液压千斤顶预压技术在连续梁施工中的应用分析

刘学仕

中铁十四局集团第二工程有限公司 山东 泰安 271000

1 工程概况

中铁十四局集团有限公司承建的跨瓦日铁路特大桥，起止里程为D1K97+445.956～D1K100+604.215。孔跨布置为7×32+1×24+13×32+（60+112+60）m连续梁+4×32+（40+64+40）m连续梁+4×32+（50+88+50）m连续梁+15×32+3×24+（32+56+32）m连续梁+29×32m。其中21#～24#墩采用(60+112+60)m连续梁转体上跨既有瓦日铁路，连续梁全长233.8m。连续梁先平行既有铁路方向悬灌法施工，再转体18°上跨既有线，22#墩0号块与接触网立柱距离为3.1m，与线路中心接触网距离为7.3m。23#墩0号块与接触网立柱距离为2.97m，距离线路上方接触网7.3m。0#块长13.0m，高度9.0m，底宽7.0m，桥面宽12.6m[1-2]。

2 托架设计

梁体0#块采用三角托架作为临时支撑的结构，托架设置在墩身上，托架下端预埋牛腿，上端采用精轧螺纹钢连接，单个墩柱配置5榀托架，托架采用双拼I45型钢焊接平联及斜撑保持其整体的稳定性。托架上放置3拼I20a工字钢垫梁，横向主梁采用双拼I40a工字钢，纵梁采用I16工字钢排架，型钢材质均为Q235钢材。纵梁上面铺设10×10cm方木+1.5cm竹胶板作为底模系统，I16工字钢桁架间距在腹板下为30cm，在底板为60cm。双拼I40a工字钢横梁间距为1.1m。托架间距为(0.75+2.25+2.25+0.75)m，托架间用[16a槽钢进行可靠的连接，使整个支架连成一体，共同受力，托架预压采用千斤顶配合反力架的形式进行，反力架采用预埋在墩顶Φ32精轧螺纹钢固定，锚固深度不小于2m[3]。

图2.1-1 托架立面图

图2.1-2 托架正面图

3 托架预压

3.1 托架预压目的

托架加载预压，主要通过测量托架在各级静力预压荷载作用下的变形，了解托架在工作状态时是否满足施工设计要求，消除非弹性变形，准确测量托架的弹性变形[4]。

3.2 托架预压前准备工作

（1）对所有连接部位进行常规检查，对受力较大部位进行详细的检查，特别是对横梁与锚固筋连接、预埋牛腿与斜撑之间连接质量等进行重点检查，对检查出来的薄弱环节，焊缝不符合要求等问题及时整改并加强后方可进行托架预压,严禁预压或施工过程中进行焊接补强。

（2）在斜撑与横梁、斜撑与墩身销轴连接位置两侧设置加劲钢板，增强了型钢的抗剪和抗扭性能。

（3）预压前对施工人员进行详细的技术交底及安全培训。

（4）完成对千斤顶等设备的标定、提前检查和调试[5]。

3.3 预压力计算

（1）计算参数

1）混凝土容重：26kN/m3；

2）模板和支架荷载：1kN/m2；

3）施工人员、堆放荷载：1kN/m2；

4）倾倒混凝土冲击荷载：2kN/m2；

5）振捣混凝土产生荷载：2kN/m2；

图3.1-1 连续梁截面划分示意图（单位：cm）

表1 截面信息表

（2）荷载组合计算

1.2×（梁体荷载+模板荷载）+1.4×（施工人员、材料及施工机具荷载+振捣混凝土时产生的荷载+浇筑混凝土时产生的冲击荷载[6]）

表2 不同区域所承受的荷载统计见下表

（3）预压力计算

表3 不同区域预压荷载统计见下表

图3.1-2 预压观测点平面图

通过上述预压力的计算值，将每个区域的均布荷载进行简化为一个集中荷载，在集中荷载作用下，预压施工弯矩值与理论弯矩值基本一致，预压施工剪力值比理论剪力值大，施工挠度值与理论挠度值基本一致[7]。集中荷载分布A位置N=911.3KN,B位置N=911.3KN，C位置N=610.75KN，共计4255.9KN。

