山嶺地區(qū)連續(xù)剛構(gòu)梁橋0#塊托架預(yù)壓施工新技術(shù)

（中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016）

一、工程概況

重慶合長(zhǎng)高速公路岔河村特大橋主橋?yàn)椋?5+120+65）m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)梁橋，全橋共計(jì)4個(gè)0#塊，每個(gè)0#塊長(zhǎng)12m，共計(jì)C55混凝土374m，箱梁中心線高為7m，箱梁頂面設(shè)2%橫坡（雙幅），底板厚1.2m，腹板厚度0.7m，頂板寬12m，底板寬6.5m，單箱單室結(jié)構(gòu)。

二、方案比選

目前，連續(xù)剛構(gòu)梁橋或連續(xù)梁橋施工箱梁0#塊托架等臨時(shí)結(jié)構(gòu)預(yù)壓工藝較為成熟，根據(jù)常規(guī)0#塊托架預(yù)壓施工有兩種預(yù)壓方式，一是采用細(xì)砂袋（或鋼材等）配重方式預(yù)壓，二是采用承臺(tái)預(yù)埋精軋螺紋鋼筋通過預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行托架頂部加載方式預(yù)壓。山嶺地區(qū)橋梁施工場(chǎng)地狹窄、便道線性差、機(jī)械運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)高，根據(jù)安全、工期、經(jīng)濟(jì)性對(duì)比提出采用墩頂反壓架進(jìn)行托架預(yù)壓的新方法。

表1 方案對(duì)比表

三、0#塊托架及反壓架設(shè)計(jì)

懸臂端及翼緣板側(cè)托架采用][20b雙拼槽鋼作支腿，懸臂端采用5組，墩身側(cè)面采用2組，支腿間加設(shè)斜撐以提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，三角架支腿通過D70mm銷釘錨固于墩身預(yù)埋件，采用I56工字鋼做分配梁，在分配梁架設(shè)底板排架及底模和兩側(cè)翼緣板外模。雙肢間5m段托架采用雙肢D100mm鋼棒作支腿，支腿采用5組，采用I40工字鋼做分配梁，在分配梁架設(shè)由[10槽鋼和方木竹膠板組成的底模系統(tǒng)。采用3組II50工字鋼作為預(yù)埋支腿和反壓橫梁，在支腿間設(shè)置精軋螺紋鋼筋錨固，增加反壓架與墩身間的錨固效應(yīng)。設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

圖1 0#塊托架及反壓架設(shè)計(jì)圖

四、有限元分析

采用Midas Civil軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元模型建立，如圖2所示，通過結(jié)構(gòu)類型確定合理的邊界條件，然后再根據(jù)箱梁0#塊的實(shí)際結(jié)構(gòu)分布情況，進(jìn)行托架結(jié)構(gòu)加載荷載計(jì)算及組合，分析驗(yàn)算結(jié)構(gòu)；通過托架結(jié)構(gòu)加載荷載組合值與加載點(diǎn)位布置計(jì)算單點(diǎn)預(yù)壓荷載等效值，對(duì)反壓架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析驗(yàn)算，確保反壓架的結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性及與墩身的錨固力滿足預(yù)壓施工要求，確保預(yù)壓施工順利推進(jìn)。反壓架有限元模型，如圖3所示。

圖2 0#塊托架有限元模型

圖3 反壓架有限元模型

通過分析計(jì)算，0#塊托架結(jié)構(gòu)、反壓架結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

五、0#塊托架安裝施工方法

（一）施工工藝流程

托架、反壓架預(yù)埋件預(yù)埋（墩身施工同步進(jìn)行）→三角架安裝→承重梁安裝→分配梁安裝。

（二）主要施工方法

墩身施工至設(shè)計(jì)位置時(shí)，按設(shè)計(jì)平面位置、高程等相關(guān)技術(shù)指標(biāo)預(yù)埋托架、反壓架預(yù)埋件等構(gòu)件，平面位置偏差不得大于5mm，高程偏差不得超過±10mm；在場(chǎng)地內(nèi)拼裝好每片托架斜桿及橫桿，并臨時(shí)加設(shè)一根連接件，保證其在起吊、安裝過程中托架的角度與圖紙相符；起吊至安裝位置后，在托架片上設(shè)置好牽引繩并由3人控制，防止在安裝過程中其左右搖擺，與周圍發(fā)生碰撞，然后 安裝插銷；之后再焊接橫向聯(lián)系，保證托架的整體穩(wěn)定性；托架結(jié)構(gòu)高程復(fù)測(cè)，根據(jù)實(shí)際安裝高程、底模高程、預(yù)拱度值進(jìn)行砂桶安裝高程計(jì)算和定位，砂桶安裝；承重梁安裝并臨時(shí)固定。

六、傳統(tǒng)預(yù)壓施工方法

（一）沙袋配重法

1.施工工藝流程

初始高程測(cè)量→細(xì)砂運(yùn)輸→人工裝袋→塔吊吊裝→人工碼砌分級(jí)堆載→分級(jí)沉降值觀測(cè)→分析數(shù)據(jù)，測(cè)出結(jié)構(gòu)彈性、非彈性變形→預(yù)壓結(jié)束。

