近海超高懸澆段托架貝雷桁架反力預(yù)壓技術(shù)

程劍煌，陳偉杰，彭自強(qiáng)

（1.泉州市交通工程規(guī)劃建設(shè)技術(shù)中心，福建 泉州 362000；2.中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000；3.江西飛尚科技有限公司，江西 南昌 330052；4.基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)測與評估國家地方聯(lián)合工程研究中心，江西 南昌 330052）

在國內(nèi)連續(xù)剛構(gòu)橋施工中，0#塊支架預(yù)壓一般采用傳統(tǒng)的堆載預(yù)壓、預(yù)應(yīng)力束等效反力預(yù)壓或型鋼托架預(yù)壓[1-4]，但這三種方法均有各自的弊端。堆載預(yù)壓施工堆載物吊裝、持荷、卸載耗時(shí)長，費(fèi)用高，施工存在堆載物坍塌等安全隱患；預(yù)應(yīng)力束等效反力預(yù)壓方法需采用人工逐根連接，對于超高懸澆0#塊支架，施工安全難以保證；采用型鋼托架預(yù)壓方法，鋼材用量大，不適合當(dāng)代建設(shè)項(xiàng)目所要求的高效、節(jié)能、環(huán)保的要求。

1 工程概況與方案比選

安海灣特大橋橋型為混合梁連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑組合為（135+300+135）m，位于泉州晉江市東石鎮(zhèn)與泉州南安市石井鎮(zhèn)之間的安海灣海域，主墩兩側(cè)懸澆現(xiàn)澆混凝土箱梁。該橋懸澆0#塊及1#塊同時(shí)澆筑，總長20 m，梁高15 m，設(shè)計(jì)采用1 484.4 m3C55 砼，重達(dá)3 933.8 t，全橋共計(jì)4 個(gè)。

若按常規(guī)方法采用堆載預(yù)壓，預(yù)壓重量要達(dá)到4 327.18 t，材料準(zhǔn)備難，運(yùn)輸量起吊量太大，難以滿足；采用預(yù)應(yīng)力束等效反力預(yù)壓方法，需采用人工進(jìn)行逐根連接，而懸澆0#塊距承臺高度達(dá)43 m 且位于近海區(qū)，日常風(fēng)力較大，無法保證施工安全；采用型鋼托架預(yù)壓，用鋼量約251.7 t，項(xiàng)目所布設(shè)的塔吊無法滿足現(xiàn)場運(yùn)吊能力，需采用大型運(yùn)吊機(jī)械配合，且將超過本項(xiàng)目棧橋75 t 的荷載要求。為解決此問題，項(xiàng)目決定采用自主研發(fā)的貝雷桁架等效反力預(yù)壓技術(shù)。

2 方案原理

0#底模上的預(yù)壓裝置：智能張拉控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的多組千斤頂，形成預(yù)壓裝置；第1 道反力系統(tǒng)：千斤頂上方的縱向貝雷梁反力桁架；第2 道傳力系統(tǒng)：反力桁架上部安裝雙拼I40a 工字鋼承壓梁；第3 道平衡系統(tǒng)：在承壓梁間穿入并接長φ32 精軋螺紋鋼，螺紋鋼下端在雙肢薄壁墩墩頂牢固預(yù)埋，為第2 道傳力系統(tǒng)提供平衡。系統(tǒng)整體構(gòu)成如圖1、圖2、圖3 所示。

圖1 貝雷桁架反力預(yù)壓裝置側(cè)視圖

圖2 貝雷桁架反力預(yù)壓裝置正視圖

圖3 預(yù)壓裝置千斤頂作用處

試驗(yàn)時(shí)，通過智能張拉控制系統(tǒng)給各千斤頂分級加載，實(shí)時(shí)模擬混凝土澆筑的荷載狀態(tài)。

3 技術(shù)特點(diǎn)

3.1 可靠性高

在承壓梁頂部安裝鋼墊片+雙螺母將貝雷梁、千斤頂及0#塊鋼管支架緊固。采用L75*L75 角鋼加固貝雷片豎桿；在千斤頂對應(yīng)的每道貝雷片菱形中部安裝I32a 工字鋼，增大局部貝雷片承載力的同時(shí)增加了貝雷片剛度，增強(qiáng)預(yù)壓時(shí)的穩(wěn)定性。

3.2 安拆便捷、操作簡單、工期短

貝雷片輕質(zhì)高強(qiáng)，可拼裝到位后整體安拆。采用預(yù)應(yīng)力智能張拉控制系統(tǒng)，確保各千斤頂同步控制，實(shí)時(shí)模擬混凝土澆筑荷載，相比于傳統(tǒng)的采用油泵+千斤頂形式，控制精度更高；全過程標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，工期短。

3.3 信息化監(jiān)測

設(shè)置關(guān)鍵桿件的應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)，以4G 采集網(wǎng)關(guān)收集數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的受力狀態(tài)。

