某大橋主墩0#、1#塊現(xiàn)澆支架鋼絞線反拉壓載施工技術(shù)研究

湯娜維

（湖南省益陽公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南益陽 413000)

1 工程概況

某大橋主墩0#、1#塊，沿橋方向長11m(2m+7m+2m)，沿河方向?qū)?2.5m，梁段高7.5m，預(yù)估混凝土澆筑量為653.6m3，單側(cè)懸臂重約350t。

為滿足主墩現(xiàn)澆施工對(duì)支架承載力的要求，保證支架體系穩(wěn)定性，橋梁主墩現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)均采用管樁+貝雷梁+工字鋼組合形式。每個(gè)主墩分別在墩身兩側(cè)對(duì)稱施作5 片管樁桁架，單側(cè)管樁桁架施作間距為3m+6m+6m+3m。為進(jìn)一步提高支架體系穩(wěn)定性，每個(gè)管樁支架均需施作平聯(lián)及剪刀撐，并用節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)板連接。平聯(lián)共施作兩層，層高為7m。

2 鋼絞線反拉壓載的特點(diǎn)

該工藝可通過改變某鋼絞線張拉力或位置的方式，精確調(diào)整和測定實(shí)際荷載。相較于傳統(tǒng)的堆載壓載、荷載調(diào)整更為靈活，施工難度較低，且后期卸載方便，能夠更加準(zhǔn)確地掌握加載荷載分布情況。

該項(xiàng)目主墩0#、1#塊現(xiàn)澆支架施工采用絞線反拉加壓工藝，可顯著提高加載和卸載施工效率，降低施工成本，有效克服傳統(tǒng)堆載加載工藝不足。

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1。

圖1 鋼絞線反拉壓載施工工藝流程

3.2 施工操作要點(diǎn)

3.2.1 模擬荷載分布

第一，壓載點(diǎn)位確定。壓載點(diǎn)位應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)形式、荷載分布等情況，合理劃分區(qū)塊，保證各點(diǎn)位荷載合理分布；根據(jù)該項(xiàng)目橋梁主橋0#、1#現(xiàn)澆箱梁構(gòu)造，可算得其懸挑自重約2× 356.6 t，將該部分荷載劃分為28 個(gè)集中力，分散布置在支架工裝分配梁上；根據(jù)0#、1#主墩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，中心線設(shè)定在其中軸線上，壓載點(diǎn)位分別布置在縱向主梁和翼板平面內(nèi)，其中縱向主梁對(duì)稱布設(shè)10 個(gè)點(diǎn)位，翼板平面兩側(cè)各對(duì)稱布設(shè)4 個(gè)點(diǎn)位。

第二，荷載轉(zhuǎn)換計(jì)算。墩身外箱梁其他構(gòu)造，如腹板、頂板等結(jié)構(gòu)在進(jìn)行壓載區(qū)間劃分時(shí)，以其結(jié)構(gòu)自身的投影面積為準(zhǔn)；以墩身為中心，前后側(cè)共劃分14 個(gè)壓載區(qū)間，并對(duì)稱分布；中部翼緣板劃分兩個(gè)區(qū)間，上下游側(cè)對(duì)稱分布[1]。

第三，除0#、1#塊結(jié)構(gòu)自重外，還需考慮施工荷載，如混凝土澆筑對(duì)支架產(chǎn)生的荷載、施工人員與機(jī)具的荷載、模板自重荷載等。

第四，壓載點(diǎn)位張拉力計(jì)算。按照壓載區(qū)域結(jié)構(gòu)及施工荷載等，計(jì)算荷載在壓載點(diǎn)位形成的集中力，再代入下述公式（1），即可算出各個(gè)壓載點(diǎn)的反拉力F，結(jié)果見表1。

表1 支架各壓載點(diǎn)張拉力參數(shù)表

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

3.2.2 鋼絞線選定

第一，綜合施工條件、施工難度等情況，擬在每個(gè)壓載點(diǎn)設(shè)置一束反拉鋼絞線，最大程度保證反力控制效果，并留出充足冗余度，要求每一束鋼絞線的最大反力不超過其理論強(qiáng)度的70%；

第二，由表1 可知，中腹板區(qū)間點(diǎn)位張拉力最大，拉力值約為531.6kN，因此以該點(diǎn)位張拉力為基準(zhǔn)，計(jì)算出的各壓載點(diǎn)鋼絞線根數(shù)，可滿足其他各預(yù)拉點(diǎn)壓載要求；

第三，擬選用單根Φ 15.2mm 鋼絞線，極限強(qiáng)度為1860MPa，控制值為1302MPa，最大反力控制值為181kN；可知選擇3 根該規(guī)格鋼絞線，即可滿足各預(yù)拉點(diǎn)壓載要求；

第四，鋼絞線下料長度：根據(jù)10#墩高度、張拉長度、預(yù)埋長度、錨固長度計(jì)算[2]。

3.2.3 鋼絞線錨固端預(yù)埋與編束

第一，在施作墩臺(tái)混凝土前，應(yīng)根據(jù)壓載點(diǎn)位布設(shè)情況畫出布置圖，對(duì)錨固系統(tǒng)進(jìn)行編碼，并將其布設(shè)于墩臺(tái)預(yù)定位置。為保證錨固效果，應(yīng)嚴(yán)格按照配套錨具安裝要求，在鋼絞線預(yù)埋下端部，牢固安裝錨具、夾片等。同時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守錨具埋深要求，該工程埋深為80cm。此外，在錨具前端位置，還需要設(shè)置三層Φ 12mm 鋼筋網(wǎng)片，布設(shè)間距設(shè)置為20cm，網(wǎng)片規(guī)格為100cm× 100cm，反拉錨固端如圖2所示。

