長(zhǎng)紅大橋主橋掛籃施工反力梁預(yù)壓技術(shù)運(yùn)用

摘要 文章通過(guò)介紹沙廈高速公路沙縣虬江互通及接線工程A6標(biāo)段長(zhǎng)紅大橋主梁菱形掛籃預(yù)壓反力梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、受力計(jì)算和預(yù)壓流程，并與傳統(tǒng)堆載預(yù)壓工藝的安全、經(jīng)濟(jì)和效率進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果顯示，反力梁掛籃預(yù)壓工藝在長(zhǎng)紅大橋的成功實(shí)踐，說(shuō)明該掛籃反力梁預(yù)壓工藝具有施工安全、簡(jiǎn)便、快捷、經(jīng)濟(jì)和適用等特性，可為類似橋梁的預(yù)壓施工提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞 反力梁；掛籃預(yù)壓；跨線施工；千斤頂

中圖分類號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）24-0091-03

0 引言

預(yù)應(yīng)力連續(xù)（剛構(gòu)）橋通常采用在墩身上搭設(shè)托架施工完成0號(hào)塊，作為主梁懸臂掛籃施工的拼裝作業(yè)平臺(tái)，為了驗(yàn)證掛籃拼裝后的結(jié)構(gòu)安全，消除結(jié)構(gòu)的非彈性變形量，測(cè)量掛籃的彈性變形量，應(yīng)對(duì)掛籃進(jìn)行預(yù)

壓[1]。常規(guī)預(yù)壓方法采用堆載法，使用沙袋、預(yù)制混凝土塊及鋼筋等物件堆載，在平臺(tái)上模擬平臺(tái)承受的荷

載[2-3]。該項(xiàng)目長(zhǎng)紅大橋主墩位于既有省道和陡坡邊，若采用堆載法預(yù)壓，需要經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)運(yùn)堆載材料，預(yù)壓周期長(zhǎng)且平臺(tái)空間較窄，材料碼放高度大，安全隱患大，擬采用一種反力梁結(jié)構(gòu)，利用千斤頂模擬荷載實(shí)施預(yù)壓。

1 工程概況

長(zhǎng)紅大橋位于福建省三明市沙縣區(qū)長(zhǎng)紅村，主橋主跨120 m，上跨既有S308省道和豆士溪。主橋?yàn)?/p>

65 m+120 m+65 m=250 m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)；長(zhǎng)紅大橋主橋箱梁梁段劃分為0～15號(hào)梁段，其中0號(hào)梁段為15 m，1～3號(hào)梁段為3 m，4～8號(hào)梁段為4 m，9～13號(hào)梁段為4.5 m，邊、中跨合龍段即14號(hào)梁段為2 m，邊跨現(xiàn)澆段即15號(hào)梁段為3.84 m。最大節(jié)段C50混凝土為57.83 m3，重150.3 t。

箱梁斷面采用單箱單室直腹板斷面，箱梁頂板寬

12 m，底板寬6.5 m，箱梁根部梁高（梁高為裸箱梁中心線處的箱梁頂面到箱梁底面的距離）為7.2 m；跨中及邊跨合龍段邊跨現(xiàn)澆段梁高為2.8 m，其余梁底下緣按1.8次拋物線變化；箱梁頂面設(shè)2%橫坡。

主墩基礎(chǔ)及下部構(gòu)造采用鋼筋混凝土雙薄壁實(shí)心橋墩，鋼筋混凝土承臺(tái)，群樁基礎(chǔ)。橋位布置圖如圖1所示：

掛籃采用菱形掛籃形式，由主桁架系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等部分組成。

反力梁采用3拼H488型鋼，反力點(diǎn)上設(shè)扁擔(dān)梁，底部設(shè)雙拼20b工字鋼支墊于混凝土頂面。在0號(hào)塊底板預(yù)埋2對(duì)即4個(gè)φ50穿φ32HRB400螺紋鋼筋反力孔，單根長(zhǎng)150 cm，采用雙螺母拉住扁擔(dān)梁與反力梁雙拼32b工字鋼錨固。墊梁采用三拼20b工字鋼。墊梁上設(shè)置一對(duì)同步液壓千斤頂。在計(jì)算掛籃預(yù)壓的彈性變形時(shí)，需考慮反力梁的壓縮變形量，此項(xiàng)應(yīng)計(jì)算每節(jié)段掛籃的預(yù)壓。

