，具有較高的承載力。梁墩附近建設有基坑，分層填充透水性材料，層層壓實，每層松鋪厚度30 cm，并澆筑混凝土，設計厚度為20 cm。此外，為加快排水速度，需在地基邊開挖多條排水溝，排水溝的長度根據現場需求、寬度設計為30 cm。

2 支架預壓加載方法及技術要求

預壓的目的在于檢測支架的安全性，獲得支架的彈性變形，并消除支架與基礎之間的非彈性變形對結構安全性的影響。常見支架預壓荷載為梁體110%自重，以砂袋的形式進行預壓。填滿砂袋后，靜置12 h、24 h、36 h，再次分別測定控制點標高。當變形量較小時，可認為支架與基礎的非彈性變形已結束，可將預壓砂袋卸除；當變形量較大時，仍需維持預壓，直到結構處于穩定狀態。支架預壓加載方法及技術要求主要內容如下：

（1）支架預壓程序主要分為以下四步：施工準備→加載→觀測→數據整理分析；

（2）荷載傳遞路線主要為：底模→縱向分配梁→橫向分配梁→支架頂托→支架→支架底座→支架基礎；

（3）支架預壓方法主要為：堆積砂袋，實現支架預壓。預壓材料為中顆粒砂，砂袋為雙層設計，能有效防水，避免因滲入水分導致荷載值超標。砂袋填充滿砂子，其長度為120 cm，寬高皆為100 cm。預壓荷載加載分為四級，第一級加載為60%荷載，第二級加載為80%荷載，第三級加載為100%荷載，第四級加載為110%荷載；

（4）加載要求：1）時間方面的要求，首次加載用時3 d，后三次加載用時不能超過1 d；2）上一級加載結束后，確保支架穩定后才能繼續加載；3）通過觀察判斷支架是否穩定，一旦發現異常情況，須及時停止加載，采取措施消除異常后，方可加載[1]。

3 測點的布設及監測

3.1 沉降觀測實施準備

為順利推進測點布設及監測工作，組建工作小組，其中包含兩名測量工作人員，配備已經過校驗的電子水準儀、銦瓦尺。測定精度共分為三個等級，其結果精度要求為0.1 mm。為準確獲取觀測數據，應搭建觀測基點網，并設置三個基準點，便于準確控制沉降觀測過程[2]。

3.2 測點布設

根據施工方案要求，需在箱梁基底部位選取合適位置，作為沉降觀測點，每個觀測點編制號碼標記。每跨觀測點縱向包含5個斷面，每個斷面布設有4個觀測點。圖1為沉降觀測點布置圖。

3.3 觀測方法及頻率

觀測滿堂支架基礎及架體的沉降情況，主要用到水準儀與銦瓦尺，對觀測頻率的要求如下：

（1）加載完每級荷載后，總共需要觀測4次。過2 h后首次觀測，過4 h后進行第2次觀測，再過10 h后進行第3次觀測，第24 h觀測最后一次。若連續兩次觀測的支架沉降量小于3 mm，則可繼續下一級加載，直到完成四級加載[4]。

（2）每級加載前須觀測一次。

（3）完成每級加載后觀測一次。

（4）每天觀測不少于一次。

（5）卸載前觀測1次。

（6）卸載后觀測1次。一次性卸載，要求24 h全部觀測點的沉降量均值不超過1 mm，卸載過程中，要求兩側保持對稱，且同步進行[5]。

4 沉降數據分析與應用整理

經分析可知，箱梁及模板總重1 450 t，設計荷載為1 600 t。表1為D1聯第一跨加載時間及觀測數據。

4.1 沉降觀測數據分析

收集分析D1聯第一跨的每日沉降數據，根據觀測數據，繪制沉降斷面的時間-沉降值關系曲線，如圖2所示。經分析可知：

（1）1/2跨的總沉降量遠超1/4跨，這與橋梁受力情況相一致；

（2）第二次荷載加載至60%，第六次荷載加載至100%時，箱梁支架的沉降量開始增加，出現異常問題。經技術人員檢查確認，橫梁位置出現懸臂，需采取有效措施解決異常[6]；

（3）分析圖2可知：1）荷載增至80%時，曲線斜率增加，表明日沉降量持續上升；2）荷載增至110%時，日沉降量變動不大；3）當施工過程持續15 d后，沉降量趨于穩定，并符合設計標準，表明箱梁支架預壓值達到預期，可拆卸直接，開展后續工作；

（4）該支架的非彈性形變明顯，但對地基施工無較大影響。分析其原因，擔負稱重作用的橫梁屬于鋼木結構，鋼木表面接觸部位不平整，接觸位置出現凹陷點，橫梁結構較為穩定，不影響正常使用，因此確保地基施工順利進行[7]。

4.2 支架彈性和非彈性變形計算

針對施工過程的關鍵性節點，需要匯總其標高，并對比分析，表2為橋梁中線斷面變形與沉降量數據。支架卸載前后，其底模標高存在一定差異，該差值即為彈性變形量。加載前后的底模標高也有差異，其差值為非彈性性變形量[8]。

由于現澆梁的跨徑小，綜合混凝土荷載、溫度值變化等因素，可測算出橋跨中預應力出現的反拱值超過長期擾度。依照施工要求，未制定預拱度，基于對預壓沉降變形的分析，得到非彈性變形值，非彈性變形值為23 mm[9]。

4.3 支架底模標高的調整

為提高施工質量，需要結合實際情況調整支架底模標高，嚴格按照施工方案中的斷面標高，設定調整基準，并結合卸載前沉降累計平均值確定調整幅度。根據計算結果有效調整各點箱梁底模標高，要求平順度與施工方案要求相吻合，計算公式如（1）所示為：

上式中，1為拋高值（單位：cm），H為縱斷面跨中拋高值（單位：cm），X為各點距跨中距離（單位：m），L為跨徑（單位：m）。比較D1聯第一跨施工前后的標高值，分析可知其澆筑線形基本符合設計標準，預壓效果較好[10]。

5 結語

綜上所述，橋梁施工建設過程中，由于箱梁縱橫向坡度大，箱體寬且超高，致使沉降觀測值超出標準值，由此增加了一聯滿堂支架標高的調整難度。該文采用支架預壓施工方法，觀測箱梁底沉降數據，并及時采取治理措施，得出如下研究結論：

（1）施工過程中，通過運用預壓后觀測到的箱梁底沉降數據，計算出橋梁跨中斷面的拋高值，并利用二次拋物線公式計算調整各點的拋高值，施工建設的箱梁梁體線形基本符合設計要求；

（2）采用支架預壓施工技術，測量出箱梁澆筑前后的底板標高，對比標高數據，其高程偏差與施工要求相一致，由此證明支架預壓施工取得顯著成效，可廣泛應用于公路橋梁項目建設。

參考文獻

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收稿日期：2024-01-29

作者簡介：黃龍江（1984—），男，本科，工程師，主要從事公路工程施工技術工作。