圖2 鋼絞線反拉錨固端示意圖

第二，承臺(tái)各錨固點(diǎn)錨固深度計(jì)算：首先，承臺(tái)部位澆筑混凝土抗拉強(qiáng)度，按照設(shè)計(jì)值計(jì)算，取為1.41MPa；其次，配套錨具直徑為8cm，三層鋼筋網(wǎng)片規(guī)格為100cm× 100cm，錨固端抗拔直徑近似取16cm，由此可算得混凝土面積：S=3.14× 160× 800=401920m2；最后，根據(jù)承載混凝土抗拉強(qiáng)度和混凝土抗拉面積，即可計(jì)算出錨固點(diǎn)最大抗拉力值：F=401920× 1.41× 10-3=566.707kN ＞531.6kN。

第三，承臺(tái)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值90%以上，即可按照各錨固段編號(hào)對(duì)應(yīng)噸位，進(jìn)行錨固段張拉施工。張拉施工完畢后，應(yīng)及時(shí)截?cái)喽嘤噤摻g線，并立即對(duì)截?cái)嗖课患斑B接器進(jìn)行纏裹保護(hù)，避免截?cái)嗖课换蚱渌课皇墉h(huán)境水害等因素影響出現(xiàn)銹蝕破壞，之后用油漆標(biāo)記各點(diǎn)位編號(hào)。

3.2.4 工裝分配梁安裝

第一，根據(jù)壓載點(diǎn)位設(shè)置信息，合理設(shè)置工裝分配梁；

第二，為保證分配梁穩(wěn)固性，在梁身上施作δ 10鋼板，施作間距為50cm，避免張拉施工造成分配梁失穩(wěn)問題；

第三，支架最大壓載點(diǎn)張拉力為531.6kN，結(jié)合分配梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為簡化計(jì)算，按簡支結(jié)構(gòu)分析其力學(xué)特征，凈跨徑為1.35m，其承受最大彎矩為M=1/ 4×531.6× 1.35=179.415kN· M；通過軟件計(jì)算其截面模量為W=1406cm3；由分配梁最大彎矩及截面模量，可算得其最大應(yīng)力為σ =M/ W=127.6MPa，符合分配梁設(shè)計(jì)受力要求。

3.2.5 鋼絞線張拉端安裝

施作完分配梁后，根據(jù)編號(hào)下料張拉端鋼絞線，將一端擠壓成型后，搭接至錨固端連接器，將另一端臨時(shí)固定于工裝分配梁，完成張拉端臨時(shí)安裝，見圖3。

圖3 張拉端千斤頂安裝示意圖

3.2.6 分級(jí)張拉、持荷、分級(jí)卸載

第一，張拉施工采取對(duì)稱張拉、分級(jí)加載的施工方案：以主墩中心線為中心軸對(duì)稱張拉；分級(jí)張拉分三次完成，每次張拉力分別達(dá)到設(shè)計(jì)值的60%、100%、110%；第二，各點(diǎn)位張拉至設(shè)計(jì)值后，保持張拉荷載24h，技術(shù)人員通過測量儀器觀測支架上高程測點(diǎn)變化量；第三，保持張拉荷載24h 后，且觀測不到支架高程測點(diǎn)變化時(shí)，表示此時(shí)支架進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，應(yīng)按照由外向內(nèi)、分級(jí)對(duì)稱的方式，對(duì)支架進(jìn)行卸載，同時(shí)，技術(shù)人員觀測支架測點(diǎn)高程變化情況[3]。

3.2.7 支架變形監(jiān)控測量及數(shù)據(jù)分析

第一，在貝雷架頂部、反扣槽鋼與支架中間三排管樁頂口垂直處設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，每片主梁設(shè)置三個(gè)測點(diǎn)；第二，觀察支架加載和卸載過程中測點(diǎn)高程變化情況，并將高程變化信息填入沉降觀測記錄表，見表2。通過分析表中記錄的測點(diǎn)高程變化數(shù)據(jù)，確定支架彈性形變量和塑性形變量。

表2 沉降觀測記錄表

4 結(jié)論

以具體工程為依托，重點(diǎn)研究了鋼絞線反拉壓載施工技術(shù)，結(jié)論如下。

第一，在模擬荷載分布時(shí)，應(yīng)根據(jù)梁結(jié)構(gòu)形式，做好壓載點(diǎn)位確定工作；墩身外箱梁其他構(gòu)造，如腹板、頂板等結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)投影面積準(zhǔn)確計(jì)算荷載，同時(shí)應(yīng)注意施工荷載對(duì)支架壓載的影響；

第二，該工程以最大壓載點(diǎn)張拉力為準(zhǔn)，以鋼絞線理論強(qiáng)度的70%為控制量，選定以三根單根Φ 15.2mm 鋼絞線為一束，滿足壓載點(diǎn)壓載需求，預(yù)留了較大冗余度，可有效保證反力控制效果；

第三，該工程在掛籃、邊跨等結(jié)構(gòu)施工時(shí)，也采用該預(yù)壓施工工藝，取得了良好的工程效果，經(jīng)濟(jì)和安全性顯著。