周彥平

(中鐵十二局集團 第七工程有限公司，湖南 長沙 410000)

預(yù)壓是橋梁施工中的一項關(guān)鍵工序，傳統(tǒng)預(yù)壓方法在深水、高墩作業(yè)位置受到很大的限制，操作難度較大，而且效費比低。反支點預(yù)壓法是一種新穎的施工方法，近年來廣泛用于大跨橋梁的支架、托架及掛籃預(yù)壓。其工藝原理是根據(jù)實際結(jié)構(gòu)混凝土荷載分布情況劃分預(yù)壓區(qū)間并確定各區(qū)間混凝土荷載，通過計算確定鋼絞線點位布置及張拉力，施工時將鋼絞線兩端分別錨固在承臺與支架中，對鋼鉸線進行張拉，形成張拉力反作用于支架，實現(xiàn)對支架的預(yù)壓。結(jié)合石長鐵路增建二線沅江特大橋(62 +4 ×96 +92 +66)m 大跨度連續(xù)梁0 號塊支架預(yù)壓的實踐，介紹反支點預(yù)壓法通過調(diào)整鋼絞線點位布置及張拉力，解決了傳統(tǒng)的堆載預(yù)壓方法難以模擬實際荷載分布不均勻的難題，相比傳統(tǒng)預(yù)壓方法，反支點預(yù)壓法工序簡單、操作方便、安全性高，尤其在施工場地受限、作業(yè)位置高的情況下，更具優(yōu)越性。

1 工程概況

石長鐵路增建二線沅江特大橋位于既有橋梁下游，常水位水深21 m，新橋與既有橋梁線間距17 m，新橋承臺與既有橋沉井基礎(chǔ)凈間距僅3．75 m?？玢浣?62 +4 ×96 +92 +66)m 連續(xù)梁，為單箱單室結(jié)構(gòu)，箱梁0 號塊底板寬4．8 m，厚95 cm，頂板寬8．5 m，厚30 cm，腹板寬70 cm，梁高7．6 m，箱室內(nèi)部設(shè)20 cm ×40 cm 倒角，設(shè)計C55 混凝土240 m3。主墩最大墩高23．5 m，0 號塊長11 m。根據(jù)實體混凝土結(jié)構(gòu)受力分析，需要預(yù)壓的主要結(jié)構(gòu)自重達330 多t。連續(xù)梁主墩0 號塊采用支架現(xiàn)澆法施工，支架為螺旋管支撐+I45 工鋼縱向主梁+I25 工鋼分配梁形式組合(見示意圖1)?？紤]到支架高、跨度較大，須經(jīng)過預(yù)壓，消除塑性形變，確定彈性形變及預(yù)拱度。

2 反支點預(yù)壓法施工技術(shù)

鋼絞線反支點預(yù)壓工藝流程:模擬荷載分布→鋼絞線選定、下料→鋼絞線錨固端預(yù)埋與編束→預(yù)壓分配梁安裝→鋼絞線張拉端安裝→分級張拉、持荷、卸載→支架變形監(jiān)控測量及數(shù)據(jù)分析。

2．1 模擬荷載分布

采用傳統(tǒng)預(yù)壓方法難以實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)自重荷載在支架上不均勻的分布，如水箱預(yù)壓，在模擬箱梁腹板位置荷載分布時(腹板實心位置高度為7．6m)，則需將水箱高度制作為19．76 m，如此大的高度根本無法實現(xiàn);若采用混凝土預(yù)制塊、鋼材、砂袋等預(yù)壓，要模擬實際結(jié)構(gòu)荷載分布，在深水、高空、緊鄰既有線的嚴(yán)重限制條件下均難實現(xiàn)。鋼絞線反支點預(yù)壓通過調(diào)節(jié)鋼絞線點位布置及張拉力即可獲得實際結(jié)構(gòu)荷載分布效果。

圖1 0 號塊支架示意圖(單位:cm)

