無堆載預壓法在連續(xù)鋼構(gòu)施工中的應用

中交第二航務(wù)工程局第二工程有限公司，重慶 400000

1 工程概況

珠海市鶴港高速公路一期工程鶴洲水道橋為項目的控制性工程，主橋上部結(jié)構(gòu)形式為65m+90m+160m+90m連續(xù)鋼構(gòu)，采用掛籃懸臂澆筑施工。鶴洲水道橋共有4個0#段箱梁，0#段為單箱單室結(jié)構(gòu)，長11m，頂寬12.75m，底寬6.75m，翼緣懸臂寬3m，橋面設(shè)2%單向橫坡。0#段箱梁中心高9.5m，頂板厚0.5m，底板厚1.5m，腹板厚1m。單個0#段箱梁混凝土方量為499.7m3，總重約13000kN。

2 無堆載預壓設(shè)計

2.1 0#塊托架預壓

0#段箱梁利用墩旁托架現(xiàn)澆施工，0#段懸臂部分為端托架，共設(shè)置3道牛腿托架，牛腿托架間距為2.875m，牛腿主梁采用雙拼HM588型鋼，下設(shè)雙拼工56a型鋼斜撐，牛腿托架之間設(shè)置雙拼[25a型鋼平聯(lián)，以保證整體穩(wěn)定性。

端托架采用千斤頂反壓方式分級預壓，3道托架上設(shè)置雙拼HM588型鋼橫梁，便于整體預壓，單側(cè)托架設(shè)置6個反拉點（拉桿采用φ32mmPSB930精軋螺紋鋼），2個反拉點為一組，采用雙拼HM588型鋼作為扁擔梁進行錨固，單個反拉點通過承臺預埋進行錨固。橫梁上布置3臺1000kN穿心千斤頂作為加載工具，預壓加載時大小里程兩側(cè)采用6臺千斤頂同步加載，精軋螺紋鋼的拉力通過扁擔梁傳遞給端托架，達到支架預壓的目的。

2.2 掛籃預壓

掛籃選取136#、137#墩1#塊進行預壓，采用預應力張拉用的液壓千斤頂在兩邊掛籃上逐級對稱加載。反力梁設(shè)置在0#段端面上，即在0#段塊端面腹板內(nèi)預埋2I56a三角架作為預壓反力點，千斤頂?shù)捻斖屏νㄟ^扁擔梁傳遞給掛籃底縱梁，達到支架預壓的目的。

3 0#塊托架預壓施工

3.1 工藝流程

工藝流程：橫梁、扁擔梁加工→橫梁、扁擔梁安裝→精軋螺紋鋼安裝→千斤頂對稱張拉每根精軋螺紋鋼到初始狀態(tài)→按分級荷載對稱張拉精軋螺紋管并記錄數(shù)據(jù)→加載完成→分級卸載并記錄數(shù)據(jù)→預壓完成→拆除預壓系統(tǒng)。

3.2 精軋螺紋鋼安裝

承臺施工時，單個反拉點在承臺上預埋2根φ32mm PSB930精軋螺紋鋼，預埋深度為2.8m，間距為1m，錨頭通過雙螺母和墊片固定。精軋螺紋鋼采用YGLφ32mm連接器接長，接長端用油漆畫出1/2連接器長度，以保證被連接螺紋鋼與連接器的相對位置準確，相鄰螺紋鋼的連接器應相互錯開32d，同一斷面接頭率不超過50%。精軋螺紋鋼必須穿孔準確，保證垂直受力。

3.3 預壓荷載

（1）預壓荷載和分級。0#段單側(cè)懸臂部位混凝土理論方量為69.73m3，鋼筋混凝土容重按26kN/m3計算，單側(cè)懸臂部位結(jié)構(gòu)重量約為1810kN，施工荷載按200kN考慮，總荷載為2010kN，兩端6個千斤頂按荷載的50%、100%、120%同步逐級加載，即334.7kN（50%荷載）、669.4kN（100%荷載）、2410kN（120%荷載），單個千斤頂持荷803.3kN。

（2）支架加載、卸載順序。預壓系統(tǒng)安裝完成后，千斤頂首次加載至334.7kN，擰緊扁擔梁下螺帽，回油后擰緊扁擔梁上螺帽；千斤頂繼續(xù)加載至669.4kN，擰緊扁擔梁下螺帽，回油后擰緊扁擔梁上螺帽；最后加載至803.3kN，持荷5min，觀察變形和位移無異常時即預壓完成，緩慢卸載。每級荷載施加后間隔3min再施加下一級荷載。同理，支架卸載為以上逆過程。

3.4 數(shù)據(jù)采集及分析

（1）測量監(jiān)測。預壓試驗前，在支架上設(shè)置若干高程觀測點，原則上每個托架軸線上不少于2個觀測點，端托架共設(shè)置12個觀測點（A1～A6、B1～B6）。在已完成施工的墩頂處設(shè)置臨時水準點，每級加載或卸載完成后采用三等水準測量觀測法對各觀測點的標高變化情況進行數(shù)據(jù)采集，并整理數(shù)據(jù)提供給監(jiān)控單位，獲取立模控制標高及預拱度設(shè)置的取值。每級荷載施加后穩(wěn)定3min，測量每個觀測點數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)分析。張拉過程中以張拉力控制為主，鋼束伸長量復核，保證6個張拉點在張拉狀態(tài)時均衡受力。預壓完成后及時整理數(shù)據(jù)，根據(jù)實測數(shù)據(jù)分析端托架非彈性變形量，并以此修正端托架預拱度理論值。

