連續(xù)剛構(gòu)托架預(yù)壓技術(shù)

劉文學(xué)

中鐵電氣化局集團(tuán)西安鐵路工程有限公司一段，陜西西安 710613

連續(xù)剛構(gòu)托架預(yù)壓技術(shù)

劉文學(xué)

中鐵電氣化局集團(tuán)西安鐵路工程有限公司一段，陜西西安 710613

本文介紹如何應(yīng)用“體外等效預(yù)應(yīng)力預(yù)壓法”快速、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、安全的完成高墩、大噸位懸臂澆筑橋梁托架預(yù)壓施工任務(wù)。

體外預(yù)應(yīng)力；懸臂現(xiàn)澆；托架；預(yù)壓

懸臂現(xiàn)澆梁0#塊采用托架法施工，托架安裝完成后必須對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓，以消除非彈性變形同時(shí)測(cè)量其彈性變形量，為后續(xù)塊段施工提供預(yù)拋高值。常規(guī)預(yù)壓方法為砂袋或水箱預(yù)壓，適用于墩高較小的現(xiàn)澆梁，對(duì)于較高墩柱的現(xiàn)澆梁，砂袋或水箱預(yù)壓費(fèi)工費(fèi)時(shí)。本文通過(guò)工程實(shí)例介紹目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的高墩托架預(yù)壓施工技術(shù)—體外等效預(yù)應(yīng)力預(yù)壓法。

1 工程概括

窟野河特大橋主橋橋墩最高為74.28m，最低為50.5m，梁體上部采用（88+4×165+88）m六跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)鋼構(gòu)-連續(xù)梁組合體系。其中0#塊在墩身施工時(shí)提前預(yù)埋的托架上完成澆注，其余節(jié)塊采用掛籃懸臂現(xiàn)澆法施工。原設(shè)計(jì)托架預(yù)壓方式采用沙袋或水箱進(jìn)行預(yù)壓，但考慮到采用此方式預(yù)壓工作量繁重且不能完全模擬托架的受工況。所以本橋0#塊托架預(yù)壓采用“預(yù)應(yīng)力等效加載法”的方式在托架橫梁頂進(jìn)行施壓。

2 托架預(yù)壓目的

預(yù)壓試驗(yàn)的主要目的是消除托架的非彈性變形，測(cè)量托架的彈性變形，為后續(xù)塊段施工提供預(yù)拋高參數(shù)，并檢驗(yàn)托架的結(jié)構(gòu)安全性與穩(wěn)定性。

3 預(yù)壓加載方案

采用液壓千斤頂在托架橫梁頂與承臺(tái)連接的鋼絞線對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓加載。即在承臺(tái)內(nèi)預(yù)埋Ф32精軋螺紋鋼筋，通過(guò)預(yù)埋件上的分配梁將鋼絞線連接至托架橫梁頂，千斤頂鋼絞線施壓，利用其反作用力向托架施加所需的預(yù)壓荷載。

4 承臺(tái)內(nèi)鋼筋埋設(shè)

在承臺(tái)混凝土澆注前，將Ф32精軋螺紋鋼筋預(yù)埋在承臺(tái)中，伸入承臺(tái)的精軋螺紋鋼筋采取與承臺(tái)中的結(jié)構(gòu)鋼筋相焊接并帶下螺母和下錨墊板固定，以增加預(yù)埋鋼筋的抗拉強(qiáng)度。

由于本工程主橋托架預(yù)壓方案原設(shè)計(jì)為水箱或砂袋預(yù)壓，承臺(tái)施工中未預(yù)埋預(yù)壓用精軋螺紋鋼筋，所以采取在承臺(tái)內(nèi)打眼錨固精軋螺紋鋼筋的方法，具體施工工藝如下：

1）放線、驗(yàn)線：放出結(jié)構(gòu)植筋的位置。復(fù)查點(diǎn)位無(wú)誤后，對(duì)其進(jìn)行打眼開(kāi)孔；

2）鉆孔：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及先前植筋拉拔實(shí)驗(yàn)結(jié)果決定采用風(fēng)鉆進(jìn)行打眼作業(yè)，開(kāi)孔直徑為4.5cm，開(kāi)孔深度自承臺(tái)面向下62cm，鉆孔施工完成，需檢查成孔直徑及深度是否符合要求；

3）清孔：用空壓機(jī)或其它吹風(fēng)設(shè)備吹出植筋孔內(nèi)灰塵，保證孔內(nèi)干凈無(wú)其它雜物，用棉絲封堵植筋孔口待用；

4）鋼筋除銹：為了使植筋錨固牢靠，把附有鐵銹的鋼筋利用角磨機(jī)和鋼絲刷將鋼筋錨入部分除去鐵銹，油污等，并用丙酮擦干凈；

5）注膠植筋：將植筋膠安放在注膠器內(nèi)，把膠注入植筋孔內(nèi)40cm。根據(jù)設(shè)計(jì)要求的植入深度，在處理好的鋼筋除銹端做好明顯標(biāo)記，然后插向孔洞，一邊插一邊向同一方向緩慢旋轉(zhuǎn)，直至達(dá)到孔洞底部為止，此時(shí)應(yīng)有錨固膠體從洞口流出，則錨固合格。

