连续梁0号块钢绞线反支点预压施工技术

1、石家庄铁道大学学报 ( 自 然 科 学 版 )第 26 卷 增刊Vol26SuppJOUNAL OF SHIJIAZHUANG TIEDAO UNIVESITY ( NATUAL SCIENCE)2013 年 5 月May 2013连 续 梁号块钢绞线反支点预压施工技术 周彦平( 中铁十二局集团 第七工程有限公司，湖南 长沙 410000)0摘要: 支架法、挂篮悬灌法现浇连续梁施工，均须对支架、托架、挂篮进行预压，目前常采用堆载预压的方法。由于施工位置高，预压荷载大、预压材料投入多，安全风险高，施工难度大，传 统预压方法受到很大限制。石长铁路增建二线沅江特大桥水中连续梁 0 号块支架采用钢绞线

2、 反支点预压方法，成功解决了上述难题，并总结出施工技术供同类桥梁施工借鉴。关键词: 钢绞线 ; 大跨连续梁; 反支点预压; 模拟荷载分布; 受力计算预压是桥梁施工中的一项关键工序，传统预压方法在深水、高墩作业位置受到很大的限制，操作难度 较大，而且效费比低。反支点预压法是一种新颖的施工方法，近年来广泛用于大跨桥梁的支架、托架及挂 篮预压。其工艺原理是根据实际结构混凝土荷载分布情况划分预压区间并确定各区间混凝土荷载，通过 计算确定钢绞线点位布置及张拉力，施工时将钢绞线两端分别锚固在承台与支架中，对钢铰线进行张拉， 形成张拉力反作用于支架，实现对支架的预压。结合石长铁路增建二线沅江特大桥 ( 62

3、 + 4 96 + 92 +66) m 大跨度连续梁 0 号块支架预压的实践，介绍反支点预压法通过调整钢绞线点位布置及张拉力，解决 了传统的堆载预压方法难以模拟实际荷载分布不均匀的难题，相比传统预压方法，反支点预压法工序简 单、操作方便、安全性高，尤其在施工场地受限、作业位置高的情况下，更具优越性。1工程概况石长铁路增建二线沅江特大桥位于既有桥梁 下游，常水位水深 21 m，新桥与既有桥梁线间距 17m，新桥承台与 既 有 桥 沉井基础净间距仅 3 75 m。 跨沅江段( 62 + 4 96 + 92 + 66 ) m 连 续 梁，为 单 箱 单室结构，箱梁 0 号块底板宽 4 8 m，厚 9

4、5 cm，顶板 宽 8 5 m，厚 30 cm，腹板宽 70 cm，梁高 7 6 m，箱室 内部设 20 cm 40 cm 倒 角，设 计 C55 混 凝 土 240 m3 。主墩最大墩高 23 5 m，0 号块长 11 m。根据实 体混凝土结构受力分析，需要预压的主要结构自重 达 330 多 t。连续梁主墩 0 号块采用支架现浇法施 工，支架为螺旋管支撑 + I45 工钢纵向主梁 + I25 工 钢分配梁形式组合( 见示意图 1) 。考虑到支架高、 跨度较大，须经过预压，消除塑性形变，确定弹性形 变及预拱度。2反支点预压法施工技术钢绞线反支点预压工艺流程: 模拟荷载分布钢绞线选定、下料钢绞线

5、锚固端预埋与编束预压分配梁安装钢绞线张拉端安装分级张拉、持 荷、卸载支架变形监控测量及数据分析。2 1模拟荷载分布采用传统预压方法难以实现混凝土结构自重 图 1 0 号块支架示意图( 单位: cm)荷载在支架上不均匀的 分 布，如 水 箱 预 压，在模拟箱梁腹板位置荷载分布时 ( 腹板实心位置高度为 7 6增刊周彦平: 连续梁 0 号块钢绞线反支点预压施工技术155m) ，则需将水箱高度制作为 19 76 m，如此大的高度根本无法实现; 若采用混凝土预制块、钢材、砂袋等预压，要模拟实际结构荷载分布，在深水、高空、紧邻既有线的严重限制条件下均难实现。钢绞线反支点预 压通过调节钢绞线点位布置及张拉

6、力即可获得实际结构荷载分布效果。( 1) 预压点位确定: 根据实体荷载布置，将箱梁结构( 顶板及底板、腹板、翼缘板) 的均布荷载转化为多 个集中荷载作用于支架上，按多个集中力对支架产生的弯矩及剪力与实际荷载对支架相应位置产生的弯m，支架顶面平面尺寸为 矩和剪力相同的原 则 进 行 布 载。沅 江 特 大 桥 0 号块平面尺寸为 8 5m 119 5 m 12 m，支架纵向主梁共 5 组，需预压的主要结构自重 330 余 t，考虑将预压荷载转化为 30 个集中荷载布设于支架上，以墩身为中心，在大小里程两侧 0# 块支架纵向主梁上各布设 15 个预压点位。反支点预 压点位布置见图 2。( 2) 荷

7、载转化计算: 根据顶板及底板、腹板、翼缘板的结构投影划分预压区域，以墩身为中心，大小里 程两侧各划分为 5 个预压区域，见图 3。取“钢筋混凝土或预应力混凝土”的重力密度 26 kN / m3 ，将实体混凝 土结构自重转化为线荷载，各区域线荷载计算为 q15 076 0 = 131 95 kN / m，q3 = 26 4 740 6 = 123 26 kN / m。= 26 0 758 3 = 19 72 kN / m，q2 = 26 图 2 反支点预压点位分布图( 单位: cm)图 3 预压区域线荷载分布图( 单位: cm)( 3) 由张拉点位荷载范围在对应的线荷载区域所占比例得出张拉力计算

