高墩掛籃鋼絞線反拉預(yù)壓技術(shù)

王東平 中國(guó)水利水電第八工程局有限公司

1 工程概況

沙坡大橋位于貴州省黔南州境內(nèi)橋梁跨徑布置為2m×40m預(yù)制T梁+（50+3×85+50）m連續(xù)剛構(gòu)+（40+65+40）m連續(xù)剛構(gòu)+3m×40m預(yù)制T梁，分為左右兩幅，每幅橋斷面按單箱單室布置。箱梁0#段處梁高5m，底寬8.5m，箱頂寬15.5m。箱梁翼緣寬度每側(cè)均為3.5m，根部厚度0.7m，端部厚度0.2m。箱梁頂板頂厚0.32m，底板厚度在中支點(diǎn)為0.7m，在邊跨合龍段及中跨跨中為0.25m，按二次拋物線變化；支點(diǎn)附近腹板厚0.75m，跨中附近腹板厚度為0.45m，變化段長(zhǎng)8m。

1.1 掛籃結(jié)構(gòu)介紹

掛籃采用菱形掛籃形式，掛籃由主桁系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、底籃系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)、平臺(tái)及防護(hù)系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等部分組成。大橋箱梁采用菱形掛籃施工，主橋3#、4#、5#、6#每個(gè)墩上箱梁分10個(gè)箱段施工，投入8套掛籃施工。

2 總體實(shí)施方案

采用千斤頂反張拉掛籃底籃結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行掛籃預(yù)壓，模擬掛籃前吊桿合力值達(dá)到各澆筑節(jié)段工況下吊桿出現(xiàn)的最大合力值。預(yù)壓過(guò)程按理論計(jì)算反拉力的10%、50%、100%、120%分級(jí)張拉，按100%、50%、10%、空載分級(jí)卸載，并同步測(cè)量掛籃各測(cè)點(diǎn)變形情況。掛籃測(cè)點(diǎn)布置于主桁后錨、主桁前支點(diǎn)、主桁前上橫梁位置、掛籃底籃前托梁等位置。

掛籃拼裝完成后，在掛籃底籃上及承臺(tái)頂各設(shè)置一組橫向分配梁，對(duì)應(yīng)于掛籃左右主桁架位置分別設(shè)置一束鋼絞線，鋼絞線下端與承臺(tái)頂分配梁錨固，上端設(shè)置張拉千斤頂，形成反張拉結(jié)構(gòu)體系。通過(guò)鋼絞線張拉，張拉力由掛籃底籃上分配梁傳遞至掛籃底縱梁，再由掛籃底縱梁傳遞至掛籃底籃前托梁，最后傳遞至掛籃前吊桿系統(tǒng)。

反張拉結(jié)構(gòu)體系裝置組成結(jié)構(gòu)（單支掛籃）：

承臺(tái)頂預(yù)埋筋：6根精軋螺紋鋼筋；承臺(tái)頂反拉橫向分配梁：2H600×200普通熱軋H型鋼；鋼絞線束：2組5Φ15.2鋼絞線；底籃頂反拉橫向分配梁：2H600×200普通熱軋H型鋼；張拉千斤頂：2臺(tái)穿心式千斤頂。

3 荷載計(jì)算

3.1 前吊桿拉力和值計(jì)算（見(jiàn)表1）

1#節(jié)段前吊桿拉力：

4#節(jié)段前吊桿拉力：

表1 1#、4#、7#各節(jié)段參數(shù)計(jì)算匯總

取前吊桿拉力和值為600kN為控制值。

3.2 千斤頂反拉力計(jì)算

掛籃前后吊桿間距為5m，千斤頂距前吊桿0.5m，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算千斤頂反拉力，其中，前吊桿拉力和值即2點(diǎn)產(chǎn)生的支反力為600kN。

千斤頂反拉力為：

設(shè)兩臺(tái)千斤頂，單臺(tái)千斤頂反力為：

4 反張拉結(jié)構(gòu)體系受力分析計(jì)算

反張拉結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算主要有：（1）掛籃底籃底縱梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算（2）承臺(tái)頂反拉橫向分配梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算（3）承臺(tái)頂預(yù)埋精軋螺紋鋼筋錨固系數(shù)驗(yàn)算。

4.1 掛籃底籃底縱梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

掛籃反拉預(yù)壓過(guò)程中，反拉力設(shè)置于掛籃底籃對(duì)應(yīng)于腹板位置處底縱梁，即反拉力由單個(gè)腹板位置處4組工HN350×175型鋼共同承擔(dān)。

截面模量：

截面面積矩：

截面慣性矩

腹板厚度：

千斤頂反力大?。?/p>

鋼材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：

底縱梁彎曲應(yīng)力驗(yàn)算：

經(jīng)驗(yàn)算掛籃底籃底縱梁結(jié)構(gòu)滿足要求。

4.2 承臺(tái)頂反拉橫向分配梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

底縱梁由2H600×200普通熱軋H型鋼

鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：

底縱梁剪切應(yīng)力驗(yàn)算：

4.3 承臺(tái)頂預(yù)埋精軋螺紋鋼筋錨固系數(shù)驗(yàn)算

承臺(tái)頂預(yù)埋精軋螺紋鋼筋采用PSB785Φ32mm規(guī)格，截面面積為804.2mm2，拉力設(shè)計(jì)值為：

精軋螺紋鋼筋最大反拉力值為：

滿足要求。

5 反張拉方案實(shí)施

5.1 反張拉結(jié)構(gòu)裝置安裝

5.1.1 承臺(tái)頂橫向分配梁安裝

分配梁安裝到位后，其頂面應(yīng)為水平狀態(tài)，且錨固應(yīng)均衡、一致，并配雙螺母進(jìn)行錨固，分配梁底部與承臺(tái)頂間隙應(yīng)采用型鋼抄墊，單根分配梁抄墊不得少于2處。限位裝置設(shè)置：利用精軋螺紋鋼筋對(duì)拉沿墩身縱線方向兩側(cè)設(shè)置對(duì)對(duì)拉桿，同時(shí)分配梁與墩身間設(shè)置水平支撐。

