劉學(xué)仕

中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司 山東 泰安 271000

1 工程概況

中鐵十四局集團(tuán)有限公司承建的跨瓦日鐵路特大橋，起止里程為D1K97+445.956～D1K100+604.215?？卓绮贾脼?×32+1×24+13×32+（60+112+60）m連續(xù)梁+4×32+（40+64+40）m連續(xù)梁+4×32+（50+88+50）m連續(xù)梁+15×32+3×24+（32+56+32）m連續(xù)梁+29×32m。其中21#～24#墩采用(60+112+60)m連續(xù)梁轉(zhuǎn)體上跨既有瓦日鐵路，連續(xù)梁全長(zhǎng)233.8m。連續(xù)梁先平行既有鐵路方向懸灌法施工，再轉(zhuǎn)體18°上跨既有線，22#墩0號(hào)塊與接觸網(wǎng)立柱距離為3.1m，與線路中心接觸網(wǎng)距離為7.3m。23#墩0號(hào)塊與接觸網(wǎng)立柱距離為2.97m，距離線路上方接觸網(wǎng)7.3m。0#塊長(zhǎng)13.0m，高度9.0m，底寬7.0m，橋面寬12.6m[1-2]。

2 托架設(shè)計(jì)

梁體0#塊采用三角托架作為臨時(shí)支撐的結(jié)構(gòu)，托架設(shè)置在墩身上，托架下端預(yù)埋牛腿，上端采用精軋螺紋鋼連接，單個(gè)墩柱配置5榀托架，托架采用雙拼I45型鋼焊接平聯(lián)及斜撐保持其整體的穩(wěn)定性。托架上放置3拼I20a工字鋼墊梁，橫向主梁采用雙拼I40a工字鋼，縱梁采用I16工字鋼排架，型鋼材質(zhì)均為Q235鋼材?？v梁上面鋪設(shè)10×10cm方木+1.5cm竹膠板作為底模系統(tǒng)，I16工字鋼桁架間距在腹板下為30cm，在底板為60cm。雙拼I40a工字鋼橫梁間距為1.1m。托架間距為(0.75+2.25+2.25+0.75)m，托架間用[16a槽鋼進(jìn)行可靠的連接，使整個(gè)支架連成一體，共同受力，托架預(yù)壓采用千斤頂配合反力架的形式進(jìn)行，反力架采用預(yù)埋在墩頂Φ32精軋螺紋鋼固定，錨固深度不小于2m[3]。

圖2.1-1 托架立面圖

圖2.1-2 托架正面圖

3 托架預(yù)壓

3.1 托架預(yù)壓目的

托架加載預(yù)壓，主要通過(guò)測(cè)量托架在各級(jí)靜力預(yù)壓荷載作用下的變形，了解托架在工作狀態(tài)時(shí)是否滿足施工設(shè)計(jì)要求，消除非彈性變形，準(zhǔn)確測(cè)量托架的彈性變形[4]。

3.2 托架預(yù)壓前準(zhǔn)備工作

（1）對(duì)所有連接部位進(jìn)行常規(guī)檢查，對(duì)受力較大部位進(jìn)行詳細(xì)的檢查，特別是對(duì)橫梁與錨固筋連接、預(yù)埋牛腿與斜撐之間連接質(zhì)量等進(jìn)行重點(diǎn)檢查，對(duì)檢查出來(lái)的薄弱環(huán)節(jié)，焊縫不符合要求等問(wèn)題及時(shí)整改并加強(qiáng)后方可進(jìn)行托架預(yù)壓,嚴(yán)禁預(yù)壓或施工過(guò)程中進(jìn)行焊接補(bǔ)強(qiáng)。

（2）在斜撐與橫梁、斜撐與墩身銷(xiāo)軸連接位置兩側(cè)設(shè)置加勁鋼板，增強(qiáng)了型鋼的抗剪和抗扭性能。

（3）預(yù)壓前對(duì)施工人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底及安全培訓(xùn)。

（4）完成對(duì)千斤頂?shù)仍O(shè)備的標(biāo)定、提前檢查和調(diào)試[5]。

3.3 預(yù)壓力計(jì)算

（1）計(jì)算參數(shù)

1）混凝土容重：26kN/m3；

2）模板和支架荷載：1kN/m2；

3）施工人員、堆放荷載：1kN/m2；

4）傾倒混凝土沖擊荷載：2kN/m2；

5）振搗混凝土產(chǎn)生荷載：2kN/m2；

圖3.1-1 連續(xù)梁截面劃分示意圖（單位：cm）

表1 截面信息表

（2）荷載組合計(jì)算

1.2×（梁體荷載+模板荷載）+1.4×（施工人員、材料及施工機(jī)具荷載+振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載+澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載[6]）

表2 不同區(qū)域所承受的荷載統(tǒng)計(jì)見(jiàn)下表

（3）預(yù)壓力計(jì)算

表3 不同區(qū)域預(yù)壓荷載統(tǒng)計(jì)見(jiàn)下表

圖3.1-2 預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)平面圖

通過(guò)上述預(yù)壓力的計(jì)算值，將每個(gè)區(qū)域的均布荷載進(jìn)行簡(jiǎn)化為一個(gè)集中荷載，在集中荷載作用下，預(yù)壓施工彎矩值與理論彎矩值基本一致，預(yù)壓施工剪力值比理論剪力值大，施工撓度值與理論撓度值基本一致[7]。集中荷載分布A位置N=911.3KN,B位置N=911.3KN，C位置N=610.75KN，共計(jì)4255.9KN。

