懸臂施工剛構(gòu)橋0#塊托架反力預(yù)壓裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

為提高連續(xù)梁橋0#塊施工支架預(yù)壓的效率與可靠性，特設(shè)計(jì)反力預(yù)壓裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)預(yù)壓方式，文章介紹了該裝置的設(shè)計(jì)原理及結(jié)構(gòu)構(gòu)造，并通過實(shí)例進(jìn)行了反拉力、精軋螺紋鋼預(yù)埋等主要計(jì)算及結(jié)構(gòu)的模擬分析，數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)加載結(jié)果比較吻合。

橋梁懸臂施工; 反力預(yù)壓裝置; 設(shè)計(jì); 應(yīng)用

U445.466B〗

[定稿日期]2021-06-22

[作者簡(jiǎn)介]沈真欣（1992～），男，本科，研究方向?yàn)樗姽こ獭?/p>

懸臂澆筑法是目前混凝土連續(xù)梁（或剛構(gòu)）橋的主要施工方法[1]，托架（或支架）是為連續(xù)梁（剛構(gòu)）橋主梁0#塊施工而設(shè)計(jì)的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并形成空間穩(wěn)定的整體[2]。在主梁施工之前對(duì)托架（或支架）進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，目的是檢測(cè)其關(guān)鍵部位受力指標(biāo)，并消除其非彈性變形，用于指導(dǎo)施工控制和后期施工[3]。

目前常采用的支架（或托架）預(yù)壓方法主要有重物堆載法[4]、水箱加載法[5]、預(yù)應(yīng)力鋼筋反力預(yù)壓法[6]。這三種方法的特點(diǎn)為：①重物堆載法：成本高、受天氣影響大、準(zhǔn)備工作多、施工速度慢;②水箱加載法：利用水的重量成本低、施工速度相對(duì)較快，但加載過程中若出現(xiàn)滲漏容易對(duì)支架結(jié)構(gòu)造成銹蝕;③預(yù)應(yīng)力鋼筋反力預(yù)壓法：受力比較明確、加載速度相對(duì)較快、加載過程容易控制、幾乎不受外界環(huán)境影響。相比較而言，預(yù)應(yīng)力鋼筋反力預(yù)壓法不用投入大量物資和設(shè)備、施工速度快，可大大縮短支架預(yù)壓時(shí)間，提前進(jìn)行連續(xù)梁施工時(shí)間，提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益和工期效益。

為有效縮短南沿江高鐵連續(xù)梁橋0#塊施工預(yù)壓周期，降低施工成本，設(shè)計(jì)了一種進(jìn)行0#塊支架預(yù)壓的反力預(yù)壓裝置，進(jìn)行了關(guān)鍵環(huán)節(jié)的計(jì)算并利用Abaqus軟件建立了反力預(yù)壓裝置的有限元模型并進(jìn)行了靜力有限元分析，計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際加載情況作了對(duì)比分析。

2 反力預(yù)壓裝置的原理和構(gòu)造

反力預(yù)壓裝置采用千斤頂張拉精軋螺紋鋼（采用PSB830型號(hào)）對(duì)支架預(yù)壓的方式進(jìn)行，該反力預(yù)壓裝置利用精軋螺紋鋼或預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力，千斤頂施加荷載，通過反力梁將荷載傳給0#塊施工支架，達(dá)到模擬預(yù)壓重的目的。反力預(yù)壓裝置如圖1所示。

如圖1所示，反力式預(yù)壓裝置橫橋向每排4處，縱橋向距主墩中心線兩側(cè)各設(shè)置l排，共布置16處。

（1）下部裝置：精軋螺紋鋼采用32 mm，承臺(tái)施工時(shí)預(yù)埋，預(yù)埋深度1.0 m，并在其底部焊接600 mm×600 mm×20 mm鋼板及150 mm×150 mm×20 mm的小墊板，中心處預(yù)留50 mm的圓孔，用大螺母將精軋螺紋鋼筋與鋼墊板擰緊，鋼墊板上部設(shè)置4層方形鋼筋網(wǎng)片，鋼筋直徑10 mm，間距50 mm。

（2）中部裝置：中部采用兩根雙拼HM588 H鋼，在精軋螺紋鋼對(duì)應(yīng)位置設(shè)置50 mm圓孔，精軋螺紋鋼端部先放置150 mm×150 mm×20 mm墊板，并用雙螺母擰緊，兩片雙拼HM588 H鋼之間設(shè)置千斤頂。

