客運專線移動模架預壓試驗與預拱度設置

帥培建，楊 潔

（1.重慶交通大學 土木建筑學院，重慶 400070；2.重慶市勘測院，重慶 400020）

1 工程概況

新建鐵路石家莊市至武漢市客運專線胡家咀特大橋位于湖北省大悟縣境內，梁跨為24m×32m后張法預應力混凝土簡支箱梁。起始里程為DK1088＋902.275，終 止 里 程 為 DK1089＋700.645，橋梁全長798.37m，箱梁截面類型為單箱單室，箱梁長32.6m，計算跨徑31.1m。橋址處屬低山及丘陵地貌，地勢起伏較大，經(jīng)過分析比較，采用DXZ32／900型下承自行式移動模架造橋機原位現(xiàn)澆施工。

2 試驗目的及原理

2.1 試驗目的

用等效荷載來模擬箱梁施工中的受力狀態(tài)，并且確定在最大荷載條件下移動模架的強度、穩(wěn)定性及變形值是否滿足要求；確保移動模架在投入使用后能正常工作及有相應的安全儲備；消除非彈性形變和正確設置預拱度。

2.2 試驗原理

由于需要預壓的荷載965t，需要在斷面上模擬箱梁的實際荷載分布，因此，模擬預壓試驗需要的材料應該具有以下特點：容易獲取、便于計量、質地均勻、密度大以及便于運輸和吊裝。本工程選用砂袋模擬混凝土箱梁的重量分布，采用吊車配合人工進行吊裝，分級對移動模架進行加載。試驗中，測量各測點在空載狀態(tài)下、加載過程中不同大小荷載下、達到設計荷載穩(wěn)定期時及卸載過程中不同大小荷載下的標高，根據(jù)測得的標高計算出總沉降量、彈性變形值和非彈性變形值，得出反拱曲線方程式，進一步確定各調整點的預拱度值。然后通過對模板桁架豎桿的長度調整來實現(xiàn)預拱度的調整。當側模及底模安裝就位后，調整各支點豎桿調整模板標高，使鋼箱梁模板處于澆筑混凝土時的正確位置，與此同時設置好預留拱度。在施工中，要根據(jù)箱梁張拉后的上拱度及時調增預拱度參數(shù)。

3 堆載試驗過程實施

3.1 試驗工作流程

試驗前準備→移動模架安裝→觀測點布設→分級加載（觀測記錄數(shù)據(jù)）→加載至設計荷載后靜置（觀測記錄數(shù)據(jù)）→分級卸載（觀測記錄數(shù)據(jù)）→觀測數(shù)據(jù)整理、分析→計算總沉降量、彈性變形值和非彈性變形值→預拱度設置→移動模架投入使用，進入下道工序。

3.2 試驗前準備

預壓試驗前應對相關人員進行詳細的技術交底，全面檢查移動模架各部件安裝是否牢固和可靠，安全措施是否齊全可靠。

3.3 觀測點布置

在移動模架安裝就位后，分別在移動模架的兩側主梁、底板沿縱向布置測點，測點布置在吊桿對應處，便于調整高度。每個觀測點應編號，便于數(shù)據(jù)記錄。觀測時由同一測量人使用同一測量儀器讀數(shù)。每次觀測都要對上述測點的標高進行測量記錄，保存好原始數(shù)據(jù)，以備復核。測量精度和讀數(shù)誤差為±1mm。

3.4 試驗方法

試驗方法用預壓荷載模擬該孔箱梁混凝土的澆筑過程，進行實際加載，驗證并得出其承載能力。簡支混凝土箱梁長32.6m，計算重量約828t，內模50t。堆載荷載主要采用砂袋，預壓砂袋分別為大袋和小袋，小袋經(jīng)現(xiàn)場稱得平均重量為0.07t／袋，大砂袋稱重平均重量為1.5t／袋，需要砂的重量為1.1×（828＋50）＝965t。在預壓的過程中，要按照混凝土澆筑的順序進行加載，即先加載底板，再加載翼緣板，且應左右對稱加載，防止傾覆。

空載時對各觀測點初始標高進行觀測，測得其標高為基準標高。加載過程中，按設計加載量的20% 、40% 、80%、100%和110% 五個階段觀測變形數(shù)據(jù)，在堆載過程中每天安排一次讀數(shù)。加載到設計荷載之后，對移動模架各測點的高程持續(xù)進行觀測，持續(xù)時間不應小于混凝土澆筑時間。

加載到設計荷載后，對移動模架各測點高程進行持續(xù)觀測，當移動模架各測點累計沉降變形量最大值不超過2mm時，可認為該移動模架撓度和彈性變形趨于穩(wěn)定，開始卸載。卸載按加載過程的逆順序進行，左右對稱卸載，卸載過程中同樣采集每一分級的觀測數(shù)據(jù)。每卸下一級荷載，均對所有測點進行一次測量，并做詳細記錄，在數(shù)據(jù)分析時與加載時的撓度數(shù)據(jù)進行比較。

3.5 觀測數(shù)據(jù)的整理和分析

卸載完成后，整理加載和卸載過程中測得的所有數(shù)據(jù)，計算得出主梁和底模的彈性變形和非彈性變形，確定移動模架在混凝土澆筑過程中的撓度?？偝两盗浚郊虞d穩(wěn)定后測得數(shù)據(jù)－空載狀態(tài)下測得數(shù)據(jù)；彈性變形量＝完全卸載后測量數(shù)據(jù)－加載穩(wěn)定后測量數(shù)據(jù)；非彈性變形＝總沉降量－彈性變形量。數(shù)據(jù)整理結果如表1所示。

表1 主梁預壓成果曲線表

3.6 反拱計算及移動模架預拱度設置

由表1和表2可知：主梁最大沉降量為61mm，底模最大沉降量為58mm，主梁與底模在豎直方向上最大非彈性變形分別為18mm和12mm，主梁和底模最大彈性變形分別為43mm、47mm。經(jīng)觀測，移動模架加載至設計荷載時其外側模及翼模上的測點橫向位移較小，澆筑箱梁混凝土時側模向內調整可以不計。根據(jù)鐵路工程建設通用參考圖《無砟軌道后張法預應力混凝土簡支箱梁（雙線）》，[圖號：通橋設（2008）2322A－Ⅵ]，理論計算跨中反拱值為17.2mm，其它位置應按二次拋物線過渡，該反拱值為箱梁混凝土澆筑后、預應力張拉之前的線型與拱度數(shù)據(jù)。

表2 底模預壓成果曲線表

為推算二次拋物線公式，設拋物線方程為y＝ax2＋bx＋c，由于箱梁計算跨度為31.1m，跨中最大反拱值－17.2mm，將坐標點（0，－17.2）及（±15.55，0）代入得y＝0.07113x2－17.2。

利用式y(tǒng)＝0.071132x2－17.2計算出箱梁縱橋向各測點處的反拱值，計算出移動模架主梁需要設置的預拱度，通過布設挑梁和主梁下方的螺旋拉桿和吊桿調整其高程，達到箱梁反拱及線型要求，見表3。

表3 移動模架各節(jié)點預拱度設置

4 結束語

經(jīng)過實際施工證明，對預壓測得數(shù)據(jù)的分析得到的預拱度滿足設計施工要求。合理的預壓施工方案可以加快移動模架的安裝速度，縮短整個橋梁施工工期，指導混凝土澆筑順序及分層澆筑厚度，使梁體成型后線形與設計基本吻合，箱梁的線形得到很大控制，施工準確性也大大提高。

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