3.5 掛籃預壓施工

工藝流程：反力梁預埋→掛籃安裝完成→扁擔梁2HM588、千斤頂安裝→千斤頂對稱頂推每根扁擔梁至初始受力狀態(tài)→按分級荷載對稱加載預壓并記錄數(shù)據(jù)→加載完成→分級卸載并記錄數(shù)據(jù)→預壓完成→拆除預壓系統(tǒng)。

預壓系統(tǒng)安裝：反力梁設(shè)置在0#段端面上，即在0#段塊腹板內(nèi)預埋2I56a三角架作為預壓反力點，掛籃底縱梁I32a安裝完成后，從下到上依次安裝2H588下橫梁、千斤頂、2HM588上橫梁。

3.6 預壓荷載

（1）試驗目的。對掛籃進行加載預壓以檢驗掛籃的承載力和撓度變形情況是否滿足設(shè)計要求，進而消除結(jié)構(gòu)非彈性變形，為進一步確定立模標高提供可靠數(shù)據(jù)，保證箱梁的整體線型滿足設(shè)計要求。懸臂澆筑箱梁最大為1#塊，掛籃選取136#、137#墩1#塊進行預壓。

（2）預壓荷載和分級。加載預壓方式是在箱梁腹板位置預埋反壓牛腿，利用5000kN液壓千斤頂進行同步對稱加載預壓。掛籃預壓荷載通過荷載計算的數(shù)值確定（鋼筋混凝土容重按26kN/m3考慮），模擬荷載為1#塊底板重量（不包括翼緣模板和頂板），加載至120%，千斤頂根據(jù)現(xiàn)場情況選用5000kN千斤頂，4臺千斤頂逐級加載數(shù)據(jù)如表1所示。每個掛籃共布置4個預壓點，腹板及底板中部位置荷載加載位置為1#塊自重中心垂線下方。

表1 預壓分級加載表 單位：kN

3.7 支架加載、卸載順序

預壓加載逐級進行，按各預壓點荷載的25%、50%、75%、100%、120%逐級加載，每級加載穩(wěn)壓5min后進行支架的變形量測，并做好預壓測量記錄。每級荷載施加后，間隔5min再施加下一級荷載，預壓卸載時間以掛籃沉降變形穩(wěn)定為原則確定，最后兩次沉降量觀測平均值之差不大于2mm，確保變形和位移無異常，即可緩慢預壓卸載，并做好卸載測量記錄。

（1）測量監(jiān)測。在掛籃加載及卸載過程中，對掛籃關(guān)鍵受力點的變形進行數(shù)據(jù)采集和分析，以便指導正式施工。變形觀測點設(shè)置于變形較大的位置，并能全面反映掛籃整體變形情況。

預壓加載前、每級加載或卸載完成后，采用三等水準測量觀測法對各觀測點的標高變化情況進行數(shù)據(jù)采集，并整理數(shù)據(jù)提供給監(jiān)控單位，獲取立?？刂茦烁呒邦A拱度設(shè)置的取值。每級荷載施加后穩(wěn)定3min，測量每個觀測點數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)分析。預壓過程中嚴格控制千斤頂分級加載值，確保單幅兩側(cè)掛籃對稱加載，腹板兩側(cè)、底板兩側(cè)對稱加載，保持扁擔梁2HM588預壓時均衡受力。預壓完成后及時整理數(shù)據(jù)，根據(jù)實測數(shù)據(jù)分析掛籃非彈性變形量，并以此修正端托架預拱度理論值。

掛籃的下沉量包含掛籃的裝配誤差、銷孔間隙、掛籃主桁后錨上翹、前支腿下沉、主桁變形、吊帶拉伸等諸多因素的影響，總體可分為彈性變形和非彈性變形。由于掛籃預壓消除了非彈性變形，得到了彈性變形值，為后續(xù)線形控制與預測提供了數(shù)據(jù)支持和保障。

4 無堆載預壓和傳統(tǒng)預壓比較

（1）預制混凝土塊預壓法。預制混凝土塊成本高，吊裝風險大，難以模擬真實受力狀態(tài)，易壓壞支架或掛籃底模。

（2）沙袋預壓法。需要人工或機械裝袋，運輸、吊裝費用高，預壓周期長，易出現(xiàn)不文明施工現(xiàn)象。

（3）水箱灌水預壓法。高壓水泵注水速度受墩高影響，水箱灌水過高，穩(wěn)定性差，安全隱患大。

（4）主桁對頂預壓法。該方法易于操作，不耽誤總體施工時間，能檢驗主桁受力，不能完全模擬掛籃成型后的受力狀態(tài)，包括掛籃底平臺、前后橫梁及吊桿受力情況，且未對掛籃拼裝質(zhì)量、各部位連接情況進行檢驗，存在局部漏檢情況。

5 結(jié)束語

無堆載預壓技術(shù)在連續(xù)剛構(gòu)施工中不受墩高和地形限制，結(jié)構(gòu)安全可靠，施工成本低，預壓周期短，文明環(huán)保，能模擬0#塊支架和掛籃真實受力狀態(tài)，達到最佳預壓效果。目前，0#塊托架預壓采用承臺預埋螺紋鋼反拉法，掛籃預壓采用反力架預壓法，這在該項目已得到成功應用，可為今后連續(xù)鋼構(gòu)的預壓施工提供參考。