2.主要施工方法

沉降觀測(cè)點(diǎn)初始高程觀測(cè)記錄；人工將細(xì)砂裝于1.5t編織袋中，根據(jù)堆載平面布置圖和布置高度分層對(duì)稱碼砌；靜止擱置至結(jié)構(gòu)沉降穩(wěn)定后進(jìn)行沉降觀測(cè)點(diǎn)高程觀測(cè)記錄，然后循環(huán)至堆載完成，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，對(duì)各級(jí)堆載預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)高程進(jìn)行觀測(cè)記錄；分級(jí)卸載并進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)高程觀測(cè)和記錄。通過觀測(cè)點(diǎn)高程觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出結(jié)構(gòu)的彈性、非彈性變形。

（二）預(yù)應(yīng)力加載法

1.施工工藝流程

初始高程測(cè)量→千斤頂墊梁、千斤頂安裝→鋼絞線下料、下放與承臺(tái)精軋螺紋鋼筋連接轉(zhuǎn)換→千斤頂分級(jí)加載→分級(jí)沉降值觀測(cè)→分析數(shù)據(jù)，測(cè)出結(jié)構(gòu)彈性、非彈性變形→預(yù)壓結(jié)束。

2.主要施工方法

沉降觀測(cè)點(diǎn)初始高程觀測(cè)記錄；根據(jù)加載點(diǎn)布置進(jìn)行千斤頂、工字鋼墊梁安裝；鋼絞線下料，從墩頂下放至承臺(tái)，采用專用轉(zhuǎn)換器與承臺(tái)預(yù)埋精軋螺紋鋼筋連接；采用千斤頂對(duì)稱均衡分級(jí)加載，靜置至結(jié)構(gòu)沉降穩(wěn)定后進(jìn)行沉降觀測(cè)點(diǎn)高程觀測(cè)記錄。然后循環(huán)至加載完成，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，對(duì)各級(jí)堆載預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)高程進(jìn)行觀測(cè)記錄；分級(jí)卸載并進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)高程觀測(cè)和記錄，通過觀測(cè)點(diǎn)高程觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出結(jié)構(gòu)的彈性、非彈性變形。

七、墩頂反壓法預(yù)壓施工方法

（一）施工工藝流程

初始高程測(cè)量→千斤頂墊梁、千斤頂安裝→反壓架與墩頂預(yù)埋支腿銷接、反壓架精軋螺紋鋼筋錨固→千斤頂分級(jí)加載→分級(jí)沉降值觀測(cè)→分析數(shù)據(jù)，測(cè)出結(jié)構(gòu)彈性、非彈性變形→預(yù)壓結(jié)束。

（二）主要施工方法

沉降觀測(cè)點(diǎn)初始高程觀測(cè)記錄；根據(jù)加載點(diǎn)布置進(jìn)行千斤頂、II40工字鋼墊梁安裝；反壓架與墩頂預(yù)埋支腿銷接并使用墩頂精軋螺紋鋼筋錨固，增加反壓架縱梁與墩身的錨固；采用千斤頂對(duì)稱均衡分級(jí)加載，靜置至結(jié)構(gòu)沉降穩(wěn)定后進(jìn)行沉降觀測(cè)點(diǎn)高程觀測(cè)記錄；循環(huán)至加載完成，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，對(duì)各級(jí)堆載預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)高程進(jìn)行觀測(cè)記錄；分級(jí)卸載并進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)高程觀測(cè)和記錄；通過觀測(cè)點(diǎn)高程觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出結(jié)構(gòu)的彈性、非彈性變形。

八、新舊施工方法工期、成本效益對(duì)比

采用配重方式預(yù)壓，需采用多達(dá)300t的細(xì)砂或鋼材，施工較慢、機(jī)械費(fèi)用高、運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)大；采用承臺(tái)預(yù)埋精軋螺紋鋼筋，通過預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行托架頂部加載方式預(yù)壓，需使用精軋螺紋鋼筋0.6t，鋼絞線16.7t，其中鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力后不能重復(fù)利用，費(fèi)用大；采用墩頂反壓架進(jìn)行托架預(yù)壓的新方法，需使用I50工字鋼14.8t，其中1.7t因預(yù)埋損耗，其他均可重復(fù)利用，預(yù)壓結(jié)束后還可用于其他臨時(shí)結(jié)構(gòu)。

1.通過預(yù)壓方案的探索和研究，采用墩頂反壓法預(yù)壓方案，單個(gè)主墩0#塊托架預(yù)壓較堆載法預(yù)壓方案減少機(jī)械運(yùn)輸費(fèi)用4800元、挖機(jī)配合裝袋費(fèi)用1600元、塔吊使用租賃折算費(fèi)用4300元、人工費(fèi)用4000元、編織袋費(fèi)用1500元，合計(jì)減少費(fèi)用約1.62萬元，縮短工期3天。

2.單個(gè)主墩0#塊托架預(yù)壓較預(yù)應(yīng)力加載法預(yù)壓方案減少鋼絞線費(fèi)用8萬元，精軋螺紋鋼筋預(yù)埋費(fèi)用2400元，合計(jì)減少費(fèi)用4.24萬元，施工工期一致。

通過三種方式對(duì)比，墩頂反壓架預(yù)壓方式減少了施工人力、材料的使用量，縮短了施工工期，對(duì)場(chǎng)地要求小，所用型鋼材料可循環(huán)使用或用于其他結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)性更合理。

九、結(jié)論

通過Midas Civil有限元建模分析計(jì)算本文所設(shè)計(jì)的0#塊托架預(yù)壓方案滿足工程實(shí)際要求。

經(jīng)過該項(xiàng)目的成功實(shí)踐表明，山嶺地區(qū)0#塊托架墩頂預(yù)壓施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，不僅縮短了工期，減少了施工成本，還降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)，創(chuàng)造了良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。