（3）上部裝置：若精軋螺紋鋼長(zhǎng)度不夠，可通過連接套筒接長(zhǎng)并預(yù)留足夠張拉長(zhǎng)度，每排4根精軋螺紋鋼穿過支架上部加設(shè)的雙拼I36工字鋼，并在其上焊接楔形塊，使雙拼I36工字鋼保持水平狀態(tài)，楔形塊及雙拼I36工字鋼在精軋螺紋鋼位置預(yù)留50 mm的圓孔，精軋螺紋鋼從對(duì)應(yīng)位置的楔形塊及雙拼I36工字鋼圓孔中穿出，并設(shè)置雙拼I18工字鋼長(zhǎng)度280 mm的小墊梁和150 mm×150 mm×20 mm的鋼墊板，之后采用雙螺母固定。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

南沿江高鐵5標(biāo)段1297號(hào)到1230號(hào)墩跨夏城路100 m連續(xù)梁橋，0#塊重量325.805 t，采用支架法進(jìn)行施工，支架示意如圖2所示。對(duì)該支架應(yīng)用反力預(yù)壓裝置，需要進(jìn)行反拉力計(jì)算、精軋螺紋鋼預(yù)埋驗(yàn)算及結(jié)構(gòu)受力模擬。

3.2 反拉力計(jì)算

該橋0#塊單側(cè)懸臂段總重325.805 t，單側(cè)懸臂段模板與活載等荷載為62.22 t，按通橋GB/T 51234-2017《城市軌道交通橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，預(yù)壓力取：

max[1.3×325.805，1.1×（325.805+62.22）]

=max（423.55，426.83）=426.83 t

沿橫橋向每排精軋螺紋鋼筋總預(yù)加力計(jì)算值為426.83 t，16個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)張拉精軋螺紋鋼筋，需要4個(gè)千斤頂，每個(gè)千斤頂頂推力為426.83 t。

故橫橋向每排精軋螺紋鋼筋需張拉力為：

4268.32=2134.1 kN

每根精軋螺紋鋼筋所受拉力為：

2134.14=533.5 kN。

3.3 精軋螺紋鋼筋底部預(yù)埋主要計(jì)算

預(yù)埋精軋螺紋鋼筋每根受力為533.5 kN，進(jìn)行抗拉與局部承壓兩項(xiàng)驗(yàn)算。

精軋螺紋鋼應(yīng)力驗(yàn)算：

σ=533.5×103804.2=663.4MPa<882MPa，滿足

局部承壓力驗(yàn)算：

As1 =pd214×10×10/4 = 78.54 mm2

As2 = pd224×10×10/4 = 78.54 mm2

Acor = L1×L2 = 200mm×200 mm

= 40000 mm2 < Ab = 3240000.00 mm2

取Acor=40000.00 mm2

rv =n1As1l1+n2As2l2AcorS

=26×78.54×200+26×78.54×20040000.00×50=0.408

bcor =AcorA1=40000.00360000.00=0.33

a = 1.00

Fl =533.5 kN< 0.9（bcblfc + 2arvbcorfyv）Aln

= 0.9× （1.00×3.00×19.10 + 2×1.00

×0.408×0.33×270.00） ×360000.00

= 42383.50 kN，

局部受壓承載力符合規(guī)范要求。

3.4 反力預(yù)壓裝置結(jié)構(gòu)模擬計(jì)算

采用ABAQUS進(jìn)行建模，工字鋼、墊板、精軋螺紋鋼、螺栓均采用實(shí)體單元，接觸單元設(shè)置多重，其中精軋螺紋鋼與工字鋼的圓孔摩擦的法向摩擦設(shè)置為硬接觸，接觸力學(xué)行為之切向行為選擇罰摩擦，靜摩擦系數(shù)為0.1，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.06。計(jì)算模型如圖3所示。

在120 %級(jí)荷載作用下，裝置的變形如圖4所示。

由圖4可見，反力預(yù)壓裝置雙拼HM588 H鋼（上）的最大變形為38.46 mm，雙拼HM588 H鋼（下）的最大變形為64.91 mm?，F(xiàn)場(chǎng)加載時(shí)，反力預(yù)壓裝置雙拼HM588 H鋼（上）的最大變形為38.39 mm，雙拼HM588 H鋼（下）的最大變形為64.80 mm，相差分別為0.18 %與0.17 %，比較吻合。

4 結(jié)論

實(shí)踐證明，此反力預(yù)壓裝置在使用過程中，優(yōu)質(zhì)高效地完成了支架的預(yù)壓任務(wù)，實(shí)測(cè)變形與數(shù)值模擬結(jié)果十分吻合，不僅大大地節(jié)約了工期、加快了施工進(jìn)度、而且降低了施工成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，具有很好的推廣運(yùn)用價(jià)值。

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