4 實(shí)施流程

總體實(shí)施流程如圖4 所示。

圖4 總體實(shí)施流程圖

4.1 預(yù)壓前的準(zhǔn)備

4.1.1 支架施工及檢查

兩個(gè)人同時(shí)吆喝著出手，徐藝出的是布，左達(dá)出的是剪子。徐藝緊張地看著左達(dá)，左達(dá)笑著看著徐藝，說：“你太緊張了，可惜，我用五十萬只贏了一個(gè)錢包?！?/p>

主橋下部結(jié)構(gòu)施工完成后，搭設(shè)鋼管支架，然后進(jìn)行支架鋼管探傷檢測；檢查平面位置、頂部標(biāo)高、連接穩(wěn)定性，全面檢查合格后，進(jìn)入下一步工序。

4.1.2 分配梁安裝

在支架上間距20 cm 鋪設(shè)方木，并在方木上鋪設(shè)I40 雙拼工字鋼或鋼板，用于調(diào)整千斤頂高度。

4.1.3 儀器的檢驗(yàn)校準(zhǔn)

將千斤頂、油表及測量儀器送往檢測單位進(jìn)行校訂，保證預(yù)壓數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

4.1.4 位移監(jiān)控點(diǎn)布置

在支架搭設(shè)完成后布設(shè)測量觀測點(diǎn)，共設(shè)27 個(gè)變形觀測點(diǎn)；基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在河堤上。

4.1.5 貝雷反力梁材料準(zhǔn)備

4.2 安裝布置

4.2.1 千斤頂布置

千斤頂按照預(yù)壓簡圖位置布置，安裝位置盡量處于貝雷片接口處，在千斤頂上方放置雙拼40 工字鋼墊梁，保證千斤頂與貝雷桁架接觸充分，增加傳力的可靠性，如圖3 所示。

4.2.2 貝雷片安裝和加強(qiáng)

吊裝并拼接好貝雷片，根據(jù)各榀貝雷片間距，采用80 cm 長L75*L75*7 mm 角鋼，間隔20 cm 開設(shè)φ24 孔洞，并安裝在貝雷片豎桿底部兩側(cè)，用高強(qiáng)螺栓緊固于各貝雷片豎桿底部，形成整體以保證貝雷片桿件穩(wěn)定性，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.2.3 上承壓梁安裝

在貝雷片上方順橋向安裝雙拼I40 工字鋼上承壓梁，將精軋螺紋鋼與承壓梁采用雙螺母連接。

4.2.4 千斤頂液壓連接

將油泵、千斤頂與智能張拉機(jī)具相連接。安排操作員及司號員同步控制預(yù)應(yīng)力智能張拉機(jī)。圖5 所示為預(yù)壓系統(tǒng)全部安裝后的效果。

圖5 預(yù)壓系統(tǒng)全部安裝后的效果

4.3 安全監(jiān)測

在桁架關(guān)鍵桿件上布設(shè)振弦式應(yīng)變傳感器點(diǎn)和4G采集節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)上傳至飛尚科技云平臺，以監(jiān)測反壓時(shí)桁架應(yīng)力水平[5]。

4.4 預(yù)壓加載試驗(yàn)

試驗(yàn)前觀測壓載前的各點(diǎn)標(biāo)高，然后通過智能張拉控制系統(tǒng)同步加載，分級加載按總重的40%、80%、100%、110%系數(shù)考慮，每級荷載持續(xù)時(shí)間不少于2 h，進(jìn)行觀測并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。加載完成后持荷，在30 min、6 h、12 h、18 h、24 h 各時(shí)點(diǎn)，觀測位移數(shù)據(jù)，以最后兩次沉降值觀測平均值之差不大于2 mm 為止，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。卸載為一次卸載法。試驗(yàn)中全程同步觀測關(guān)鍵桿件的應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)；加載全過程要保持均衡、對稱、同步。

4.5 數(shù)據(jù)分析

預(yù)壓完成后將數(shù)據(jù)匯總，移交給監(jiān)控單位計(jì)算，通過各級荷載下托架的變形值，消除非彈性變形，測出彈性變形，繪制底模沉降量觀測曲線，彈性變形曲線，從而確定底模的立模標(biāo)高。

5 效益分析

5.1 技術(shù)效益

以貝雷桁架為反力梁的預(yù)壓方法，成功解決了在近海區(qū)域超高墩懸澆0#塊的預(yù)壓技術(shù)難題，氣象條件要求低，材料少，適用性強(qiáng)。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)技術(shù)運(yùn)輸及起吊量小，人工投入少，周期短，成本低，單個(gè)0-1#塊預(yù)壓工作預(yù)計(jì)可以比常規(guī)方式節(jié)約成本89.71 萬元。

5.3 社會效益

本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、模板化程度高，施工靈活，工期可控，安全性好，沒有任何工業(yè)廢棄物。

6 結(jié)論

貝雷桁架等效反力預(yù)壓技術(shù)，提供了超高懸澆0#塊支架預(yù)壓施工的一項(xiàng)新技術(shù)方案，工作量小，周期短、安全性高、適應(yīng)性廣，成本低，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，推廣應(yīng)用前景廣闊。