高桥墩托架及挂篮千斤顶张拉预压施工技术.docx

336民营科技 2 0 1 3 年第 1 期建筑规划设计高桥墩托架及挂篮千斤顶张拉预压施工技术徐天爱（中铁八局集团昆明铁路建设有限公司，云南 昆明 650200）摘 要：连续梁挂篮施工技术已经很成熟，托架和挂篮的预压方法有多种，介绍了一种简便、经济、易操作、时间短、可重复利用的 预压技术。通过在承台内预埋精扎螺纹钢，在托架和挂篮上安装分配梁和加强横梁，采用张拉千斤顶张拉钢绞线达到预压托架和挂篮 的目的。关键词：托架；挂篮；预压；张拉；千斤顶；钢绞线前言托架及挂篮常规预压为堆载预压，堆载材料常用混凝土预制 块、钢材、水箱加水、麻袋装砂等，但如果桥墩高（达 50m 以上）、实 体混凝土量大、堆载作业面狭窄，如还是采用常规堆载对托架和 挂篮进行预压，安全风险大，成本高。同时在堆载预压过程中，需要对大量的预压材料（如钢材）进行转运、吊装、卸载工作，工作量大、费用高、周期长、严重影响工期。为最大限度缩短工期节约成 本，经多方案比选，结合现场实际，最终选定一种通过张拉千斤顶 张拉预压技术达到对托架和挂篮预压的目的。1 工程概况新建贵阳至广州铁路（简称贵广线）是我国西南山区的一条 高标准快速铁路，其中引入贵阳枢纽的圣泉 1 号双线特大桥中心 里程为 DK5+058，全长 798.345m，孔跨布置为 124+632+（40+680+40）m 刚构连续组合梁，刚构连续组合梁位于曲线半径R=600m 的曲线上，线路纵坡-24，其中 9# 墩最高为 89m，连续 梁采用悬臂法浇筑施工。2 托架及挂篮千斤顶张拉预压2.1 刚构连续组合梁 0# 段托架安装 墩身施工至最后一模时，预埋 48 钢管作为托架安装预留孔，并预埋抗剪锚栓预埋钢板。预留孔和预埋钢板位置要准确，墩 身混凝土浇筑振捣时不可触碰预埋件，墩身混凝土浇筑完毕，及 时检查预留孔和预埋钢板的位置，如有偏差，及时纠正。安装前按图制作托架预埋钢板定位劲性框架，在整个安装和混凝土浇筑过程中，定位劲性框架一直安装于墩身模板外，确保钢筋绑扎安装 及混凝土浇筑时预埋钢板及预留孔不会因施工而移位。墩身施工完成后，浇筑垫石混凝土，待墩身及垫石混凝土达 到设计值以后，按照设计图安装 LQZ 球型钢支座。然后清理托架 预留孔，安装托架对拉螺栓和托架铰座，并用精轧螺纹钢螺母紧 固，为确保安全，对拉螺栓两端均安装双螺母。采用塔式起重机将单片托架提升到安装位置，将托架安装到铰座位置。墩身两侧各安装 4 片，共 8 片矩形抗风托架。托架安装后，采用 C10 槽钢焊接 托架剪刀撑，将单侧 4 片托架连成整体。2.2 托架千斤顶张拉加载预压1）0# 节段托架预压荷载计算0# 节段纵桥方向长 12m，墩身厚度为 6m，纵桥向悬臂长度6m，大小里程各悬臂 3m，每侧托架的荷载组成如下：0# 节段悬臂梁体节段混凝土 61m3，重 162t；模板重量 6t，脚手管支架重 25t，支架顶分配横梁 I14 工字钢 重 2t，其它重 5t。每侧托架承受的荷载为：162+（6+25+2+5）=200t。考虑 1.2 安全系数后的荷载为：200t1.2=240t，较挂蓝荷载 大。2）承台锚固力计算根据墩高计算得出，预压中钢绞线与竖直方向夹角 约为2.2，水平分力为 92kN，所以不考虑水平分力。设承台内预埋精轧螺纹钢锚固力为 N,则：2400+N0,解得 N2400kN，承台上共锚固8 根 32mm 精轧螺纹钢筋，单侧为 4 根，最大提供抗拔力 2400kN4630kN2520kN, 满足抗拔力要求。3）上锚体系在矩形托架顶分配梁上设置两片 I40c 工字钢双拼纵梁（与分 配梁垂直），然后在其上中部再设一片 I32b 工字钢双拼横梁，该梁 和两片 I40c 工字钢双拼纵梁的交点处顶面均采用 3cm 厚的钢板 加强，并垂直设置穿钢绞线的孔位，从而构成上锚体系。