8、如下:= 135 762 kN;FY 13= 217 420 kN; FY 15 = 11 574 5 kN;= 121 22 kN; FY 9 = 195 35 kN; FY 10 = 12 88 kN;FY 14FY 13FY 8= 135 762 kN; FY 13 = 135 762 kN; FY 13 = 135 762 kN;FY 3= 53 33 kN; FY 4 = 92 54 kN; FY 5 =3 78 kN;FY 1 = FY 5 = GY 5GY 1 ，FY 2 = FY 4 = GY 2GY 4 ，FY 3 = GY 3 ; FY 6 = FY 10 = GY 6GY

9、 10 ，=FY 7 = FY 9 = GY 7GY 9 ，FY 8 = GY 8 ; FY 11 = FY 15GY 15GY 11 ，FY 12FY 14GY 12GY 14 ，FY 13 = GY 13 。根据以上实体混凝土结构受力分析，将相应点位受力乘以安全系数 ( 1 2) 作为钢绞线张拉控制力。布置的锚固点与竖向存在 0 1左右的偏角，但支架顶面距承台面有 23 m，张拉锚固后水平分力很小( 预压 荷载偏差值约为 0 17% ) ，所以不考虑钢绞线垂直度影响。2 2钢绞线选定、下料每个预压点布设一束钢绞线，按照钢绞线理论张拉力的 70% 作为实际受力控制的上限，由受力计算 可知最大

10、张拉力为 1 2 FY-14 = 26 04 t，本桥连续梁设计采用的钢绞线为高强低松弛钢绞线，公 称 直 径=2215 2 mm，截面积为 Ap = 140 mm ，标准强度 fpk = 1 860 MPa，单根最大承载力为 1 860 MPa 140 mm=260 4 kN，故每束采用两根钢绞线即可满足要求。钢绞线下料长度为支架总高度、钢绞线承台锚固端长度、张拉端长度之和。一般承台锚固端长度宜为 0 6 0 7 m，张拉端长度根据选用千斤顶确定。156石家庄铁道大学学报( 自然科学版)第 26 卷2 3钢绞线锚固端预埋与编束承台混凝土浇筑前，根据反支点预压点位分布图，对 钢绞线下端锚固系统

11、进行预埋及编号，锚固于承台内的 钢绞线下端作压花处理，压花头埋置于承台内深度为 50 cm，上端设置三 层 钢 筋 网 片，网 片 宽 度 宜 为 40 cm，层 间 距宜为 8 cm。下端锚固系统锚固端见图 4。钢绞线下端锚 固 后，用塑料膜将钢绞线进 行 多 层 包 裹保护，防止生锈及后续施工中产生机械损伤。包 裹 完 成后，根据点位对应位置对钢绞线束编号并将其固定在 钢套箱上部。2 4预压分配梁安装为使张拉钢绞线的集中力有效、均 匀 传 给 支 架 并 更好的模拟荷载分布，采 用 I20 工字钢作预压分配梁。同时为防支架局 部 失 稳，锚固点位置处分配梁须 用10 槽 钢焊接相连。2 5

12、钢绞线张拉端安装图 4 下端锚固系统锚固端示意图( 单位: cm)分配梁搭设完成后，根据钢绞线束编号，采用机械配合人工将盘束的钢绞线张拉端牵引至分配梁对应点位上，用条形工作锚具及夹片予以固定。2 6分级张拉、持荷、卸载选用 4 台 YCW60B 型液压千斤顶，以墩身为中心，张拉由中心向外侧对称进行，分三级张拉，按每个 点张拉力的 20% ，60% ，100% 进行加载。张拉到设计值后持荷 48 h，根据设置的高程观测点，专人在现场 观测支架变形情况，每 12 h 测量一次变形量。持荷 48 h 支架达到稳定不再出现形变后，从外向内对称分 级卸载，进行变形观测。2 7支架变形监控测量及数据分析0

13、 号块支架共布置 6 个对称高程观测点截面，分别设置于半支架的 1 /4、1 /2 和 3 /4 跨位置，每个截面设置 3 个观测点位，横向位置为箱梁纵向中轴线 1 个、箱梁外边缘向内 50 cm 处各 1 个。钢绞线张拉前、张拉中、张拉后、卸载后，分别对支架高程进行测量，通过对观测数据进行分析处理，最终确定弹性变形量 及非弹性变形量。本桥确定连续梁 0 号块弹性变形量为 6 1 mm( 理论弹性变形量为 5 8 mm) ，非弹性变 形为 11 7 mm。弹性变形值与理论计算值基本吻合。3反支点预压质量及安全控制要点所有材料须符合设计要求和国家现行标准，并经验收合格后方可使用; 钢绞线表面无损伤、无锈坑并进行包裹保护，下锚固定端预埋误差小于 2 cm; 油泵、油顶、油表等加载设备提前标定，具备相应的校验报告，并随时检查，保证其正常工作; 张拉及卸载过程均分级进行，预压结束后，及时收集整理观测数据。施工前制定严格的安全保 证 措 施，明 确 管 理 人 员、作业人员安全职责，张拉作业严格按操作规程执 行; 设置专人对支架体系连接部位的牢固性和可靠性进行检查; 钢绞线张拉过程中，比较分析每级张拉实 测支架变形量与理论变形量的偏差，确