傳統(tǒng)的堆載法預(yù)壓常見(jiàn)堆載物沙袋或鋼筋，因場(chǎng)地狹小而不適用。若采用預(yù)制混凝土塊，則單個(gè)掛籃需要

1 m3混凝土塊共計(jì)75塊，需從預(yù)制場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至墩底省道邊，再由主墩塔吊逐塊吊至掛籃底模，全過(guò)程需占用既有省道裝卸，安全隱患大；且需長(zhǎng)時(shí)間占用塔吊，影響塔吊利用率和工程的建設(shè)進(jìn)度。通過(guò)對(duì)比，決定采用反力梁法實(shí)施預(yù)壓。

2 反力梁預(yù)壓原理

2.1 反力梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

預(yù)壓反力梁由4 m長(zhǎng)的3拼H488型鋼，反力后錨用雙拼工20扁擔(dān)梁錨固直徑為32 mm的精軋螺紋鋼筋；預(yù)壓位置設(shè)置液壓千斤頂，錨固反力點(diǎn)設(shè)置于0號(hào)塊懸臂內(nèi)箱的底板處，澆筑0號(hào)塊前應(yīng)按預(yù)壓方案位置預(yù)留

4個(gè)直徑為5 cm的錨固孔道（單側(cè)）。每個(gè)預(yù)壓點(diǎn)設(shè)置1組反力梁，單側(cè)采用2組反力梁實(shí)施預(yù)壓。

單組反力梁由縱梁、扁擔(dān)梁、墊梁等組成?？v梁為3拼H488型鋼，長(zhǎng)4 m，錨定由2根錨桿及扁擔(dān)梁構(gòu)成，扁擔(dān)梁由雙拼20b工字鋼制作，后墊梁為雙拼20b工字鋼。錨桿利用0#塊預(yù)留的錨孔穿φ32HRB400螺紋鋼筋，其結(jié)構(gòu)立面圖詳見(jiàn)圖2所示：

2.2 反力梁工作原理

反力梁前支點(diǎn)設(shè)置1對(duì)液壓千斤頂，中部設(shè)置1個(gè)支撐墩，后部通過(guò)4根φ32精軋螺紋鋼錨固在0號(hào)塊混凝土底板。通過(guò)油泵控制液壓千斤頂上頂反力梁，反力梁被錨固，反作用力傳導(dǎo)至掛籃懸吊系統(tǒng)，故模擬出掛籃的受壓狀況。

2.3 受力驗(yàn)算

懸臂澆筑共13個(gè)節(jié)段，最大節(jié)段荷載為1 500 kN。預(yù)壓荷載值取總荷載的1.2倍，即為1 800 kN。

（1）確定千斤頂型號(hào)

單側(cè)掛籃底設(shè)置2組反力梁、2個(gè)千斤頂，單個(gè)千斤需要施加的壓力為900 kN，故千斤頂大于120 t即可。

（2）錨桿受力驗(yàn)算。

錨桿采用φ32高強(qiáng)度精軋螺紋鋼筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)fpk=930 MPa。

（3）反力梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，使用三拼H488型鋼，梁長(zhǎng)3 m，橫截面尺寸見(jiàn)圖3所示，結(jié)構(gòu)參數(shù)具體如表1所示：

荷載分布如下：

彎矩：Mmax=2 700 kN·m；剪力：Vmax=900 kN·m。

1）抗彎強(qiáng)度

按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017—2017）[4]6.1.1條進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算公式如下：

由此可知，其抗彎強(qiáng)度滿足要求。

2）抗剪強(qiáng)度

按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》6.1.3條進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算公式如下：

由此可知，其抗剪強(qiáng)度滿足要求。

3）局部承壓強(qiáng)度

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的公式6.1.4-1進(jìn)行計(jì)算如下：

集中荷載的增大系數(shù)，對(duì)重級(jí)工作制吊車梁=1.35，

對(duì)其他梁=1.0。

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的公式6.1.4-3進(jìn)行計(jì)算：

（1）

式中，a——集中荷載沿梁跨度方向上的支撐長(zhǎng)度；hy——自梁頂面至腹板計(jì)算高度上邊緣的距離；hr——軌道的高度，對(duì)梁頂無(wú)軌道的梁取值為0。

