连续箱桥梁支架预压施工

王晓敏

（武警交通部队直属工程部第二工程处，贵州 贵阳 550000）

1 工程实例

该工程实例主要介绍支架在预压过程中应力、应变的试验监测和结果分析。某高架桥为混凝土现浇连续箱梁，结构形式如下。

本段高架桥孔跨总数为51孔，共分为16联，基本跨径采用30m。特殊路口孔跨根据限制条件布置，其中规划路口分别采用48m，48m，55m跨径。主梁为单箱三室断面，梁高2.5m，采用WDJ碗扣支架搭设现浇，根据设计图纸，箱梁支架搭设形式如下：

1.1 端梁和中横梁部位：在箱梁的横梁位置3m范围内立杆纵横间距设置为60cm×60cm，单位承载面积为0.36m2；中横梁位置25.2m范围内立杆纵向按60cm设置，立杆步距腹板下取0.6m，箱室下取用1.2m。

1.2 梁体部位:立杆柱网设置为90cm×90cm，支架立杆步距取用1.2m，单位承载面积为0.81m2。

支架搭设时设置斜撑（剪刀撑），纵向设置在外侧及腹板处，横向设置在横梁处，每隔4.5m设一档。支架的顶托横向放置钢管，在钢管上纵向放置木方。

为加强支架的整体稳定性，必须设置横向、纵向和水平剪刀撑，具体布置参数及要求见下表，同时符合建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ166-2008要求。

1.2.1 当立杆间距大于1.5m时，应在拐角处设置通高专用斜杆，中间每排每列设置通高八字形斜杆或剪刀撑。

1.2.2 当立杆间距小于1.5m时，模板支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑；纵横向由底到顶连续设置竖向剪刀撑，其间距应小于等于4.5m。

1.2.3 剪刀撑斜杆与地面夹角在45～60度之间，斜杆应每步与立杆扣接。

碗扣式箱梁支架剪刀撑布置表

消除支架的非弹性变形并测出其弹性变形，为梁体结构施工提供预拱度。

本工程施工时间短，进度非常紧。预压在一联支架搭设完成、验收通过、搁栅布置好以后进行。压重拟采用钢锭、砂袋等材料，钢锭主要堆载在中、端横梁处。根据事先计算的相应部位的重量来放置压重，预压重量为钢筋混凝土荷载的1.2倍。

预压加载采用分级加载，每级100吨，按比例分配到端横梁及跨中部，加载采用25t汽车吊进行，每级持荷时间不小于30分钟，最后一级为1小时，稳定时间为48小时，一般预压最后2天的稳定为不大于1mm/天，分别测定各级荷载下支架、支架梁以及地面的变形和沉降值。

1.3 支架预压的沉降观测

1.3.1 观测目的

根据测试结果确定支架的安全性和施工预抛高值，以消除施工中因支架变形和地基沉降而造成的箱梁线形和标高误差。同时提供同类型支架和地基的箱梁施工的经验参数。

1.3.2 布点要求

观测点上下设置两层，分别布设在扫地杆和顶部（靠近搁栅处）的支架上，纵桥向设置箱梁跨中、1/4跨处和两侧端部5个断面，每个断面在翼缘板两侧和箱体中部各设置上下2点共6点，每跨共30个点。同时相应地在支架基础上对应地布设观测点。

1.3.3 观测方法和频率

为了找出支架和基础在上部荷载作用下的塑性、弹性变形以及沉降，观测时间为空载观测一次，1/2满载测一次，满载测一次，满载后6h测一次，满载后12h测一次，满载后24h测一次，满载后36h测一次，直到连续3天沉降在1mm/d为止，分别对支架上的监测点以及对应的支架基础的监测点进行监测记录，卸载后，根据所观测的标高数据计算出塑性沉降和弹性沉降，绘制荷载与沉降量关系曲线，确定最终上拱度值。形成书面报告，报监理审核。