在该预拉体系中，在上锚点安装千斤顶，为张拉端，下锚点为固定端。图 1 上锚体系4）下锚体系在已经施工完毕的承台内设置下锚体系。首先，在承台内预 埋 32mm 精扎螺纹钢筋，同一承台的大、小里程各 4 根，每两根 一组，埋置深度 1.2m，外露大于 80cm，顺桥向距离承台外侧大于80cm。每两根锚固筋（一组锚固筋）通过 2 片 I40c 工字钢双拼梁连 接锚固，钢绞线与双拼工字钢梁通过锚具连接，从而构成下锚体系。图 2 下锚体系337建筑规划设计民营科技 2 0 1 3 年第 1 期5）钢绞线束在反拉预压系统中，共采 用 2 束同时张拉，每束由 12 根 15.24mm，极限抗拉强度 1860MPa 的钢绞线组成,由于考虑钢绞 线在张拉预压中反复利用，钢绞线的抗拉强度按照 1000MPa 控 制。钢绞线束穿过加肋双拼 40 工字钢，通过垫板锚具牢固连接。梁按 60cm 间距布置后，在中间两片位置加密均布 2 片 （间距为20cm），共计 10 片 I32b 工字钢分配梁。在分配梁上设置 2 片 I40c 工字钢双拼纵梁（与分配梁垂直），然后在其上中部再设 2 片 I32b 工字钢双拼横梁，该梁和两片 I40c 工字钢双拼纵梁的交点处顶面（与锚具直接接触的顶面）均采用 3cm 厚的钢板加强，并垂直设置 穿钢绞线的孔位，从而构成上锚体系。2）荷载计算梁体最大重量节段为 10-2B 节段，重 164.4t，1644kN；模 板重量：7.80kN；其他荷载：10kN；考虑施工时安全储备荷载120%；荷载总计：（164.4+0.78+1）120200t；挂篮静载试验 总荷载为 2000kN；单支挂篮静载试验总荷载为 2000kN。3）挂篮加载前检查原材料及焊缝检查：试验工程师对挂篮加工厂家所提供的原 材料质量合格证书，抽检报告，焊缝检测报告进行检查，并且对焊 缝进行现场外观检查。4）预压加载工艺流程千斤顶及油表标定安装钢绞线挂篮后锚精轧螺纹钢筋 预紧调节挂篮所有联结杆，使处于均匀受力状态对预压点处 的钢绞线逐根施加初应力现场布设观测点加载前观测逐 级张拉并观测卸载观测内业资料整理计算5）预压试验程序及荷载分级加载预压试验程序：挂篮安装完毕静载检验合格（内模暂时 不安装）荷载按照节段混凝土布局分级加载每增加一级荷载加载完毕需持荷时间不低于 4 小时加载至 100%荷载时持荷时 间不少于 24 小时加载至额定荷载 120%持荷 12 小时逐级减 载。每加载或减载一级均需暂停吊装，持荷 2 小时。一方面停顿休 息观测挂篮变化情况，另一方面让挂篮各构件有充分的变形时间。加载预压试验分 6 级进行，最大节段重量 165t，100%荷载时， 加载重量为 167t，分级加载顺序如下：0%20%（33.4t）40%（66.8t）60%（100t）80%（134t）100%（166t）120%（200t）6）挂篮变形观测和记录挂篮安装完毕检验合格后，需在加载预压试验前，设置观测 基准点和挂篮各部位设置观测点。观测基准点设置 2 个，一个设 置于 0# 节段箱梁内，用于观测底模变形情况；另一个基准点设置 于 0# 节段箱梁顶，用于观测翼缘板和挂篮构件变形情况。图 3 钢绞线束图 4 托架反拉加载预压6）托架预压方案托架预压方托架、反压梁安装好后,上好精轧螺纹钢和钢绞线 锚具夹片等,准备好张拉设备。预压采用千斤顶进行张拉,分级加载,然后分级卸载。预压前重新标定张拉机具、检查精轧螺纹钢和钢绞线质量,在每个横梁的左、中、右各布设 3 个变形观测点,预压 共设置观测点 12 个。整个预压过程采用张拉力指标控制,按照同 时对称施加张拉力,预压按张拉力 025%50%75%100%120%分级加载和 120%100%75%50%25%0 分级卸载,每阶段采用全站仪对 12 个观测点进行变形观测并做好记录。