连续梁0号块钢绞线反支点预压施工工法

'连续梁0号块钢绞线反支点预压施工工法中铁十二局集团第七工程有限公司周彦平陈谦袁曦陈济洲1.前言支架法、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，堆载预压施工难度大，安全风险高。石长铁路增建二线沅江特大桥位于既有铁路桥梁下游，常水位水深21m，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3.75m。跨越沅江段（62+4×96+92+66）m连续梁全长604.7m，主墩最大高度23.5米，0#块长11米，自重623吨。施工中，采用钢绞线反支点预压的方法进行0号块支架预压，有效降低了安全风险，加快了施工进度，节约了工程成本，取得了良好的经济效益和社会效益，经总结形成本工法。2.工法特点2.1采用本工法，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现的实际荷载分布不均匀的难题，方法简单，操作方便。2.2采用此工法，完成单个0号块预压施工仅需2天，解决了传统堆载预压施工堆载物吊装、持荷、卸载耗时长，费用高等问题。2.3采用此工法，消除了堆载预压施工存在的堆载物塌坍等安全隐患，有效降低了安全风险。3.适应范围本工法适用于各类支架、托架、挂篮预压施工，尤其在施工场地受限、作业位置高的情况下，更具优越性。 4.工艺原理4.1根据实际混凝土荷载分布划分预压区间并确定各区间混凝土荷载，通过确定钢绞线点位布置，计算张拉力，实现模拟荷载分布。4.2通过将钢绞线两端分别锚固在承台与支架中，并对钢铰线进行张拉，形成张拉力反作用于支架，实现对支架的预压。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程见图5.1-1。模拟荷载分布钢绞线选定钢绞线锚固端预埋与编束钢绞线张拉端安装预压分配梁安装分级张拉、持荷、卸载支架变形监控测量及数据分析图5.1-1施工工艺流程图5.2施工操作要点5.2.1模拟荷载分布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×11m，支架顶面平面尺寸为9.5m×12m，支架纵向主梁共5组，需预压的主要结构自重330余吨，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5.2.1-1。图5.2.1-1反支点预压点位分布图2、荷载转换计算（1）根据顶板及底板、腹板、翼缘板的结构投影划分预压区间，以墩身为中心，大小里程两侧各划分为5个预压区间，见图5.2.1-2。（2）根据实体混凝土结构荷载分布，通过公式5.2.1-1计算，将各预压间实体混凝土结构荷载转化为线荷载。qi=Υ砼×S（5.2.1-1）式中qi—预压区间线荷载 Υ砼—钢筋砼容重S—各预压区间上方箱梁结构横截面面积图5.2.1-2预压区间线荷载分布图3、预压点位张拉力计算通过计算确定各预压点对应荷载范围区间，见图5.2.1-3。按照公式5.2.1-2计算各预压点的张拉力F。F=1.2×∑qi×Li×Ki（5.2.1-2）式中1.2—预压安全系数qi—张拉点位所对应预压区间线荷载Li—张拉点位线荷载区间长度Ki—张拉点位荷载区间在对应预压区间所占面积比例5.2.2钢绞线选定1、每个预压点布设一束钢绞线。以钢绞线理论张拉力的70%作为实际受力控制的上限，根据计算得出的各预压点张拉力，确定每束钢绞线的根数。2、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0.6m-0.7m，张拉端长度根据千斤顶确定。 图5.2.1-3预压点对应荷载范围区间划分图5.2.3钢绞线锚固端预埋与编束1、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进行预埋及编号。锚固在承台内的钢绞线下端作压花处理，压花头埋置在承台内，埋置深度宜为50cm左右。上端设置钢筋网片，钢筋网片宜分三层，宽度以40cm，层间距以8cm为宜。下端锚固系统锚固端见图5.2.3-1。图5.2.3-1下端锚固系统锚固端示意图 2、下端锚固后，用塑料膜将钢绞线多层包裹进行保护，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。