現(xiàn)澆支架鋼絞線反拉壓載施工技術(shù)

黃影， 何雪靚， 樂俊

(湖南省湘筑工程有限公司， 湖南 長沙 410004)

1 工程概況

柳州洛維大橋主墩0#、1#塊箱梁順橋向長11 m(2 m+7 m+2 m),最大梁高7.5 m，橫橋向?qū)?2.5 m，最大合計(jì)澆筑方量約為653.6 m3，單側(cè)最大懸臂重量約為350 t。

主墩現(xiàn)澆支架均采用管樁+貝雷梁+工字鋼組合的結(jié)構(gòu)形式，單個(gè)主墩支架共計(jì)10片管樁桁架，每片管樁桁架由一根直管樁和一根斜管樁組成，主墩墩身兩側(cè)各布置5片管樁桁架，布置間距為(3+6+6+3) m；考慮管樁支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，需在各管樁支架設(shè)置平聯(lián)及剪刀撐；支架平聯(lián)共兩層，層間距為7 m，平聯(lián)采用36b型工字鋼焊接；其剪刀撐由槽鋼(25b型)組焊而成，鋼管樁立柱與設(shè)置的平聯(lián)和剪刀撐之間均采用節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)板連接(圖1)。

圖1 主墩0#、1#現(xiàn)澆支架構(gòu)造圖(除標(biāo)高為m外,其余單位：cm)

2 鋼絞線反拉壓載特點(diǎn)

鋼絞線反拉壓載工藝是通過調(diào)整鋼絞線點(diǎn)位布置及張拉力，解決了傳統(tǒng)的堆載壓載方法難以精確控制實(shí)際荷載分布的難題，該方法較傳統(tǒng)的堆載壓載操作更為簡便，效果也更為有效。

主墩0#、1#塊箱梁現(xiàn)澆支架鋼絞線反拉加壓施工效率較高，該工藝解決了傳統(tǒng)砂袋、水箱等堆載物加壓施工中吊裝、卸載工序耗時(shí)長，施工費(fèi)用高等問題。

鋼絞線反拉壓載方法消除了堆載壓載施工中存在的堆載物高空墜落等安全隱患，有效降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖2。

圖2 鋼絞線反拉壓載施工工藝流程圖

3.2 施工操作要點(diǎn)

3.2.1 模擬荷載分布

(1) 壓載點(diǎn)位確定

根據(jù)洛維大橋主橋0#、1#塊箱梁具體構(gòu)造形式，按其結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行區(qū)塊劃分，將各區(qū)塊計(jì)算荷載按集中力作用方式加載到支架對應(yīng)區(qū)域；其布置原則：集中力作用下支架產(chǎn)生的各類應(yīng)力應(yīng)變情況與實(shí)際均布荷載對支架產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變情況相近似。

0#、1#現(xiàn)澆箱梁懸挑部分結(jié)構(gòu)自重2×356.6 t，將該箱梁懸挑部分自重荷載劃分成28個(gè)集中力布設(shè)于支架工裝分配梁上，考慮以主墩中軸線為中心線，在軸線兩側(cè)0#、1#塊底板平面內(nèi)支架縱向主梁上各布設(shè)10個(gè)壓載點(diǎn)位,上下游方向翼板平面內(nèi)各布置4個(gè)壓載點(diǎn)位。反拉壓載點(diǎn)位編號及布置見圖3。

(2) 荷載轉(zhuǎn)換計(jì)算

根據(jù)墩身區(qū)域以外的箱梁各結(jié)構(gòu)(腹板、頂板、底板、翼緣板)投影面積劃分壓載區(qū)間，以墩身區(qū)域?yàn)橹行模昂髢蓚?cè)各劃分為7個(gè)壓載區(qū)間，中部翼緣板上下游側(cè)各劃分一個(gè)壓載區(qū)間，壓載區(qū)間及點(diǎn)位劃分具體見圖4。

支架壓載的荷載還需考慮0#、1#塊箱梁澆筑過程中的各類施工荷載(其中包括混凝土沖擊、振搗荷載)、模板自重等。

(3) 壓載點(diǎn)位張拉力計(jì)算

根據(jù)壓載區(qū)域確定壓載點(diǎn)位各類施工荷載值，按下面公式計(jì)算各壓載點(diǎn)的反拉力F，具體數(shù)據(jù)見表1。

F=1.1×(G+p+g)

(1)

式中：1.1為壓載安全系數(shù)；G為對應(yīng)壓載區(qū)間箱梁混凝土自重；p為對應(yīng)壓載區(qū)間平面內(nèi)施工荷載集中力(施工荷載取2 kN/m2)；g為對應(yīng)壓載區(qū)間平面內(nèi)模板荷載(取1 kN/m2)。

3.2.2 鋼絞線選定

(1) 考慮每個(gè)壓載點(diǎn)布設(shè)一束反拉鋼絞線。根據(jù)鋼絞線理論強(qiáng)度的70%作為反力控制最大值，根據(jù)計(jì)算出的各壓載區(qū)間單個(gè)壓載點(diǎn)的張拉反力，計(jì)算出壓載點(diǎn)位每束鋼絞線根數(shù)。

圖3 壓載點(diǎn)位編號及分布圖(單位：cm)

圖4 反支點(diǎn)壓載點(diǎn)位編號及分布圖(單位：cm)

考慮選用單根φ15.2 mm，極限強(qiáng)度為1 860 MPa的鋼絞線,其單根拉力控制上限為181 kN；同時(shí)根據(jù)表1計(jì)算出的各壓載點(diǎn)張拉力情況可知，中腹板區(qū)間內(nèi)(Z類壓載點(diǎn))的點(diǎn)位張拉力最大，為531.6 kN,通過計(jì)算，每個(gè)預(yù)拉點(diǎn)只需選用3根鋼絞線即可滿足壓載要求。

