墩顶现浇段钢管支架反支点预压技术在工程中的应用探析

徐士征 （安徽省路港工程有限责任公司，安徽 合肥 230011）

1 引言

支架预压是现浇少支点钢管支撑体系桥梁施工最重要的工序之一，其目的是为了验证支架系统的承载能力及结构稳定性，为采集支架弹性变形数据，消除非弹性变形和为设置预拱度提供依据，确保梁体施工线形顺畅。目前，国内普遍采用砂袋、水箱等材料加载预压，但存在分级预压时砂袋分层堆载高空作业安全风险大、堆载物塌坍等安全隐患，且存在预压变形测量工作量较大、高空测量精度难以保控制等问题。

省道210和城段改建工程项目，位于和县，项目全长7.986 km。K2+895.5得胜河大桥全长760 m，其中主桥长220 m，主桥采用（60+100+60）m 预应力混凝土连续梁桥，双幅布置，单幅箱梁顶板宽13.25 m，底板宽7.0 m。主梁0号块和1号块节段总长10.0 m，主墩支点处梁高6.0 m，在墩顶和墩旁临近支架上立模整体现浇。

2 技术特点

①反支点预压技术通过对预压加卸载工作的精准控制和全过程支架变形的动态精确测量，不仅使现浇桥梁支撑体系的变形预压实现预控和可测，而且有效验证了现浇桥梁支架的设计承载力和稳定性，具有分级加卸载效果直观、安全风险低、材料设备投入少、耗时短、安拆简便、测量精度高等特点。

②下料前，采用钢管框架自稳定体系临时固定钢绞线，防止钢绞线崩散，降低了安全风险，保证了预压工作的有序开展。

③在承台底部预埋锚具和钢绞线作为锚固端，预压体系安拆简便，锚具、张拉和测量设备等可重复使用，所需材料设备投入少。

④承台底部预埋的锚固端与承重梁设置的张拉端通过钢绞线连接，采用千斤顶对钢绞线由中心向外侧对称进行分级张拉和卸载。

⑤采用LVDT直线位移传感器和数据采集仪实时动态观测预压加载和卸载期间的支架变形，精准确定支架的弹性变形量及非弹性变形量，为设置梁体预拱度提供准确依据，同时显著提高测量精度和测量效率。

3 工艺原理

将预应力材料钢绞线和锚固端预埋至承台底部，钢绞线外露部分高出支架顶面一定距离作为工作长度，待支架体系按设计的安装程序搭设、组拼、加固完成后，用液压千斤顶单端分级张拉预埋钢绞线至各级控制力；张拉控制力根据设计的预压荷载大小、区域计算，采用数控智能张拉系统软件进行精确控制，缓慢、均匀地分级施加反向荷载，达到分级加载预压的目的；同时，LVDT直线位移传感器和数据采集仪实时动态监测分级荷载对应的支架变形观测值；待支架变形稳定后，分级卸载，确定支架的弹性变形量和非弹性变形量；最后，拆除张拉系统。

4 工艺流程

图1 墩顶现浇段钢管支架反支点预压施工工艺流程图

5 操作要点

5.1 模拟荷载分布

①预压点位确定：根据实体荷载布置，将包括上部结构自重、施工机具、人员和模板临时荷载等在内的荷载转化为多个集中荷载作用于支架上，按多个集中力对支架产生的弯矩及剪力与实际荷载对支架相应位置产生的弯矩和剪力相同的原则进行布载。

②预压点位张拉力计算：通过计算确定各预压点对应区间范围荷载，并计算各预压点的张拉力。

5.2 钢绞线下料

①以钢绞线理论张拉力的75%作为实际受力控制的上限，根据计算得出的各预压点张拉力，确定每束钢绞线的根数，每个预压点布设一束钢绞线。

②下料长度根据承台内预埋深度、钢管高度、承重梁、锚具、张拉工作长度等实际高度控制。

5.3 承台底部钢绞线锚固端的预埋与定位

①在承台混凝土浇筑前，加工锚固端锁头，将钢绞线贯穿钢板中心锚固后形成锚固端，随后预埋在承台底部的混凝土中。

②注意预埋的平面位置与钢管支架的设计要求相符，保持预埋在承台混凝土内的钢绞线深度不小于0.8 m。

5.4 安装支架和承重梁

①支架安装时，先测量放样，按设计钢管支架规格、间距有序搭设，及时加固，保护好外露的张拉钢绞线。

②安装承重梁时保持张拉钢绞线预埋点（锚固端）位置与其上张拉点（张拉端）上下重合。采用工字钢作为承重梁，每两根承重梁间预留可供钢绞线贯穿的缝隙，每隔50 cm采用钢筋进行焊接相连，防止张拉过程中失稳。

5.5 安装张拉端

安装张拉端锚具，使钢绞线与承台底部的锚固端、承重梁上的张拉端在同一竖向线上；将钢绞线穿过承重梁缝隙后安装群锚，打紧夹片（图2）。

图2 安装张拉端

5.6 分级张拉钢绞线

①根据预压设计荷载计算张拉力，按标定的回归方程式，计算油压表读数。连接数控智能张拉系统主控软件，输入张拉参数，同步对称张拉钢绞线。

②张拉由中心向外侧对称进行，按每个点张拉力的20%，60%，100%进行分级加载，每根钢绞线受力不超过0.75极限抗拉强度。

图3 分级张拉钢绞线

5.7 支架变形观测

①根据预压点位确定支架变形观测的点位和布置方案，在墩顶处安装用于固定直线位移传感器的临时支撑。

②标定LVDT直线位移传感器，依次将其夹具块固定在临时支撑，活动磁环抵在观测点位上，连接导线至数据采集仪，实时动态监测分级预压期间的支架变形量。

5.8 待支架变形稳定后卸载

持荷24 h，待支架达到稳定不再出现变形后，从外向内对称分级卸载，采集卸载期间的支架变形数据。处理数据，最终确定支架的弹性变形量及非弹性变形量。

6 质量安全主要控制措施

①预应力筋的下料长度应通过计算确定，计算时应考虑锚固端长度、钢管长度、承重梁高度和张拉端工作长度等因素。预应力筋的切断，应采用切断机或砂轮锯，不得采用电弧切割。

②施加预应力时，钢绞线、锚具、千斤顶应位于同一轴线上。预应力筋采用应力控制方法张拉时，应以伸长值进行校核，并进行双控。

③张拉千斤顶后方危险区域禁止人员滞留、穿行，设置警示牌和安全挡板或防护罩，高压油泵应放在构件端部两侧，操作人员站在钢绞线侧面，以防钢绞线飞出伤人。

④设置专人对支架体系连接部位的牢固性和可靠性进行检查，必须按照要求进行分级预压，每加载一级后，派专人对支架的各个部位进行仔细观察，发现异常立即停止施工。

7 结论

墩顶现浇段钢管支架反支点预压施工工艺在此工程中得到了应用，不仅验证了现浇桥梁支架的设计承载力和稳定性，改变了传统的钢管支架的预压惯性思维，是一种观念和工艺创新和突破，而且使现浇桥梁支撑体系的变形预压实现预控和可测，真正实现预压加载工作的精准控制。该工艺通过钢管框架自稳定体系、承台底部预埋锚具和钢绞线作为锚固端、数控智能张拉系统主控软件、实时动态观测沉降变形等关键技术，既防止了钢绞线崩散，又提高了反预压效果，可精准确定预拱度，指导类似项目施工。