1.3.4 资料整理与预拱度设置

对观测资料进行整理，编制时间——沉降曲线，沉降稳定后拆除，当每日沉降量不大于1mm，即可认为沉降已稳定，卸载后陆续观测，直至弹性变形完全恢复，整理观测数据后，得到总沉降量，I=I1+I2，I1-支架沉降量，I2-基础沉降量，通过观测，确定沉降量的经验数据，调整底模高程，底模标高预留出此沉降量。同时，沉降量作为其它箱梁预留沉降量的基准数值。

1.3.5 支架沉降观测数据处理流程

加载时从一端开始，模拟实际施工状况分层加载，加载高度为0.5m→1m→1.5m→2m→2.5m。卸载过程与预压加载过程相反。在试验前对支架的关键部位张贴了应变片，试验过程中对支架的变形进行了实时检测，通过实测弹性变形值与设计计算值相比较，分析总结实测与设计之间的差别，得出支架在荷载作用下的规律性变化，为以后阶段高架桥梁体施工起到了指导作用。通过试验监测结果分析，支架立柱在压缩过程中产生最大变形量为-6.4mm，最小变形量为-1.1mm。卸载过程中支架立柱回弹变形最大回弹量为+5.3mm，最小回弹量为+0.6mm。从以上检测结果综合分析得出，立柱最大压应力为112.035MPa，立柱最小压应力为19.068MPa。以上数值显示，在预压过程中结构各杆件应力在设计允许范围内，在此过程中结构处于安全状态。

2 支架预压工程技术

2.1 支架类型

箱梁混凝土浇筑前，应按照箱梁自重荷载对支架进行预压。对于预压加载的方式，从国内桥梁建设综合来看，主要有流体加载和固体加载两大类。对于跨数多、总长度大的箱梁结构，在满足设计要求的前提下，应结合施工现场的具体条件，优先考虑选用施工方便、周转快、切实可行的预压方法。采用支架法现浇连续箱梁是常规的施工方法，不同的支架形式带来的工费、机械费及工期都有所差别。现浇连续梁支架通常采用梁式支架、满堂式钢管脚手支架、门型架支架、碗扣型钢管支架及多种方式相结合等形式。不同的支架形式也各有不同的特点和适用条件。军用梁为全焊构架、销接组装、单层或双层多片式拆装桁架，其特点是：承载力大，使用范围广，跨度易布置；杆件种类少，拆装与互换方便；结构轻便，构造简单，架设迅速等，现越来越多地运用到相关工程中。碗扣式多功能支架为近年来新开发的一种新型建筑支架，该产品具有重量轻、操作简单、承载大、高度和宽度可根据不同模数进行选择的特点，其可调式上下托对于支架的安装调整及拆除都非常有利。

2.2 支架架设

搭设支架时，根据梁底、纵横向方木大小和地面标高选配支架，由专业架子工和木工负责支设；支架的扣件应用扭力扳手拧紧，支架必须垂直、水平；设置纵横向的斜撑，在梁底模板施工前放置，保证支架体系的刚度和稳定性。支架完成支立后，应对所有节点逐个进行检查，确保扣接紧密，传力可靠。搭设碗扣式支架时，其纵横梁方向间距、竖向间距应满足承载力计算。为了保证碗扣式支架的稳定性，在纵横向按设计要求加设斜撑，且用扣件连接牢固。安装立杆、横杆时，根据立杆及横杆的设计组合，从底部向顶部依次安装立杆、横杆。安装时应保证立杆处于垫块中心，且随时检查立杆垂直度，垂直度偏差不大于1%。一般先全部装完一个作业面的底部立杆及部分横杆，再逐层往上安装，同时安装所有横杆。斜杆安装是为了保证碗扣件支架的稳定性，必须按设计要求安装斜杆，安装时尽量布置在节点上，且用扣件连接牢固。

