■康嘉升(福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢公司，福州　350000)

淺析懸澆梁0#塊托架反力預(yù)壓技術(shù)的應(yīng)用

■康嘉升
(福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢公司，福州350000)

摘要本文以福壽高速公路西浦大橋工程為實(shí)例，對(duì)懸澆梁0#塊托架采用反力預(yù)壓的施工技術(shù)進(jìn)行了研究和應(yīng)用，經(jīng)過實(shí)踐證明該技術(shù)安全可靠、操作性強(qiáng)，有效縮短預(yù)壓周期，降低施工成本，具有較好經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞托架反力預(yù)壓應(yīng)用

1　工程概述

寧德福壽高速A5標(biāo)段西浦大橋跨域西浦溪，溪谷縱坡小于5°，該橋盤山而設(shè)，左橋長(zhǎng)783m，右橋長(zhǎng)763m，上部結(jié)構(gòu)均采用PC連續(xù)鋼構(gòu)T梁、變截面箱梁，其中最后三跨采用單箱單室變截面箱梁連續(xù)鋼構(gòu)(72m+130m+72m)，控制斷面梁高：中支點(diǎn)處8m，邊跨直線段及主跨跨中處3m，箱梁橫截面為單箱單室直腹板，箱梁頂板寬度為12m，底寬為6m，主墩截面為6× 4.8m，0#塊長(zhǎng)12m，箱梁?jiǎn)蝹?cè)懸出3.6m。

變截面箱梁采用掛籃懸臂澆筑施工，0#塊采用墩頂安裝三角托架現(xiàn)澆法澆筑施工，該橋共4個(gè)0#塊，為能迅速便捷地完成對(duì)0#塊托架的預(yù)壓工藝，縮短預(yù)壓周期，降低施工成本，對(duì)常規(guī)的堆載預(yù)壓方法進(jìn)行了改進(jìn)與調(diào)整，采用千斤頂施加反力的預(yù)壓方法，驗(yàn)證托架的安全穩(wěn)定性及變形值。

2　0#塊托架設(shè)計(jì)

0#塊托架采用三角形牛腿方案，牛腿采用穩(wěn)定性較好的三角形結(jié)構(gòu)，為使各桿件受力均勻，采用45°等腰三角形，各桿件全部采用雙槽鋼對(duì)扣型式，桿件間連接采用20mm厚鋼板焊接，其中水平桿件采用40c槽鋼，主要是考慮和設(shè)計(jì)圖紙中合攏勁性骨架同材，其它桿件型號(hào)通過計(jì)算，稍提高一個(gè)型號(hào)。

三角形托架通過在墩頂部位預(yù)留的孔道穿設(shè)精軋螺紋鋼筋張拉錨固，同時(shí)墩頂相應(yīng)部位預(yù)埋錨板和托架焊接加強(qiáng)，單側(cè)對(duì)稱布設(shè)三榀三角形托架，經(jīng)驗(yàn)算能夠保證桁架的安全儲(chǔ)備系數(shù)在1.5以上，如圖1所示。

3　0#塊托架預(yù)壓的作用

由于托架的變形對(duì)0#塊混凝土質(zhì)量和梁體線形產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，在三向預(yù)應(yīng)力及支點(diǎn)反力作用下，0#塊處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài),支架的不均勻變形使支點(diǎn)附近的底板、肋板的應(yīng)力集中現(xiàn)象。因此,必須通過預(yù)壓來減小支架變形，防止混凝土開裂，改善梁體線形；同時(shí)亦可檢查托架結(jié)構(gòu)安全，防止事故發(fā)生。

圖1　0#塊托架布設(shè)側(cè)面圖

4　預(yù)壓方案分析

傳統(tǒng)的預(yù)壓方法采用的是配重堆載預(yù)壓法，一般有砂袋預(yù)壓、鋼材預(yù)壓、水箱預(yù)壓，若采用以上方法，則需考慮以下問題：

(1)堆載重量太大，需要的材料多，如采用砂袋預(yù)壓，需550m3砂子和1萬多個(gè)編織袋；采用鋼材預(yù)壓，需提前準(zhǔn)備約800t鋼材；采用水箱預(yù)壓，需800t水及相應(yīng)的水箱。

