现浇支架钢绞线反拉压载施工技术

黄影， 何雪靓， 乐俊

(湖南省湘筑工程有限公司， 湖南 长沙 410004)

1 工程概况

柳州洛维大桥主墩0#、1#块箱梁顺桥向长11 m(2 m+7 m+2 m),最大梁高7.5 m，横桥向宽22.5 m，最大合计浇筑方量约为653.6 m3，单侧最大悬臂重量约为350 t。

主墩现浇支架均采用管桩+贝雷梁+工字钢组合的结构形式，单个主墩支架共计10片管桩桁架，每片管桩桁架由一根直管桩和一根斜管桩组成，主墩墩身两侧各布置5片管桩桁架，布置间距为(3+6+6+3) m；考虑管桩支架结构稳定性，需在各管桩支架设置平联及剪刀撑；支架平联共两层，层间距为7 m，平联采用36b型工字钢焊接；其剪刀撑由槽钢(25b型)组焊而成，钢管桩立柱与设置的平联和剪刀撑之间均采用节点加强板连接(图1)。

图1 主墩0#、1#现浇支架构造图(除标高为m外,其余单位：cm)

2 钢绞线反拉压载特点

钢绞线反拉压载工艺是通过调整钢绞线点位布置及张拉力，解决了传统的堆载压载方法难以精确控制实际荷载分布的难题，该方法较传统的堆载压载操作更为简便，效果也更为有效。

主墩0#、1#块箱梁现浇支架钢绞线反拉加压施工效率较高，该工艺解决了传统砂袋、水箱等堆载物加压施工中吊装、卸载工序耗时长，施工费用高等问题。

钢绞线反拉压载方法消除了堆载压载施工中存在的堆载物高空坠落等安全隐患，有效降低了安全风险。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程见图2。

图2 钢绞线反拉压载施工工艺流程图

3.2 施工操作要点

3.2.1 模拟荷载分布

(1) 压载点位确定

根据洛维大桥主桥0#、1#块箱梁具体构造形式，按其结构形式进行区块划分，将各区块计算荷载按集中力作用方式加载到支架对应区域；其布置原则：集中力作用下支架产生的各类应力应变情况与实际均布荷载对支架产生应力应变情况相近似。

0#、1#现浇箱梁悬挑部分结构自重2×356.6 t，将该箱梁悬挑部分自重荷载划分成28个集中力布设于支架工装分配梁上，考虑以主墩中轴线为中心线，在轴线两侧0#、1#块底板平面内支架纵向主梁上各布设10个压载点位,上下游方向翼板平面内各布置4个压载点位。反拉压载点位编号及布置见图3。

(2) 荷载转换计算

根据墩身区域以外的箱梁各结构(腹板、顶板、底板、翼缘板)投影面积划分压载区间，以墩身区域为中心，前后两侧各划分为7个压载区间，中部翼缘板上下游侧各划分一个压载区间，压载区间及点位划分具体见图4。

支架压载的荷载还需考虑0#、1#块箱梁浇筑过程中的各类施工荷载(其中包括混凝土冲击、振捣荷载)、模板自重等。

(3) 压载点位张拉力计算

根据压载区域确定压载点位各类施工荷载值，按下面公式计算各压载点的反拉力F，具体数据见表1。

F=1.1×(G+p+g)

(1)

式中：1.1为压载安全系数；G为对应压载区间箱梁混凝土自重；p为对应压载区间平面内施工荷载集中力(施工荷载取2 kN/m2)；g为对应压载区间平面内模板荷载(取1 kN/m2)。

3.2.2 钢绞线选定

(1) 考虑每个压载点布设一束反拉钢绞线。根据钢绞线理论强度的70%作为反力控制最大值，根据计算出的各压载区间单个压载点的张拉反力，计算出压载点位每束钢绞线根数。

图3 压载点位编号及分布图(单位：cm)

图4 反支点压载点位编号及分布图(单位：cm)

考虑选用单根φ15.2 mm，极限强度为1 860 MPa的钢绞线,其单根拉力控制上限为181 kN；同时根据表1计算出的各压载点张拉力情况可知，中腹板区间内(Z类压载点)的点位张拉力最大，为531.6 kN,通过计算，每个预拉点只需选用3根钢绞线即可满足压载要求。