錨固完成后的鋼筋，在2小時(shí)內(nèi)不得有任何人為的擾動(dòng)，以保證鋼筋錨固的質(zhì)量，3天后即可使用。

5 預(yù)壓加載

5.1 預(yù)壓加載力計(jì)算

設(shè)計(jì)荷載包括箱梁自重、支架及模板系統(tǒng)自重、施工人員及機(jī)具荷載等。

1）箱梁自重：0#塊箱梁砼83.8m3，箱梁自重：83.8×26kN/m3=2 178.8kN；

2）支架及模板系統(tǒng)自重：0#塊箱梁內(nèi)外模板及支架自重按16T考慮；

3）施工人員及機(jī)具荷載：施工人員及機(jī)具荷載按2.5kN/m2考慮，0#塊托架上人員機(jī)具荷載為17.6×3.5×2.5kN/m2=154kN；

4）荷載組合：荷載組合：0#塊箱梁自重×1.2+1#塊模板及支架系統(tǒng)自重×1.2+1#塊施工人員及機(jī)具荷載×1.4=3 022.16kN，即每側(cè)托架需承擔(dān)3 022.16kN的力。

5.2 精軋螺紋拉拔實(shí)驗(yàn)

由于每個(gè)承臺(tái)上植筋達(dá)24根之多，植筋效果的不確定因素較多，故在對(duì)托架進(jìn)行正式加載前，需提前對(duì)承臺(tái)中所植精軋螺紋鋼筋進(jìn)行拉拔實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)植筋強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5.3 組裝預(yù)壓裝置

待拉拔實(shí)驗(yàn)合格后便可組裝預(yù)壓裝置，按照托架預(yù)壓加載設(shè)計(jì)圖要求，每相鄰兩根精軋螺紋鋼筋為一組，每側(cè)托架6組，為便于預(yù)埋精軋螺紋鋼筋與張拉用鋼絞線的連接，在每組預(yù)埋精軋螺紋鋼筋頂設(shè)一道分配梁。

5.4 撓度測(cè)點(diǎn)布置

撓度測(cè)點(diǎn)布置于牛腿最外側(cè)，每側(cè)3個(gè)牛腿，每側(cè)共設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)。除基點(diǎn)外，其余均左右對(duì)稱布置，以精密水準(zhǔn)儀觀測(cè)之。

5.5 預(yù)壓加載分級(jí)

按照加載力的20%、50%、80%、100%預(yù)壓荷載進(jìn)行分級(jí)均勻?qū)ΨQ加載，卸載按80%、50%、0%進(jìn)行。每級(jí)工況至少維持半小時(shí)，最大荷載持載要求24小時(shí)。

5.6 預(yù)壓加載力

托架預(yù)壓加載力包括0#塊箱梁自重、模板及支架自重、施工人員及機(jī)具荷載，即3 022.16kN。由于橫橋向托架（翼緣板下托架）只承受翼緣板等較輕重量，所以采用沙袋或水箱施壓以消除其非彈性變形即可，無(wú)需采用預(yù)應(yīng)力預(yù)壓。

5.7 預(yù)壓力加載順序

本次預(yù)壓加載采取先中間后邊緣對(duì)稱分階段施加張拉力的原則。即先將中間兩組施加張拉力至20%后錨固，再將次邊緣兩組張拉至20%后錨固，最后再將邊緣兩組張拉至20%后錨固，以此作為張拉的一個(gè)階段；而后同樣按此順序直至張拉力達(dá)到100%。

5.8 預(yù)壓觀測(cè)

為了給后續(xù)塊段施工提供預(yù)拋高值，要求必須在預(yù)壓前、預(yù)壓加載達(dá)到最大值后及卸載后分別對(duì)撓度測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀察并記錄數(shù)據(jù)。

在加載過(guò)程中對(duì)托架受力關(guān)鍵部位進(jìn)行觀察檢查。主要觀察托架受力后有無(wú)剛度不夠產(chǎn)生變形、牛腿與預(yù)埋件焊縫有無(wú)脫焊、各種連接有無(wú)松動(dòng)等異常情況發(fā)生。

6 安全質(zhì)量措施

1）托架預(yù)埋件的預(yù)埋與焊接、以及預(yù)埋位置的準(zhǔn)確與否和精軋螺紋在承臺(tái)中的植筋質(zhì)量等直接關(guān)系到本次托架預(yù)壓的效果，所以對(duì)于以上施工環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量必須嚴(yán)格把關(guān)；

2）由于施工地點(diǎn)墩身較高，施工人員在墩頂進(jìn)行張拉操作時(shí)必須執(zhí)行高空作業(yè)之相關(guān)安全技術(shù)操作規(guī)程，并防止高空墜落等安全事故的發(fā)生；

3）在張拉過(guò)程中必須安排專人全程監(jiān)控托架以及承臺(tái)中精軋螺紋等受力關(guān)鍵部位是否有變形、松動(dòng)等跡象的發(fā)生，如發(fā)現(xiàn)此

類情況必須及時(shí)停止張拉，待查明原因采取相應(yīng)措施后方可進(jìn)行張拉。

7 結(jié)論

本方案通過(guò)在本項(xiàng)目的成功應(yīng)用與傳統(tǒng)托架預(yù)壓方案相比，不僅大大縮短了托架預(yù)壓周期，而且最值得稱道的是經(jīng)初步估算為本項(xiàng)目節(jié)約成本50余萬(wàn)元。通過(guò)以上工程實(shí)例可見(jiàn)本方案在高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)托架預(yù)壓中值得推廣。

[1]楊文淵，徐犇主編.橋梁施工工程師手冊(cè).2版.北京：人民交通出版社，2003.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50300-2001）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

[3]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）.北京：人民交通出版社，2000.

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