3.4 預(yù)壓形式

反力架采用預(yù)埋的4根錨固筋(32精軋螺紋鋼）錨固于墩頂，預(yù)應(yīng)力筋離墩身邊緣50cm，中心線與托架中心線一致，每個(gè)墩頂預(yù)埋10處，共20根，大小里程方向?qū)ΨQ同時(shí)預(yù)壓，千斤頂布置在集中荷載位置上（見(jiàn)上圖），預(yù)壓反力架采用四拼I56工字鋼，長(zhǎng)9.0m。

圖4.1-1 反力架示意圖

3.5 預(yù)壓步驟

加載順序說(shuō)明：本次預(yù)壓共分4次加載，加載力大小為：0%→30%→60%→100%→120%。各級(jí)加載后靜停1h測(cè)量豎向及橫向變形值，第四級(jí)加載后靜停24h開(kāi)始分級(jí)卸載并逐級(jí)觀測(cè)彈性變形值[8]。

加載程序

（1）在進(jìn)行正式加載前，用第一級(jí)荷載進(jìn)行預(yù)加載，預(yù)加載持荷時(shí)間為20min，目的在于：一是使結(jié)構(gòu)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，二是檢查測(cè)試系統(tǒng)組織是否工作正常。預(yù)加載后進(jìn)行正式加載。

（2）按照第一級(jí)荷載，利用液壓千斤頂對(duì)稱均勻進(jìn)行加載。

（3）按照上述方法，依次進(jìn)行第二級(jí)至第四級(jí)的荷載加載。

（4）每級(jí)荷載加載完成后，均進(jìn)行變形觀測(cè)并做好詳細(xì)記錄。

（5）荷載采用分級(jí)單循環(huán)加載的方法施加，持荷時(shí)間為1h，加載達(dá)到設(shè)計(jì)荷載即可終止加載。

卸載程序

（1）加載完畢靜停24h以后，按照荷載等級(jí)120%→100%→60%→30%→0進(jìn)行卸載，卸載必須對(duì)稱均勻進(jìn)行，每卸載均進(jìn)行變形觀測(cè)。

（2）托架卸載完畢后，對(duì)各桿件連接及焊縫進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，確保托架施工安全可靠[9]。

3.6 數(shù)據(jù)處理

預(yù)壓時(shí)在0#塊支架底板上縱向布設(shè)1個(gè)測(cè)量控制斷面，每斷面布5個(gè)有代表性的測(cè)量控制點(diǎn)，測(cè)出相應(yīng)控制點(diǎn)的標(biāo)高（H1）；加載完成并待沉降穩(wěn)定后（不小于24小時(shí)）測(cè)出各控制點(diǎn)的高程（H2）；然后進(jìn)行卸載，卸載后測(cè)出相應(yīng)控制點(diǎn)的高程（H3）。

由以上觀測(cè)結(jié)果可計(jì)算出0#塊支架系統(tǒng)的變形值為：

非彈性變形：T2=H1-H3

彈性變形：T1=H3-H2

在進(jìn)行預(yù)壓消除非彈性變形后0#塊節(jié)段施工控制高程為設(shè)計(jì)理論高程（H0）及預(yù)拱度組成，其中預(yù)拱度值由以下幾項(xiàng)組成：

T1：支架承重后彈性變形值；

T3：節(jié)段張拉后的上拱值；

T4：懸澆塊件荷載引起的撓度；

在進(jìn)行鋼筋綁扎前，模板各相應(yīng)控制點(diǎn)高程：H=H0+T1-

T3+T4。

3.7 預(yù)壓注意事項(xiàng)

（1）在加載過(guò)程中要詳細(xì)記錄加載時(shí)間、噸位及位置，要及時(shí)跟蹤觀測(cè)；未經(jīng)觀測(cè)不得進(jìn)入下一級(jí)加載；

（2）每完成一級(jí)加載，須對(duì)牛腿、托架進(jìn)行檢查；發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)停止加載，及時(shí)分析，采取措施處理。

（3）如果實(shí)測(cè)值與理論值相差太大應(yīng)分析原因后再確定下一步方案；

（4）加載全過(guò)程中，要統(tǒng)一組織，統(tǒng)一指揮，要有專業(yè)技術(shù)人員及負(fù)責(zé)人在現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)；

（5）所有施工機(jī)械，安全用電應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范操作規(guī)程，杜絕違規(guī)操作，違規(guī)指揮[10]。

4 預(yù)壓結(jié)果

（1）豎向位移：22#墩0#塊托架預(yù)壓到120%時(shí)，測(cè)得總的變形量最大值為2.3mm，最小值為1.7mm，平均值為2.08mm；彈性變形量最大值為1.0mm，最小值為0.7mm，平均值為0.86mm；非彈性變形量最大值為1.4mm，最小值為0.9mm，平均值為1.22mm。

表4 豎向位移數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

橫向位移：22#墩0#塊托架預(yù)壓到120%時(shí)，小里程側(cè)A2觀測(cè)點(diǎn)橫向位移最大，橫向位移值為A2x=1.7mm，A2y=1.9mm,大里程側(cè)B3觀測(cè)點(diǎn)橫向位移最大，橫向位移值為B3x=1.9mm，

B3y=1.1mm[11]。

表5 橫向位移數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表（線路左側(cè)為正）

5 結(jié)束語(yǔ)

利用千斤頂反壓形式對(duì)跨瓦日鐵路特大橋22#墩、23#墩0#塊托架進(jìn)行預(yù)壓，測(cè)出了該托架的彈性變形、非彈性變形及橫向位移，同時(shí)測(cè)得其強(qiáng)度和剛度合格。此種預(yù)壓形式工序簡(jiǎn)單、方便，加快了施工進(jìn)度，降低了施工成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。