(2) 钢绞线分锚固段和张拉端，其中锚固段含锚固深度及对接张拉工作长度，另一端下料长度等于现浇支架整体高度与张拉端工作长度之和。

根据10#墩墩身高度及钢绞线预埋段长度、张拉长度，确定10#墩承台锚固端下料长度为1.8 m，另一段下料长度为20 m。

3.2.3 钢绞线锚固端预埋与编束

(1) 墩台混凝土浇筑前，需按压载点位布置图，对钢绞线反拉预压锚固系统进行埋设和编码。考虑到锚固系统抗拔效果，预埋在墩台内的下端钢绞线需安装配套锚具、夹片(3孔锚具)，锚固段锚具埋置深度宜为80 cm左右。同时锚具前端还需设置φ12 mm钢筋网片，网片应分3层布置，网片大小(长×宽)为100 cm×100 cm，层与层之间间距以20 cm为宜。钢绞线反拉锚固端见图5。

(2) 承台各锚固点锚固深度计算：承台混凝土抗拉强度设计值按1.41 MPa考虑，锚固端锚具直径为8 cm,设置完3层面积为100 cm×100 cm的钢筋网片后，单个锚固端抗拔面积直径可近似按16 cm考虑，锚固段混凝土抗拉面积S=3.16×160×800=401 920 mm2，故单个锚固点最大抗拔力F=401 920×1.41×10-3=566.707 kN，其值大于现浇支架最大预拉力531.6 kN。

(3) 待承台混凝土待强至设计强度的90%后，方可对承台锚固段张拉施工，按各编号对应表格吨位进行张拉，张拉完成后截断锚固段张拉工作长度钢绞线，随后利用土工材料对钢绞线外露部分及连接器进行包裹缠绕保护，避免其锈蚀及使用前发生损坏。缠绕完毕后，利用油漆标记各点位编号。

表1 支架各压载点张拉力参数

图5 承台锚固端示意图(单位：cm)

3.2.4 工装分配梁安装

(1) 采用2[36b双拼槽钢作工装分配梁，根据压载点位分布图布设工装分配梁。

(2) 分配梁按每隔50 cm采用δ10钢板进行加强连接，防止张拉过程中失稳。

3.2.5 钢绞线张拉端安装

分配梁布设完成后，根据钢绞线编号，下料张拉端钢绞线长度，对其钢绞线一端挤压成型，随后将这端端头搭接至承台预埋锚固端连接器上，最后将张拉端钢绞线另一端头牵引至工装分配梁对应点位上，临时采用工作锚具及夹片予以固定，具体见图6。

图6 张拉端千斤顶安装示意图(单位：cm)

3.2.6 分级张拉、持荷、分级卸载

(1) 以主墩中心线为中心轴，由中心轴向两侧对称进行，分级张拉，按表1中每个编号的预拉点张拉力的60%、100%、110%进行分级加载。

(2) 各点位张拉至表1中设计值后继续持荷24 h，根据在支架上设置的高程测点，测量组专员利用仪器现场观测支架高程变形情况，观测一次高程变形量。

(3) 当各反拉点持荷24 h后支架达到稳定且各观测点不再出现高程变化后，按由外向内分级、对称卸载支架反拉力，同时进行高程变形观测。

3.2.7 支架变形监控测量及数据分析

沉降观测点点位布置在贝雷架顶部反扣槽钢上，每片主梁上布置3点，水平位置位于支架中间3排管桩顶口垂直位置，详见图7。

依次对现浇支架各张拉阶段及卸载过程中各观测点位高程进行测量记录，同时填写沉降观测记录表(表2)，通过对表中各项数据进行分析，确定现浇支架的弹性变形值及非弹性变形量。

图7 支架沉降观测点分布图(单位：cm)

4 结语

该文介绍的现浇支架钢绞线反拉压载施工方法是一种较新的预压方法，对于梁段高度较高，且梁段投影下方基础较好的一类支架尤为适用。另外对于挂篮、边跨现浇段等结构，也同样可采用该种方法进行预压施工。钢绞线反拉预压方法，因其操作简便、经济效果明显、安全风险更低，具备广泛的推广应用前景。