(1)預(yù)壓點位確定:根據(jù)實體荷載布置，將箱梁結(jié)構(gòu)(頂板及底板、腹板、翼緣板)的均布荷載轉(zhuǎn)化為多個集中荷載作用于支架上，按多個集中力對支架產(chǎn)生的彎矩及剪力與實際荷載對支架相應(yīng)位置產(chǎn)生的彎矩和剪力相同的原則進行布載。沅江特大橋0 號塊平面尺寸為8．5 m ×11 m，支架頂面平面尺寸為9．5 m×12 m，支架縱向主梁共5 組，需預(yù)壓的主要結(jié)構(gòu)自重330 余t，考慮將預(yù)壓荷載轉(zhuǎn)化為30 個集中荷載布設(shè)于支架上，以墩身為中心，在大小里程兩側(cè)0#塊支架縱向主梁上各布設(shè)15 個預(yù)壓點位。反支點預(yù)壓點位布置見圖2。

(2)荷載轉(zhuǎn)化計算:根據(jù)頂板及底板、腹板、翼緣板的結(jié)構(gòu)投影劃分預(yù)壓區(qū)域，以墩身為中心，大小里程兩側(cè)各劃分為5 個預(yù)壓區(qū)域，見圖3。取“鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土”的重力密度26 kN/m3，將實體混凝土結(jié)構(gòu)自重轉(zhuǎn)化為線荷載，各區(qū)域線荷載計算為q1=26 ×0． 758 3 =19． 72 kN/m，q2=26 ×5．076 0 =131．95 kN/m，q3=26 ×4．740 6 =123．26 kN/m。

圖2 反支點預(yù)壓點位分布圖(單位:cm)

圖3 預(yù)壓區(qū)域線荷載分布圖(單位:cm)

(3)由張拉點位荷載范圍在對應(yīng)的線荷載區(qū)域所占比例得出張拉力計算如下:FY-13= 135．762 kN;FY-14= 217．420 kN;FY-15= 11．574 5 kN;FY-8= 121．22 kN;FY-9= 195．35 kN;FY-10= 12．88 kN;FY-13=135．762 kN;FY-13= 135．762 kN;FY-13= 135．762 kN;FY-3= 53．33 kN;FY-4= 92．54 kN;FY-5=3．78 kN;FY-1= FY-5= GY-5= GY-1，F(xiàn)Y-2= FY-4= GY-2= GY-4，F(xiàn)Y-3= GY-3;FY-6= FY-10= GY-6= GY-10，F(xiàn)Y-7= FY-9= GY-7= GY-9，F(xiàn)Y-8= GY-8;FY-11= FY-15= GY-15= GY-11，F(xiàn)Y-12= FY-14= GY-12= GY-14，F(xiàn)Y-13=GY-13。

根據(jù)以上實體混凝土結(jié)構(gòu)受力分析，將相應(yīng)點位受力乘以安全系數(shù)(1．2)作為鋼絞線張拉控制力。布置的錨固點與豎向存在0．1°左右的偏角，但支架頂面距承臺面有23 m，張拉錨固后水平分力很小(預(yù)壓荷載偏差值約為0．17%)，所以不考慮鋼絞線垂直度影響。

2．2 鋼絞線選定、下料

每個預(yù)壓點布設(shè)一束鋼絞線，按照鋼絞線理論張拉力的70%作為實際受力控制的上限，由受力計算可知最大張拉力為1．2 FY-14=26．04 t，本橋連續(xù)梁設(shè)計采用的鋼絞線為高強低松弛鋼絞線，公稱直徑Φ15．2 mm，截面積為Ap=140 mm2，標(biāo)準(zhǔn)強度fpk=1 860 MPa，單根最大承載力為1 860 MPa×140 mm2=260．4 kN，故每束采用兩根鋼絞線即可滿足要求。鋼絞線下料長度為支架總高度、鋼絞線承臺錨固端長度、張拉端長度之和。一般承臺錨固端長度宜為0．6 ～0．7 m，張拉端長度根據(jù)選用千斤頂確定。

2．3 鋼絞線錨固端預(yù)埋與編束

承臺混凝土澆筑前，根據(jù)反支點預(yù)壓點位分布圖，對鋼絞線下端錨固系統(tǒng)進行預(yù)埋及編號，錨固于承臺內(nèi)的鋼絞線下端作壓花處理，壓花頭埋置于承臺內(nèi)深度為50 cm，上端設(shè)置三層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片寬度宜為40 cm，層間距宜為8 cm。下端錨固系統(tǒng)錨固端見圖4。