3.4 预压形式

反力架采用预埋的4根锚固筋(32精轧螺纹钢）锚固于墩顶，预应力筋离墩身边缘50cm，中心线与托架中心线一致，每个墩顶预埋10处，共20根，大小里程方向对称同时预压，千斤顶布置在集中荷载位置上（见上图），预压反力架采用四拼I56工字钢，长9.0m。

图4.1-1 反力架示意图

3.5 预压步骤

加载顺序说明：本次预压共分4次加载，加载力大小为：0%→30%→60%→100%→120%。各级加载后静停1h测量竖向及横向变形值，第四级加载后静停24h开始分级卸载并逐级观测弹性变形值[8]。

加载程序

（1）在进行正式加载前，用第一级荷载进行预加载，预加载持荷时间为20min，目的在于：一是使结构进入正常工作状态，二是检查测试系统组织是否工作正常。预加载后进行正式加载。

（2）按照第一级荷载，利用液压千斤顶对称均匀进行加载。

（3）按照上述方法，依次进行第二级至第四级的荷载加载。

（4）每级荷载加载完成后，均进行变形观测并做好详细记录。

（5）荷载采用分级单循环加载的方法施加，持荷时间为1h，加载达到设计荷载即可终止加载。

卸载程序

（1）加载完毕静停24h以后，按照荷载等级120%→100%→60%→30%→0进行卸载，卸载必须对称均匀进行，每卸载均进行变形观测。

（2）托架卸载完毕后，对各杆件连接及焊缝进行检查，发现问题及时处理，确保托架施工安全可靠[9]。

3.6 数据处理

预压时在0#块支架底板上纵向布设1个测量控制断面，每断面布5个有代表性的测量控制点，测出相应控制点的标高（H1）；加载完成并待沉降稳定后（不小于24小时）测出各控制点的高程（H2）；然后进行卸载，卸载后测出相应控制点的高程（H3）。

由以上观测结果可计算出0#块支架系统的变形值为：

非弹性变形：T2=H1-H3

弹性变形：T1=H3-H2

在进行预压消除非弹性变形后0#块节段施工控制高程为设计理论高程（H0）及预拱度组成，其中预拱度值由以下几项组成：

T1：支架承重后弹性变形值；

T3：节段张拉后的上拱值；

T4：悬浇块件荷载引起的挠度；

在进行钢筋绑扎前，模板各相应控制点高程：H=H0+T1-

T3+T4。

3.7 预压注意事项

（1）在加载过程中要详细记录加载时间、吨位及位置，要及时跟踪观测；未经观测不得进入下一级加载；

（2）每完成一级加载，须对牛腿、托架进行检查；发现异常及时停止加载，及时分析，采取措施处理。

（3）如果实测值与理论值相差太大应分析原因后再确定下一步方案；

（4）加载全过程中，要统一组织，统一指挥，要有专业技术人员及负责人在现场协调；

（5）所有施工机械，安全用电应符合相关规范操作规程，杜绝违规操作，违规指挥[10]。

4 预压结果

（1）竖向位移：22#墩0#块托架预压到120%时，测得总的变形量最大值为2.3mm，最小值为1.7mm，平均值为2.08mm；弹性变形量最大值为1.0mm，最小值为0.7mm，平均值为0.86mm；非弹性变形量最大值为1.4mm，最小值为0.9mm，平均值为1.22mm。

表4 竖向位移数据统计表

横向位移：22#墩0#块托架预压到120%时，小里程侧A2观测点横向位移最大，横向位移值为A2x=1.7mm，A2y=1.9mm,大里程侧B3观测点横向位移最大，横向位移值为B3x=1.9mm，

B3y=1.1mm[11]。

表5 横向位移数据统计表（线路左侧为正）

5 结束语

利用千斤顶反压形式对跨瓦日铁路特大桥22#墩、23#墩0#块托架进行预压，测出了该托架的弹性变形、非弹性变形及横向位移，同时测得其强度和刚度合格。此种预压形式工序简单、方便，加快了施工进度，降低了施工成本，经济效益显著。