某大桥主墩0#、1#块现浇支架钢绞线反拉压载施工技术研究

汤娜维

（湖南省益阳公路桥梁建设有限责任公司，湖南益阳 413000)

1 工程概况

某大桥主墩0#、1#块，沿桥方向长11m(2m+7m+2m)，沿河方向宽22.5m，梁段高7.5m，预估混凝土浇筑量为653.6m3，单侧悬臂重约350t。

为满足主墩现浇施工对支架承载力的要求，保证支架体系稳定性，桥梁主墩现浇支架结构均采用管桩+贝雷梁+工字钢组合形式。每个主墩分别在墩身两侧对称施作5 片管桩桁架，单侧管桩桁架施作间距为3m+6m+6m+3m。为进一步提高支架体系稳定性，每个管桩支架均需施作平联及剪刀撑，并用节点加强板连接。平联共施作两层，层高为7m。

2 钢绞线反拉压载的特点

该工艺可通过改变某钢绞线张拉力或位置的方式，精确调整和测定实际荷载。相较于传统的堆载压载、荷载调整更为灵活，施工难度较低，且后期卸载方便，能够更加准确地掌握加载荷载分布情况。

该项目主墩0#、1#块现浇支架施工采用绞线反拉加压工艺，可显著提高加载和卸载施工效率，降低施工成本，有效克服传统堆载加载工艺不足。

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1。

图1 钢绞线反拉压载施工工艺流程

3.2 施工操作要点

3.2.1 模拟荷载分布

第一，压载点位确定。压载点位应根据实际工况，结合桥梁结构形式、荷载分布等情况，合理划分区块，保证各点位荷载合理分布；根据该项目桥梁主桥0#、1#现浇箱梁构造，可算得其悬挑自重约2× 356.6 t，将该部分荷载划分为28 个集中力，分散布置在支架工装分配梁上；根据0#、1#主墩结构特点，中心线设定在其中轴线上，压载点位分别布置在纵向主梁和翼板平面内，其中纵向主梁对称布设10 个点位，翼板平面两侧各对称布设4 个点位。

第二，荷载转换计算。墩身外箱梁其他构造，如腹板、顶板等结构在进行压载区间划分时，以其结构自身的投影面积为准；以墩身为中心，前后侧共划分14 个压载区间，并对称分布；中部翼缘板划分两个区间，上下游侧对称分布[1]。

第三，除0#、1#块结构自重外，还需考虑施工荷载，如混凝土浇筑对支架产生的荷载、施工人员与机具的荷载、模板自重荷载等。

第四，压载点位张拉力计算。按照压载区域结构及施工荷载等，计算荷载在压载点位形成的集中力，再代入下述公式（1），即可算出各个压载点的反拉力F，结果见表1。

表1 支架各压载点张拉力参数表

式（1）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2kN/ m2)；g 为对应压载区间平面内模板荷载(取1kN/ m2)。

3.2.2 钢绞线选定

第一，综合施工条件、施工难度等情况，拟在每个压载点设置一束反拉钢绞线，最大程度保证反力控制效果，并留出充足冗余度，要求每一束钢绞线的最大反力不超过其理论强度的70%；

第二，由表1 可知，中腹板区间点位张拉力最大，拉力值约为531.6kN，因此以该点位张拉力为基准，计算出的各压载点钢绞线根数，可满足其他各预拉点压载要求；

第三，拟选用单根Φ 15.2mm 钢绞线，极限强度为1860MPa，控制值为1302MPa，最大反力控制值为181kN；可知选择3 根该规格钢绞线，即可满足各预拉点压载要求；

第四，钢绞线下料长度：根据10#墩高度、张拉长度、预埋长度、锚固长度计算[2]。

3.2.3 钢绞线锚固端预埋与编束

第一，在施作墩台混凝土前，应根据压载点位布设情况画出布置图，对锚固系统进行编码，并将其布设于墩台预定位置。为保证锚固效果，应严格按照配套锚具安装要求，在钢绞线预埋下端部，牢固安装锚具、夹片等。同时，应严格遵守锚具埋深要求，该工程埋深为80cm。此外，在锚具前端位置，还需要设置三层Φ 12mm 钢筋网片，布设间距设置为20cm，网片规格为100cm× 100cm，反拉锚固端如图2所示。