2.3 挂篮千斤顶张拉加载预压本工程中挂篮主要受力构件为锚固系统、主钢桁梁、悬吊系 统、前下横梁以及工字钢纵梁，受力情况下主要变形部件有钢桁 梁、悬吊系统、前下横梁以及工字钢纵梁。其位置和相应 0# 节段 托架位置相紧邻，且墩身高度较高（均在 50m 以上），其最大节段荷载与 0# 节段悬臂段荷载相近，因此，对于同一个“T”构，挂蓝的千斤顶张拉预压与 0# 节段托架千斤顶张拉预压可以使用同一下 锚点和同一钢绞线束。全桥所有“T”构的挂蓝均进行张拉。1）上锚体系在本工程中，挂蓝上锚点较 0# 节段托架需增加 I32b 工字钢 横梁做为分配梁，平面布置形式为：采用 8 片 I32b 工字钢分配横图 5 挂篮观测点布置图338民营科技 2 0 1 3 年第 1 期建筑规划设计各观测点均用油漆标记并编号，以便记录和分析观测结果，用于检测挂篮各部位在各级荷载下的变形情况。拟定每只挂篮底 模设置 8 个观测点，翼缘板模板设置 4 个观测点，菱形架构件设 置 4 个观测点。观测点设置如图 5 所示：挂篮加载预压沉降观测采用相对高程系统。即挂篮安装完成后，调整底模标高，按照图 5 测点布置，设置 16 个观测点，在 0# 节段顶板中心设置高程控制点作为后视，加载预压试验开始前， 测量各观测点的高程，作为初始高程，每加载一个等级，进行一次 高程观测，记录数据。加载至 100%荷载后，测量各测点高程，静置24 小时后再次测量，然后加载至 120%，测量，静置 12 小时后，再 次测量然后卸载。卸荷时仍然采用分级卸载，分级观测的办法对卸载过程进行 全过程观测。3 托架、挂蓝预压结果托架、挂蓝预压过程中主要测量各阶段的挠度,同时检测托架 受力、挂蓝受力、受力纵梁、横梁和反压梁的状况,检查结果正常。挠度观测结果主要整理加载到 120%持荷挠度与完全卸载后的挠 度,通过对预压结果数据分析,非弹性变形一般在 4 mm 以内,弹性 变形一般在 12 mm 以内。预压结果表明:托架和挂蓝的稳定性和 安全性均能满足设计及施工技术规范要求,方案合理可行。结束语在高桥墩顶托架和挂篮普通堆载预压存在安全风险大的情 况下，通过在承台内预埋精扎螺纹钢筋作为锚固端，在托架和挂 篮上安装分配梁和加强横梁作为张拉端，采用张拉千斤顶张拉钢绞线达到预压托架和挂篮的目的为一种新型托架和挂篮预压方 法。通过使用此方法，托架和挂篮预压达到预计要求，实现预压的 目的，消除了安全隐患，操作简便，成本低，缩短了工期，为以后类 似工程提供一种很好的借鉴方法。参考文献1 中国中铁二院工程集团有限责任公司.贵广铁路圣泉 1 号双线 特大桥施工图设计Z.2 周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册M.北京: 人民交通出版社,2005.3 张 家 旭 ，张 庆 芳 . 钢 结 构 M . 北 京 : 中国铁道出版社 , 2001 .图 6 挂篮千斤顶张拉加载预压侧面图（上接 348 页） 4.2沉井下沉方法坍塌，则应配以射水管松土。5 结论综上所述，要保证桥梁工程整体的施工质量，做好基础施工 至关重要。在不同的地质条件下只有采取合适的施工工艺才能保证桥梁的安全运行，从而产生巨大的经济效益，为我国国民经济 的发展做出巨大的贡献。参考文献1 渠振兴.基工程冲孔注桩的缺陷分析与处理措施J.广东建材，2008,(8).2 纪国富.桥梁基础施工技术分析J.交通世界(建养机械),2011 (6).3 何智斌.亭角大桥连通管线工程北围涌段顶管施工中的沉井施 工工艺J.中国高新技术企业，201l(18).在渗水量小、土质稳定的地层中宜采用排水开挖下沉，排水开挖下沉常用人工或风动工具、或在井内用小型反铲挖