2.3 荷载的确定与施加

荷载的确定除考虑梁体混凝土重量外，还需考虑模板及支架重量、施工荷载（人、料、机等）、作用模板、支架上的风力，及其他可能产生的荷载（如雪荷载、保证设施荷载）等。支架的预压是一项关键工序。通过支架预压来确定支架的塑性变形和弹性变形，通过预压的测量计算来确定施工预拱度和下沉量，最终控制梁体变形下沉后的控制高程。进行预压应完全模仿梁体在施工中和施工完成后的应力荷载分布情况。按照施工工序，首先进行底模安装，支架完成后用方木进行铺垫，并且通过支架托承进行底模横坡和纵坡调整。一般按几个工况进行加载，如按支架在空载、30%、50%、75%、90%、100%的等额荷载逐级加荷并观测，对有特殊要求的可加载120%，提高安全储备。常用的加载材料和方式有：

2.3.1 砂袋加载。预压加载顺序与施工浇筑混凝土顺序相同，且确保砂袋的高度、宽度及堆放的紧密性符合要求。砂袋尽量过磅后均匀堆码，以便准确统计加载量。要吸取雨天砂包浸水之后变重，可能超过脚手架承重极限发生倒塌事故的教训。

2.3.2 钢锭、钢筋及较重的混凝土块等作为加载重物。此方案需考虑足额配重的获取及较大起重设备的配套问题。

3 支架预压试验观测技术

3.1 试验观测目的和内容

在支架预压前，通常应先根据预加荷载和其它相关施工荷载对支架进行计算，确保其强度、刚度、稳定性满足相关规范要求后才能进行加载。因此，既要明确加载前的结构强度、刚度、稳定性的验算是必须的，但也不是只要通过了验算就一定没有问题，可以放心施工。目前的支架验算不论是手工计算还是计算机有限元计算，计算结果是在许多假设前提下得到的，实际工程中影响支架强度、刚度、稳定性的因素很多，在计算中无法完全体现出来。如有些支架材料没有经过严格检验和试验，又经过多次反复使用，材料性能会有所下降；支架安装误差和基础的不均匀沉降在支架计算中是否考虑到，对于超静定支架结构，结构实际受力与计算假定相差甚远。以及施工方案是否合理等都将影响计算结果的准确性和施工安全。

3.2 观测方法及数据整理

以支架范围外同一永久不动点为基准点进行支架变形测量。由于梁式结构支架顶面（或模板顶面）的沉降值不能客观反映各支撑点的沉降值和稳定状态，必须在支架基础、立柱、横梁、纵梁顶面同时设置观测点，以确保观测数据能反映支架的结构强度、刚度和稳定性，同时也能有效检验地基处理效果。支架预压观测分为地基基础沉降观测、支架压缩观测及支架垂直度观测。观测点按规定要求布设，观测仪器采用高精度水准仪。观测期内当某观测点沉降量过大时（一般不超过5mm），要分析其造成原因，及时修正。对于沉降值预测的不确定性，实际施工中可以通过2种手段处理：一种是对支点的超载预压，消除大部分沉降量；另一种是在沉降稳定后调整支架，单一调整模板标高是不够的。对多跨1联连续作业时，严禁预压完成后将预压砂袋搬运至己完相邻跨的箱梁顶面。施工中施工单位为图一时便利，将预压砂袋搬运至己完相邻跨的箱梁顶面，可能造成箱梁受力超出设计施工荷载（特别是当支架己拆除时），同时造成拼接截面上翘，影响后续跨施工在拼接处的连续性和成桥线型如果从整体看每级加载后各测点相对沉降量的变化较均匀，则表明在预压过程中，施加每级荷载支撑体系的沉降量基本上是整体发生的，且各层的沉降量基本均匀。由此可以判断在施工中不会导致已浇筑完成箱梁混凝土因过大的不均匀沉降而产生裂缝等破坏现象。

4 结语

支架施工法中预压可有效检验支架的整体受力性能，减小支架非弹性变形，确定支架预拱度，提高预定施工精度，使成桥结构棱角分明、线形流畅。在工程中需结合结构设计型式着重分析支架的特殊性，在施工中采取相应的技术对策，以确保工程质量。

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[3]项新里，梁冰，李海光.连续箱梁体外预应力加固施工工艺[J].