由上述計(jì)算可知，局部承壓強(qiáng)度滿足要求。

4）折算應(yīng)力

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的公式6.1.5-1進(jìn)行計(jì)算如下：

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的公式6.1.5-2可以求得：

3 預(yù)壓實(shí)施過(guò)程

（1）反力梁在鋼筋廠拼裝、焊接成形，整體吊裝至預(yù)壓位置。

（2）將反力梁伸入箱內(nèi)，利用扁擔(dān)梁和2根φ 32精軋螺紋鋼進(jìn)行錨定。調(diào)整反力梁的位置，使前支點(diǎn)落在千斤頂上方，后支點(diǎn)下方設(shè)置墊梁，以分散反壓力，避免破壞0號(hào)塊混凝土。

（3）穿入扁擔(dān)梁，擰緊精軋螺紋鋼的螺帽，注意保持反力梁的水平和垂直，避免錨桿受剪力。

（4）啟動(dòng)油泵，通過(guò)液壓千斤頂開(kāi)始加載，應(yīng)分階段進(jìn)行，分別為支架總荷載的25%、50%、75%、100%、105%，達(dá)到每一階段壓力后持荷15 min，在每個(gè)前下橫梁上方的底板上設(shè)置1個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每階段預(yù)壓后及時(shí)測(cè)量各觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高，做好記錄。終荷載持荷1 h后啟動(dòng)油泵回油，對(duì)千斤頂進(jìn)行卸載，待卸載完成后測(cè)量各觀測(cè)點(diǎn)的高程，計(jì)算掛籃系統(tǒng)的彈性和非彈性變形量，整理預(yù)壓結(jié)果。

（5）預(yù)壓需兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行。

4 經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比

在反力梁預(yù)壓實(shí)施過(guò)程中，掛籃反力梁預(yù)壓共花費(fèi)2 d

時(shí)間。若采用堆載法預(yù)壓，預(yù)計(jì)需要15 d。反力梁預(yù)壓除反力梁需要簡(jiǎn)單制作外，其余型鋼、千斤頂?shù)染鶠楝F(xiàn)有材料和機(jī)具，而傳統(tǒng)的混凝土塊堆載法預(yù)壓則需提前進(jìn)行預(yù)制。大橋投入主要租賃設(shè)備如下：QTZ80型塔吊3臺(tái)（3萬(wàn)元/月）、25 t汽車吊1臺(tái)（2.5萬(wàn)元/月）、平板運(yùn)輸車（0.8萬(wàn)元/月），施工期間職工及作業(yè)人員按60人計(jì)算，人均費(fèi)用為350元/天。兩種預(yù)壓方法的經(jīng)濟(jì)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1所示：

5 結(jié)語(yǔ)

反力梁采用H488型鋼制作，構(gòu)件加工簡(jiǎn)單，制作材料單一、輕巧、重復(fù)利用率高；材料轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間短，預(yù)壓周期短；與傳統(tǒng)反力架預(yù)壓比較，0號(hào)塊施工預(yù)埋的反力構(gòu)件工作量小，制作預(yù)留孔洞即可。因此，反力梁預(yù)壓掛籃工藝與傳統(tǒng)堆載法或反力架等預(yù)壓法比較，大幅降低了預(yù)壓材料、人工和設(shè)備的成本，節(jié)約了關(guān)鍵線路工期，并且減少了反復(fù)吊裝預(yù)壓材料的安全風(fēng)險(xiǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]石磊，張普，吳瓊.反力架預(yù)壓在高墩掛籃懸澆施工中的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）， 2017（10）：213-216.

[2]李德利.懸臂連續(xù)梁掛籃預(yù)壓方法探討[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)， 2023（3）：43-46.

[3]王圣，凌濤.高墩大跨度連續(xù)梁掛籃反力架預(yù)壓施工技術(shù)[J].山西建筑， 2021（23）：125-126+129.

[4]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)： GB 50017—2017[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2017.