大跨高墩连续刚构桥0号块托架预压设计与应用

(中交一公局海威工程建设有限公司 北京 100000)

一、引言

随着高速公路快速发展，山区环境的高速公路的施工技术也不断提高，公路桥的结构形式也变得复杂多变，连续刚构桥由于其优良的性能被广泛使用。在连续刚构桥0号块施工过程中，托架的施工尤为重要，而0号块托架预压效果的好坏直接影响后续施工质量。从安全性和经济角度分析来说，堆载预压法虽然成本较少，然而在高空作业中，其安全性难得到保障，同时施工工期长；而采用承台预埋钢绞线反拉法，需在承台施工时，预埋钢绞线，再用千斤顶进行分级反拉，其安全性随着主墩的高度提升也随之提升，且成本也相应提高，所需人力、物力巨大。根据以上存在的难题，项目提出了三角反力架对0号块托架进行预压的施工方案。

二、工程概况

万洋高速土建4标段定安河1号大桥主桥为(82+150+82)m三跨变截面预应力混凝土的连续刚构，主桥主墩高度约42.6m，0号梁段长12m，顶板宽12.9m，底板宽6.5m，梁段重量836.5吨。

0号块施工采用托架施工，托架是在桥墩顺桥向外侧预埋6组厚16mm钢板，6组三角托架焊接在钢板上，托架采用I45a型钢焊接而成，桥墩内侧预埋6组I28钢牛腿，用I45a型钢焊接成的托架搭在钢牛腿上，钢板上焊接2根直径为25mm的圆钢。桥墩横桥向外侧布置4组I45a托架，在两侧横桥向布置1道I45a工字钢作为承重梁，托架1与托架2的横向分配梁(I28工字钢)搭设在两侧承重梁上，分配梁上方布置底模系统。2.预压方案设计

托架预压采用墩顶三角反力架预压，反压装置如同倒置的0号梁段支架，托架倒置后下端设置锚固拉杆(A32mm精轧螺纹钢)，锚点下方采用双拼I14a工字钢作为枕梁，上部采用双拼14号槽钢作为压梁。三角反力架全部杆件均由I45工字钢制作而成(如图1)，为满足抗剪要求，在千斤顶与三角反力架受力点处增设加筋板，加筋板采用1cm厚钢板，焊接3处，间距为5cm。在墩顶封顶时应准确预埋精轧螺纹钢，墩顶反力架共布置6个，单个薄壁墩上布置3个，每3个托架采用横梁焊接平联，提高结构稳定性。预压时在托架2上布置6台液压千斤顶，外侧托架用型钢垫支，当内侧千斤顶反压时外侧也形成了反压力达到预压效果。

图1 反力三角架结构图

预压时与托架1、托架2一起整体预压，预压重量取0号块托架受力荷载的1.2倍。反力架共6个，单个薄壁墩上布置3个，预压时在薄壁墩内侧托架上布置6个千斤顶，通过对托架2预压的同时，根据力矩平衡原理计算精扎螺纹钢反拉点的位置，达到预压托架1的效果。通过理论计算，0号块托架预压时，桥墩外侧三角托架(托架1)预压的总重量为108.24t，内侧(托架2)预压总重量为351t，即托架1单个千斤顶预压36.1t，托架2单个千斤顶预压59.3t，由于横桥向托架(托架3)为工作平台，可不用预压。计算模型如图2。

Fa=F外+F内

Fa×L1=F内×L

L=L1+L2

已知L=5.4m，F外=361kN，F内=593kN，经计算的得知L2=2.05m，最终确定精扎螺纹钢预埋点的位置。

图2 计算精扎螺纹钢预埋点位置模型图

三、施工方法

(一)预埋精扎螺纹钢

在主墩墩身施工时，墩顶预埋A32精轧螺纹钢，埋深不低于120cm的锚固端，且预留长度不小于110cm，同时在精轧螺纹钢锚固端端头采用10×10cm的锚点板及螺栓锚固在混凝土内。

(二)承重梁及反力架安装

(1)承重梁采用通长I45工字钢铺设在托架上，铺设点位置为安放千斤顶的位置，每个预压点连续铺设3根I45工字钢，3根工字钢应垫平至同一高度。

(2)采用塔吊安装三角反力架，单个薄壁墩上安装完3个反力架后，采用平连工字钢将3个反力架调节垂直，并焊接牢固，保证其稳定性，平连工字钢设置3处，分别为三角反力架3个角处(如图3)。

(3)安装千斤顶，千斤顶安放在承重梁上，千斤顶下方铺设钢板，上方与反力架之间的空隙可采用钢板或锚具进行填塞(如图3)。

图3 反力架及千斤顶安装

(三)监控点布置及加载预压

(1)监控点布置，共布置9个沉降监控点，托架1监控点位于托架1端头，托架2监控点位于托架2中心点，监控点布置如图4。

(2)反力架安装检查完成，即开始进行预压工作，预压采用智能张拉设备，选用负荷不小于100t的千斤顶。采用1台油泵控制6个千斤顶以便满足整体预压要求。预压加载顺序为0、25%、50%、100%荷载进行，每级加载、卸载10min后读一次水准测点的数据，根据《钢管满堂支架预压技术规程》，在全部加载完成后的支架预压监测过程中，连续三次各测点沉降量平均值累计小于5mm时判定支架预压合格。

图4 沉降监控点布置图

图5 加载预压

(四)数据分析

根据测量结果可得知，加载至100%荷载后，一直稳压12h期间连续观察3次，通过计算各点连续3次观测累计沉降值均小于5mm，满足规范要求，可进行下一道工序的施工，数据分析如图6。

图6 数据分析

四、效益分析

根据机械费、人工费、材料费以及工期四个方面对0号块三角反力架施工进行经济效益对比分析，本次以单个0号块预压施工进行分析。

(一)经济效益

表1 反力架预压费用表(单个0号块预压)

表2 沙袋堆载预压表(单个0号块预压)

表3 反力架预压与沙袋堆载预压费用对比(单个0号块预压)

(二)社会效益

(1)采用三角反力架预压法成功完成定安河1、2号桥主桥0号块托架预压，得到了监理、业主的认可。

(2)采用三角反力架预压简化了施工工艺，降低了预压安全风险和成本，同时缩短了施工工期。

五、结语

本文以定安河1号大桥主墩0号块托架预压为列，设计出一种托架反力预压施工方法，并详细介绍了三角反力架预压原理与实施方法。该方法成功应用在万洋高速公路土建4标定安河1、2号大桥主墩0号块托架预压施工中，该方法具有简单、安全，高效的特点，得到了业主、监理的一致好评。此次0号块托架预压的成功为以后类似工程施工提供了宝贵的经验。