(2)配重堆載過程費(fèi)工費(fèi)時(shí)，根據(jù)高空塔吊作業(yè)功率推算，每吊一次所需時(shí)間平均為15min，吊重約為2～3t/次，可知800t重物堆卸共需5～8天時(shí)間(未考慮其它因素)，整體周期約需10天，相對(duì)較長(zhǎng)。

(3)采用堆載預(yù)壓增加施工成本，考慮材料費(fèi)及人工費(fèi)，采用砂袋預(yù)壓，需投入約8萬元，采用鋼材預(yù)壓需積壓資金約180萬，采用水箱預(yù)壓需投入5萬元。

(4)堆載預(yù)壓安全性較差，如采用砂袋預(yù)壓，受天氣影響較大，雨天易造成超載預(yù)壓，且堆放高度過高易造成斜塌；采用水箱預(yù)壓，由于水壓相當(dāng)大，水箱必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，否則易產(chǎn)生水箱破損。

經(jīng)仔細(xì)研究分析支架的受力特點(diǎn)及結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出了反力預(yù)壓方案，有效解決上訴存在的不利因素，即在0#塊托架上設(shè)置千斤頂反壓架，利用千斤頂張拉預(yù)埋在承臺(tái)上32mm精軋螺紋預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行超載1.2倍張拉加載，預(yù)壓變形穩(wěn)定后(不少于24h)測(cè)定托架的變形量，計(jì)算出托架各點(diǎn)的彈塑性變形，檢驗(yàn)托架的承載能力，為立模標(biāo)高提供依據(jù)，如圖2所示。

圖2　0#塊托架反力預(yù)壓布設(shè)圖

5　預(yù)壓方案的實(shí)施

5.1預(yù)壓前準(zhǔn)備

(1)承臺(tái)精軋螺紋鋼筋預(yù)埋

主墩承臺(tái)澆筑時(shí)，墩縱向兩側(cè)雙排對(duì)稱埋設(shè)精軋螺紋鋼筋，每排4根共16根，埋設(shè)位置為相鄰?fù)屑荛g中線正下方，根據(jù)箱梁?jiǎn)蝹?cè)懸出長(zhǎng)度，計(jì)算出精軋螺紋鋼筋按72cm/根縱向等間距埋設(shè)，預(yù)埋深度大于1.5m，底部設(shè)置相應(yīng)的錨具,預(yù)壓前檢查預(yù)埋是否穩(wěn)定，抽取數(shù)根模擬試?yán)?/p>

(2)托架荷載的計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，西浦大橋0#塊單側(cè)托架所受荷載約為334.78t，主要考慮箱梁自重、模板自重、施工人員、施工料具堆放、運(yùn)輸荷載、傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載、振搗混凝土產(chǎn)生的荷載、托架材料自重等，即單側(cè)托架承受總荷載為3280.84kN，平均每根精軋螺紋預(yù)壓加載3280.84/8=410kN，另根據(jù)設(shè)計(jì)要求托架必須按不小于施工總重量120%進(jìn)行充分預(yù)壓，以消除彈性變形，120%加載為410×1.2=492kN。

(3) 0#塊托架檢查驗(yàn)收

托架按廠家設(shè)計(jì)進(jìn)行拼裝，檢查三角形托架與墩間預(yù)留孔道穿設(shè)精軋螺紋鋼筋的錨固情況，檢查托架與預(yù)埋鋼板件之間焊接質(zhì)量等。

(4)張拉設(shè)備檢驗(yàn)校定

檢查設(shè)備標(biāo)定情況，依據(jù)標(biāo)定的回歸方程計(jì)算出各級(jí)各千斤頂加載的油表讀數(shù)。

(5)反壓構(gòu)件加工

反壓構(gòu)件主要材料為型鋼，根據(jù)構(gòu)件受力要求，選擇合適的型鋼制作反力架。

5.2設(shè)備安裝

(1)安裝受壓梁

受壓梁采用I40a型鋼雙拼橫鋪在已搭設(shè)好的0#塊托架上，采用鋼筋將型鋼焊接成整體，確保整體穩(wěn)固，同時(shí)按照72cm/道等間距鋪設(shè)，以確保力傳遞至支架上相對(duì)均勻。