图2 钢绞线反拉锚固端示意图

第二，承台各锚固点锚固深度计算：首先，承台部位浇筑混凝土抗拉强度，按照设计值计算，取为1.41MPa；其次，配套锚具直径为8cm，三层钢筋网片规格为100cm× 100cm，锚固端抗拔直径近似取16cm，由此可算得混凝土面积：S=3.14× 160× 800=401920m2；最后，根据承载混凝土抗拉强度和混凝土抗拉面积，即可计算出锚固点最大抗拉力值：F=401920× 1.41× 10-3=566.707kN ＞531.6kN。

第三，承台混凝土强度达到设计值90%以上，即可按照各锚固段编号对应吨位，进行锚固段张拉施工。张拉施工完毕后，应及时截断多余钢绞线，并立即对截断部位及连接器进行缠裹保护，避免截断部位或其他部位受环境水害等因素影响出现锈蚀破坏，之后用油漆标记各点位编号。

3.2.4 工装分配梁安装

第一，根据压载点位设置信息，合理设置工装分配梁；

第二，为保证分配梁稳固性，在梁身上施作δ 10钢板，施作间距为50cm，避免张拉施工造成分配梁失稳问题；

第三，支架最大压载点张拉力为531.6kN，结合分配梁结构特点，为简化计算，按简支结构分析其力学特征，净跨径为1.35m，其承受最大弯矩为M=1/ 4×531.6× 1.35=179.415kN· M；通过软件计算其截面模量为W=1406cm3；由分配梁最大弯矩及截面模量，可算得其最大应力为σ =M/ W=127.6MPa，符合分配梁设计受力要求。

3.2.5 钢绞线张拉端安装

施作完分配梁后，根据编号下料张拉端钢绞线，将一端挤压成型后，搭接至锚固端连接器，将另一端临时固定于工装分配梁，完成张拉端临时安装，见图3。

图3 张拉端千斤顶安装示意图

3.2.6 分级张拉、持荷、分级卸载

第一，张拉施工采取对称张拉、分级加载的施工方案：以主墩中心线为中心轴对称张拉；分级张拉分三次完成，每次张拉力分别达到设计值的60%、100%、110%；第二，各点位张拉至设计值后，保持张拉荷载24h，技术人员通过测量仪器观测支架上高程测点变化量；第三，保持张拉荷载24h 后，且观测不到支架高程测点变化时，表示此时支架进入稳态，应按照由外向内、分级对称的方式，对支架进行卸载，同时，技术人员观测支架测点高程变化情况[3]。

3.2.7 支架变形监控测量及数据分析

第一，在贝雷架顶部、反扣槽钢与支架中间三排管桩顶口垂直处设置沉降观测点，每片主梁设置三个测点；第二，观察支架加载和卸载过程中测点高程变化情况，并将高程变化信息填入沉降观测记录表，见表2。通过分析表中记录的测点高程变化数据，确定支架弹性形变量和塑性形变量。

表2 沉降观测记录表

4 结论

以具体工程为依托，重点研究了钢绞线反拉压载施工技术，结论如下。

第一，在模拟荷载分布时，应根据梁结构形式，做好压载点位确定工作；墩身外箱梁其他构造，如腹板、顶板等结构，应根据投影面积准确计算荷载，同时应注意施工荷载对支架压载的影响；

第二，该工程以最大压载点张拉力为准，以钢绞线理论强度的70%为控制量，选定以三根单根Φ 15.2mm 钢绞线为一束，满足压载点压载需求，预留了较大冗余度，可有效保证反力控制效果；

第三，该工程在挂篮、边跨等结构施工时，也采用该预压施工工艺，取得了良好的工程效果，经济和安全性显著。