山岭地区连续刚构梁桥0#块托架预压施工新技术

（中交二公局第三工程有限公司，陕西 西安 710016）

一、工程概况

重庆合长高速公路岔河村特大桥主桥为（65+120+65）m三跨预应力混凝土连续刚构梁桥，全桥共计4个0#块，每个0#块长12m，共计C55混凝土374m，箱梁中心线高为7m，箱梁顶面设2%横坡（双幅），底板厚1.2m，腹板厚度0.7m，顶板宽12m，底板宽6.5m，单箱单室结构。

二、方案比选

目前，连续刚构梁桥或连续梁桥施工箱梁0#块托架等临时结构预压工艺较为成熟，根据常规0#块托架预压施工有两种预压方式，一是采用细砂袋（或钢材等）配重方式预压，二是采用承台预埋精轧螺纹钢筋通过预应力体系进行托架顶部加载方式预压。山岭地区桥梁施工场地狭窄、便道线性差、机械运输风险高，根据安全、工期、经济性对比提出采用墩顶反压架进行托架预压的新方法。

表1 方案对比表

三、0#块托架及反压架设计

悬臂端及翼缘板侧托架采用][20b双拼槽钢作支腿，悬臂端采用5组，墩身侧面采用2组，支腿间加设斜撑以提高结构的整体刚度，三角架支腿通过D70mm销钉锚固于墩身预埋件，采用I56工字钢做分配梁，在分配梁架设底板排架及底模和两侧翼缘板外模。双肢间5m段托架采用双肢D100mm钢棒作支腿，支腿采用5组，采用I40工字钢做分配梁，在分配梁架设由[10槽钢和方木竹胶板组成的底模系统。采用3组II50工字钢作为预埋支腿和反压横梁，在支腿间设置精轧螺纹钢筋锚固，增加反压架与墩身间的锚固效应。设计图如图1所示。

图1 0#块托架及反压架设计图

四、有限元分析

采用Midas Civil软件进行结构有限元模型建立，如图2所示，通过结构类型确定合理的边界条件，然后再根据箱梁0#块的实际结构分布情况，进行托架结构加载荷载计算及组合，分析验算结构；通过托架结构加载荷载组合值与加载点位布置计算单点预压荷载等效值，对反压架结构进行分析验算，确保反压架的结构刚度、强度、稳定性及与墩身的锚固力满足预压施工要求，确保预压施工顺利推进。反压架有限元模型，如图3所示。

图2 0#块托架有限元模型

图3 反压架有限元模型

通过分析计算，0#块托架结构、反压架结构的刚度、强度和稳定性满足设计及规范要求。

五、0#块托架安装施工方法

（一）施工工艺流程

托架、反压架预埋件预埋（墩身施工同步进行）→三角架安装→承重梁安装→分配梁安装。

（二）主要施工方法

墩身施工至设计位置时，按设计平面位置、高程等相关技术指标预埋托架、反压架预埋件等构件，平面位置偏差不得大于5mm，高程偏差不得超过±10mm；在场地内拼装好每片托架斜杆及横杆，并临时加设一根连接件，保证其在起吊、安装过程中托架的角度与图纸相符；起吊至安装位置后，在托架片上设置好牵引绳并由3人控制，防止在安装过程中其左右摇摆，与周围发生碰撞，然后 安装插销；之后再焊接横向联系，保证托架的整体稳定性；托架结构高程复测，根据实际安装高程、底模高程、预拱度值进行砂桶安装高程计算和定位，砂桶安装；承重梁安装并临时固定。

六、传统预压施工方法

（一）沙袋配重法

1.施工工艺流程

初始高程测量→细砂运输→人工装袋→塔吊吊装→人工码砌分级堆载→分级沉降值观测→分析数据，测出结构弹性、非弹性变形→预压结束。

2.主要施工方法

沉降观测点初始高程观测记录；人工将细砂装于1.5t编织袋中，根据堆载平面布置图和布置高度分层对称码砌；静止搁置至结构沉降稳定后进行沉降观测点高程观测记录，然后循环至堆载完成，结构稳定后，对各级堆载预压观测点高程进行观测记录；分级卸载并进行观测点高程观测和记录。通过观测点高程观测数据，计算出结构的弹性、非弹性变形。

（二）预应力加载法

1.施工工艺流程

初始高程测量→千斤顶垫梁、千斤顶安装→钢绞线下料、下放与承台精轧螺纹钢筋连接转换→千斤顶分级加载→分级沉降值观测→分析数据，测出结构弹性、非弹性变形→预压结束。

2.主要施工方法

沉降观测点初始高程观测记录；根据加载点布置进行千斤顶、工字钢垫梁安装；钢绞线下料，从墩顶下放至承台，采用专用转换器与承台预埋精轧螺纹钢筋连接；采用千斤顶对称均衡分级加载，静置至结构沉降稳定后进行沉降观测点高程观测记录。然后循环至加载完成，结构稳定后，对各级堆载预压观测点高程进行观测记录；分级卸载并进行观测点高程观测和记录，通过观测点高程观测数据，计算出结构的弹性、非弹性变形。

七、墩顶反压法预压施工方法

（一）施工工艺流程

初始高程测量→千斤顶垫梁、千斤顶安装→反压架与墩顶预埋支腿销接、反压架精轧螺纹钢筋锚固→千斤顶分级加载→分级沉降值观测→分析数据，测出结构弹性、非弹性变形→预压结束。

（二）主要施工方法

沉降观测点初始高程观测记录；根据加载点布置进行千斤顶、II40工字钢垫梁安装；反压架与墩顶预埋支腿销接并使用墩顶精轧螺纹钢筋锚固，增加反压架纵梁与墩身的锚固；采用千斤顶对称均衡分级加载，静置至结构沉降稳定后进行沉降观测点高程观测记录；循环至加载完成，结构稳定后，对各级堆载预压观测点高程进行观测记录；分级卸载并进行观测点高程观测和记录；通过观测点高程观测数据，计算出结构的弹性、非弹性变形。

八、新旧施工方法工期、成本效益对比

采用配重方式预压，需采用多达300t的细砂或钢材，施工较慢、机械费用高、运输安全风险大；采用承台预埋精轧螺纹钢筋，通过预应力体系进行托架顶部加载方式预压，需使用精轧螺纹钢筋0.6t，钢绞线16.7t，其中钢绞线施加预应力后不能重复利用，费用大；采用墩顶反压架进行托架预压的新方法，需使用I50工字钢14.8t，其中1.7t因预埋损耗，其他均可重复利用，预压结束后还可用于其他临时结构。

1.通过预压方案的探索和研究，采用墩顶反压法预压方案，单个主墩0#块托架预压较堆载法预压方案减少机械运输费用4800元、挖机配合装袋费用1600元、塔吊使用租赁折算费用4300元、人工费用4000元、编织袋费用1500元，合计减少费用约1.62万元，缩短工期3天。

2.单个主墩0#块托架预压较预应力加载法预压方案减少钢绞线费用8万元，精轧螺纹钢筋预埋费用2400元，合计减少费用4.24万元，施工工期一致。

通过三种方式对比，墩顶反压架预压方式减少了施工人力、材料的使用量，缩短了施工工期，对场地要求小，所用型钢材料可循环使用或用于其他结构，经济性更合理。

九、结论

通过Midas Civil有限元建模分析计算本文所设计的0#块托架预压方案满足工程实际要求。

经过该项目的成功实践表明，山岭地区0#块托架墩顶预压施工技术经济实用，不仅缩短了工期，减少了施工成本，还降低了施工安全风险，创造了良好的社会与经济效益。