5.1.2 掛籃底籃頂橫向分配梁安裝

掛籃底籃前、后托梁及底板縱梁安裝完成后即可安裝掛籃底籃頂橫向分配梁，其中心線距掛籃前吊桿中心50cm位置擺放，利用墩位處塔吊安裝，安裝后應(yīng)與掛籃底籃縱梁焊接固定。

5.1.3 鋼絞線安裝

采用5Φ15.2mm鋼絞線，下端設(shè)置P錨與承臺(tái)頂分配梁錨固，張拉端設(shè)置于上端。由于鋼絞線具有一定的傾斜角度，在P 錨端及張拉端均應(yīng)設(shè)置與鋼絞線傾斜度一致的楔形鋼墊塊。鋼絞線安裝完成后，應(yīng)對(duì)每根鋼絞線進(jìn)行預(yù)拉，保證鋼絞線無(wú)彎曲、均勻一致，且下端P錨與錨墊板間密貼，可采用1t倒鏈懸掛于掛籃前上橫梁頂進(jìn)行預(yù)拉并錨固。

5.1.4 油泵及千斤頂安裝

利用塔吊完成油泵及千斤頂?shù)木臀还ぷ鳎Ы镯攽?yīng)于油表對(duì)應(yīng)配套安裝，油泵擺放在0#塊梁頂。

5.2 測(cè)點(diǎn)布置

主桁架測(cè)點(diǎn)設(shè)置位置、主桁架后錨固位置、前支點(diǎn)位置、主桁架懸臂端與前上橫梁連接位置；單只掛籃6個(gè)測(cè)點(diǎn)。

底籃測(cè)點(diǎn)設(shè)置位置：底籃前托梁頂對(duì)應(yīng)于主桁位置、前托梁頂中部位置；單只掛籃共計(jì)3個(gè)測(cè)點(diǎn)。

5.3 反張拉預(yù)壓

掛籃預(yù)壓按千斤頂反拉至掛籃前吊桿達(dá)到懸臂澆筑節(jié)段時(shí)出現(xiàn)的最大合力值，根據(jù)“3荷載計(jì)算”中知，前吊桿出現(xiàn)的最大合力值為600kN，對(duì)應(yīng)單個(gè)千斤頂?shù)姆蠢χ禐镕=334kN，根據(jù)CJJT 281—2018《橋梁懸臂澆筑施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，按F的10%、50%、100%、120%進(jìn)行分級(jí)加載預(yù)壓，按F的100%、50%、10%、空載分級(jí)卸載，并同步測(cè)量測(cè)點(diǎn)標(biāo)高變化值（如表2、表3）。

張拉時(shí)張拉力為主，伸長(zhǎng)量校核；卸載時(shí)，提前在鋼絞線上方做好標(biāo)記，利用鋼絞線分級(jí)卸載回縮量初步判斷卸荷大小，然后送油張拉利用油表讀取鋼絞線卸荷后的實(shí)際張拉力值。

預(yù)應(yīng)力張拉、卸載過(guò)程應(yīng)同步、對(duì)稱進(jìn)行，每一級(jí)的張拉、卸載工作開(kāi)始前由指揮調(diào)度員統(tǒng)一下達(dá)指令，施工流程如下。

（1）預(yù)壓前，測(cè)量各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高初始值

（2）按10%、50%、100%分級(jí)加載，每級(jí)加載完成后6h，對(duì)所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，并記錄變形數(shù)據(jù)。

表2 千斤頂張拉力與油表讀數(shù)對(duì)應(yīng)表

表3 伸長(zhǎng)量計(jì)算表

（3）荷載加載至120%，12h后觀察測(cè)點(diǎn)變形情況，計(jì)算標(biāo)高值；24h內(nèi)觀察并測(cè)量測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，若測(cè)點(diǎn)標(biāo)高無(wú)變化、處于穩(wěn)定狀態(tài)，即可卸載

（4）卸載按100%、50%、10%、0分四級(jí)對(duì)稱同步卸載，卸載完成后，對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行末次觀測(cè)，并記錄標(biāo)高值

（5）數(shù)據(jù)匯總并計(jì)算掛籃非彈性變形及彈性變形量。

非彈性變形計(jì)算：

式中：

h— —彈性變形量（mm）；

h0——非彈性變形量（mm）；

H0——預(yù)壓前，測(cè)點(diǎn)初始標(biāo)高觀測(cè)值（mm）；

Hn— —加載完畢后，測(cè)點(diǎn)標(biāo)高觀測(cè)值（mm）；

H——卸載后，測(cè)點(diǎn)末次標(biāo)高觀測(cè)值（mm）。

（6）分析掛籃預(yù)壓數(shù)據(jù)，彈性變形量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定2cm以內(nèi)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合高墩連續(xù)梁菱形掛籃鋼絞線張拉預(yù)壓施工，預(yù)壓加載和卸載過(guò)程更加簡(jiǎn)便快速，加載力精確且易控制，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可及時(shí)卸載，避免安全事故的發(fā)生。高效安全準(zhǔn)確的完成了掛籃預(yù)壓，消除了非彈性變形，獲得了立模控制標(biāo)高所需數(shù)據(jù)，節(jié)約了成本、縮短工期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果，為今后同類高墩連續(xù)梁掛籃預(yù)壓施工積累經(jīng)驗(yàn)。