(2) 鋼絞線分錨固段和張拉端，其中錨固段含錨固深度及對接張拉工作長度，另一端下料長度等于現(xiàn)澆支架整體高度與張拉端工作長度之和。

根據(jù)10#墩墩身高度及鋼絞線預(yù)埋段長度、張拉長度，確定10#墩承臺錨固端下料長度為1.8 m，另一段下料長度為20 m。

3.2.3 鋼絞線錨固端預(yù)埋與編束

(1) 墩臺混凝土澆筑前，需按壓載點(diǎn)位布置圖，對鋼絞線反拉預(yù)壓錨固系統(tǒng)進(jìn)行埋設(shè)和編碼?？紤]到錨固系統(tǒng)抗拔效果，預(yù)埋在墩臺內(nèi)的下端鋼絞線需安裝配套錨具、夾片(3孔錨具)，錨固段錨具埋置深度宜為80 cm左右。同時(shí)錨具前端還需設(shè)置φ12 mm鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片應(yīng)分3層布置，網(wǎng)片大小(長×寬)為100 cm×100 cm，層與層之間間距以20 cm為宜。鋼絞線反拉錨固端見圖5。

(2) 承臺各錨固點(diǎn)錨固深度計(jì)算：承臺混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按1.41 MPa考慮，錨固端錨具直徑為8 cm,設(shè)置完3層面積為100 cm×100 cm的鋼筋網(wǎng)片后，單個(gè)錨固端抗拔面積直徑可近似按16 cm考慮，錨固段混凝土抗拉面積S=3.16×160×800=401 920 mm2，故單個(gè)錨固點(diǎn)最大抗拔力F=401 920×1.41×10-3=566.707 kN，其值大于現(xiàn)澆支架最大預(yù)拉力531.6 kN。

(3) 待承臺混凝土待強(qiáng)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，方可對承臺錨固段張拉施工，按各編號對應(yīng)表格噸位進(jìn)行張拉，張拉完成后截?cái)噱^固段張拉工作長度鋼絞線，隨后利用土工材料對鋼絞線外露部分及連接器進(jìn)行包裹纏繞保護(hù)，避免其銹蝕及使用前發(fā)生損壞。纏繞完畢后，利用油漆標(biāo)記各點(diǎn)位編號。

表1 支架各壓載點(diǎn)張拉力參數(shù)

圖5 承臺錨固端示意圖(單位：cm)

3.2.4 工裝分配梁安裝

(1) 采用2[36b雙拼槽鋼作工裝分配梁，根據(jù)壓載點(diǎn)位分布圖布設(shè)工裝分配梁。

(2) 分配梁按每隔50 cm采用δ10鋼板進(jìn)行加強(qiáng)連接，防止張拉過程中失穩(wěn)。

3.2.5 鋼絞線張拉端安裝

分配梁布設(shè)完成后，根據(jù)鋼絞線編號，下料張拉端鋼絞線長度，對其鋼絞線一端擠壓成型，隨后將這端端頭搭接至承臺預(yù)埋錨固端連接器上，最后將張拉端鋼絞線另一端頭牽引至工裝分配梁對應(yīng)點(diǎn)位上，臨時(shí)采用工作錨具及夾片予以固定，具體見圖6。

圖6 張拉端千斤頂安裝示意圖(單位：cm)

3.2.6 分級張拉、持荷、分級卸載

(1) 以主墩中心線為中心軸，由中心軸向兩側(cè)對稱進(jìn)行，分級張拉，按表1中每個(gè)編號的預(yù)拉點(diǎn)張拉力的60%、100%、110%進(jìn)行分級加載。

(2) 各點(diǎn)位張拉至表1中設(shè)計(jì)值后繼續(xù)持荷24 h，根據(jù)在支架上設(shè)置的高程測點(diǎn)，測量組專員利用儀器現(xiàn)場觀測支架高程變形情況，觀測一次高程變形量。

(3) 當(dāng)各反拉點(diǎn)持荷24 h后支架達(dá)到穩(wěn)定且各觀測點(diǎn)不再出現(xiàn)高程變化后，按由外向內(nèi)分級、對稱卸載支架反拉力，同時(shí)進(jìn)行高程變形觀測。

3.2.7 支架變形監(jiān)控測量及數(shù)據(jù)分析

沉降觀測點(diǎn)點(diǎn)位布置在貝雷架頂部反扣槽鋼上，每片主梁上布置3點(diǎn)，水平位置位于支架中間3排管樁頂口垂直位置，詳見圖7。

依次對現(xiàn)澆支架各張拉階段及卸載過程中各觀測點(diǎn)位高程進(jìn)行測量記錄，同時(shí)填寫沉降觀測記錄表(表2)，通過對表中各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定現(xiàn)澆支架的彈性變形值及非彈性變形量。

圖7 支架沉降觀測點(diǎn)分布圖(單位：cm)

4 結(jié)語

該文介紹的現(xiàn)澆支架鋼絞線反拉壓載施工方法是一種較新的預(yù)壓方法，對于梁段高度較高，且梁段投影下方基礎(chǔ)較好的一類支架尤為適用。另外對于掛籃、邊跨現(xiàn)澆段等結(jié)構(gòu)，也同樣可采用該種方法進(jìn)行預(yù)壓施工。鋼絞線反拉預(yù)壓方法，因其操作簡便、經(jīng)濟(jì)效果明顯、安全風(fēng)險(xiǎn)更低，具備廣泛的推廣應(yīng)用前景。