鋼絞線下端錨固后，用塑料膜將鋼絞線進行多層包裹保護，防止生銹及后續(xù)施工中產(chǎn)生機械損傷。包裹完成后，根據(jù)點位對應(yīng)位置對鋼絞線束編號并將其固定在鋼套箱上部。

圖4 下端錨固系統(tǒng)錨固端示意圖(單位:cm)

2．4 預(yù)壓分配梁安裝

為使張拉鋼絞線的集中力有效、均勻傳給支架并更好的模擬荷載分布，采用I20 工字鋼作預(yù)壓分配梁。同時為防支架局部失穩(wěn)，錨固點位置處分配梁須用［10 槽鋼焊接相連。

2．5 鋼絞線張拉端安裝

分配梁搭設(shè)完成后，根據(jù)鋼絞線束編號，采用機械配合人工將盤束的鋼絞線張拉端牽引至分配梁對應(yīng)點位上，用條形工作錨具及夾片予以固定。

2．6 分級張拉、持荷、卸載

選用4 臺YCW60B 型液壓千斤頂，以墩身為中心，張拉由中心向外側(cè)對稱進行，分三級張拉，按每個點張拉力的20%，60%，100%進行加載。張拉到設(shè)計值后持荷48 h，根據(jù)設(shè)置的高程觀測點，專人在現(xiàn)場觀測支架變形情況，每12 h 測量一次變形量。持荷48 h 支架達到穩(wěn)定不再出現(xiàn)形變后，從外向內(nèi)對稱分級卸載，進行變形觀測。

2．7 支架變形監(jiān)控測量及數(shù)據(jù)分析

0 號塊支架共布置6 個對稱高程觀測點截面，分別設(shè)置于半支架的1/4、1/2 和3/4 跨位置，每個截面設(shè)置3 個觀測點位，橫向位置為箱梁縱向中軸線1 個、箱梁外邊緣向內(nèi)50 cm 處各1 個。鋼絞線張拉前、張拉中、張拉后、卸載后，分別對支架高程進行測量，通過對觀測數(shù)據(jù)進行分析處理，最終確定彈性變形量及非彈性變形量。本橋確定連續(xù)梁0 號塊彈性變形量為6．1 mm(理論彈性變形量為5．8 mm)，非彈性變形為11．7 mm。彈性變形值與理論計算值基本吻合。

3 反支點預(yù)壓質(zhì)量及安全控制要點

所有材料須符合設(shè)計要求和國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)驗收合格后方可使用;鋼絞線表面無損傷、無銹坑并進行包裹保護，下錨固定端預(yù)埋誤差小于2 cm;油泵、油頂、油表等加載設(shè)備提前標(biāo)定，具備相應(yīng)的校驗報告，并隨時檢查，保證其正常工作;張拉及卸載過程均分級進行，預(yù)壓結(jié)束后，及時收集整理觀測數(shù)據(jù)。

施工前制定嚴(yán)格的安全保證措施，明確管理人員、作業(yè)人員安全職責(zé)，張拉作業(yè)嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行;設(shè)置專人對支架體系連接部位的牢固性和可靠性進行檢查;鋼絞線張拉過程中，比較分析每級張拉實測支架變形量與理論變形量的偏差，確保預(yù)壓安全性;在既有線施工中，嚴(yán)格按既有線施工安全管理相關(guān)法律法規(guī)及規(guī)定執(zhí)行。

4 結(jié)語

石長鐵路增建二線沅江特大橋(62 +4 ×96 +92 +66)m 連續(xù)梁采用鋼絞線反支點預(yù)壓法順利完成6個主墩0 號塊支架預(yù)壓，每個0 號塊預(yù)壓均在3 d 完成。施工中，根據(jù)預(yù)壓觀測數(shù)據(jù)確定支架預(yù)留沉降值，有效保證了該連續(xù)梁線形的良好控制，降低了臨近既有線作業(yè)安全風(fēng)險，加快了施工進度，節(jié)約了工程成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。