(2)安裝千斤頂、限位板和精軋螺紋鋼。

(3)設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)：每榀托架在前、中、后各設(shè)3處共18點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)，如圖3所示。

圖3　觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖

5.3預(yù)壓及觀測(cè)

5.3.1預(yù)壓及觀測(cè)步驟

為使整體受力均勻，采用8臺(tái)千斤頂對(duì)稱同步同時(shí)加載，按預(yù)壓噸位分別對(duì)稱張拉相應(yīng)的精軋螺紋鋼筋，使其按25%、50%、75%、100%、120%五級(jí)荷載進(jìn)行加載，具體方法：

(1)加載前先測(cè)量出各觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高H0，然后開始加載，先按四級(jí)進(jìn)行加載，每級(jí)加載為預(yù)壓荷載的25%，每級(jí)全部加載到位后測(cè)量各觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高H1～H4。

(2)加載至120%荷載時(shí)，測(cè)量出各觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高H5。

(3)當(dāng)變形穩(wěn)定后，即120%加載完成后6h、12h、24h，分別測(cè)量各觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，變化穩(wěn)定后便可進(jìn)行卸載，卸載后測(cè)量各觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高H6。

(4)根據(jù)測(cè)出的各觀測(cè)點(diǎn)各階段的標(biāo)高，計(jì)算出0#塊托架系統(tǒng)彈性變化值及非彈性變形值,即彈性變化值f1=H6-H5，非彈性變形值f2=H0-H6。

5.3.2預(yù)壓過程注意事項(xiàng)

(1)預(yù)壓選在晴天進(jìn)行，加強(qiáng)臨邊防護(hù)，操作人員相關(guān)安全防護(hù)用具應(yīng)佩戴到位，確保高空作業(yè)施工安全。

(2)張拉順序:先中間后邊緣每側(cè)4個(gè)點(diǎn)作為一組對(duì)稱施加張拉力。

(3)加載過程應(yīng)盡可能模擬混凝土的分層澆筑狀態(tài),確保分級(jí)對(duì)稱加載,避免支架受較大的不對(duì)稱外力。

(4)為防止由于工藝和設(shè)備原因而導(dǎo)致有效預(yù)應(yīng)力的損失，6h、12h、24h觀測(cè)前應(yīng)對(duì)各桿件進(jìn)行補(bǔ)張拉。

(5)加載24h后，預(yù)壓沉降量觀測(cè)平均值相差不大于1mm時(shí)，認(rèn)為支架預(yù)壓以達(dá)穩(wěn)定，可以卸載，卸載后再測(cè)量標(biāo)高。

(6)在整個(gè)加載過程中，派專人觀察支架變形，如果支架變形過大或在分級(jí)加載中通過測(cè)量出標(biāo)高變化過大，應(yīng)立即停止加載，說明托架穩(wěn)定性不符合要求，及時(shí)通知廠家更換托架。

5.4觀測(cè)記錄

觀測(cè)記錄見表1。

表1　觀測(cè)記錄表

5.5觀測(cè)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)觀測(cè)記錄表，可知最大彈性變形為5mm，平均彈性變形3.3mm，彈性變形量與理論計(jì)算值較為吻合，且上述結(jié)果均小于規(guī)范要求的L/400=3600/9=9mm，故托架的承載力能夠滿足施工要求。

6　結(jié)語

(1) 0#塊施工后經(jīng)第三方監(jiān)控單位監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示橋面標(biāo)高符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，檢查頂板、腹板外觀，均未發(fā)現(xiàn)裂縫，底板線性符合設(shè)計(jì)要求，說明托架反應(yīng)力預(yù)壓的施工技術(shù)是可行的。

(2)本工法與堆載預(yù)壓相比，縮短預(yù)壓周期，克服0#塊大噸位預(yù)壓難度，且可操作性強(qiáng)、安全可靠，可利用工地現(xiàn)有的相關(guān)張拉機(jī)具設(shè)備，不需要另行投資，經(jīng)濟(jì)適用。

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