5.2.4预压分配梁安装1、采用I20工字钢作预压分配梁，根据反支点预压点位分布图在0#块支架上搭设分配梁。分配梁沿0#块支架的纵向主梁布置，搭设在横向主梁上。2、每两根分配梁间每隔50cm采用[10槽钢进行连接，防止张拉过程中失稳。5.2.5钢绞线张拉端安装分配梁搭设完成后，根据钢绞线编号，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，用工作锚具及夹片予以固定。5.2.6分级张拉、持荷、卸载1、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。2、张拉到设计值后持荷24小时，根据设置的高程观测点，专人在现场观测支架变形情况，每4小时测量一次变形量。3、持荷24小时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。5.2.7支架变形监控测量及数据分析钢绞线张拉前、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。6.材料及机具设备6.1主要材料主要材料见表6.1-1。表6.1-1主要材料表序号材料名称规格备注 1钢绞线及锚具Φ15.2反支点预压受力体2工字钢I45主梁3工字钢I20分配梁4槽钢[10分配梁加固联系梁6.2主要设备及机具主要设备及机具见表6.2-1。表6.2-1主要设备及机具表序号机具名称规格单位数量备注1吊车25t台1分配梁、联系梁吊装2靠尺1m把1水平、垂直检查3钢直尺30cm把4张拉检测4千斤顶YCW60B台4钢绞线张拉5全站仪2″台1测量放线6水准仪SDL30台1标高测量7.质量控制7.1质量标准7.1.1受力构件质量控制标准见表7.1-1表7.1-1受力构件质量控制标准序号检查或验算项目质量要求或安全系数备注1分配梁与支架接合紧密，有足够承压面积2焊缝饱满且不少于主材壁厚3分配梁的受弯、压剪强度安全系数≥1.24局部承压安全系数≥1.25分配梁、联系梁稳定性安全系数≥1.36整体稳定性安全系数≥1.37钢绞线抗拉强度安全系数≥2.0 7.2质量要求7.2.1所有材料符合设计要求和国家现行标准，经验收合格后方可使用。7.2.2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2cm。7.2.3油泵、油顶、油表等加载设备提前校验标定，随时检查，保证其正常工作。7.2.4预压时间及持荷时间满足24小时。7.2.5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。8.安全措施8.1施工前制定严格的安全保证措施，明确管理人员、作业人员职责，张拉作业严格按操作规程执行。8.2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。8.3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，确保安全。9.环保措施9.1严格遵守环境保护相关法律法规的规定。9.2施工时，在油泵处铺设塑料膜，防止油泵液压油污染墩顶混凝土。9.2施工使用钢绞线、锚具统一回收处理，不得随意丢弃。10.效益分析10.1材料及设备投入少。沅江特大桥跨沅江段连续梁0#块支架采用堆载预压的方法施工，单个0#块预压需投入预压材料330多吨，需6~8个台班大型吊装设备配合施工；采用此工法仅需投入预应力钢绞线约1.65吨，在不考虑堆载材料的情况下,堆载预压吊装设备租赁费用就超过了钢绞线使用费,有效减少了材料及设备投入。10.2耗时短。完成一个0号块预压施工，采用堆载预压的方法约需5— 6天，而采用本工法仅需时间约2天。10.3安全风险低。采用堆载预压的方法，高空吊装作业风险大，堆载物过高易发生坍塌、溜塌等事故，采用本工法大大降低了安全风险。11.应用实例石长铁路增建二线沅江特大桥跨沅江段（62+4×96+92+66）m连续梁单箱单室结构，箱梁底板宽4.8m，厚95cm，顶板宽8.5m，厚30cm，腹板宽70cm，梁高7.6m，设计C55混凝土240m3；主墩最大墩高23.5m，0#块长11米，自重623吨。采用本工法，自2011年6月27日起至2011年8月11日止，顺利完成了6个主墩0号块预压施工，每个0#块预压均在2天内完成。施工中，根据预压观测数据确定支架预留沉降值，有效地保证了沅江特大桥跨沅江段连续梁线形控制良好。'