液壓千斤頂在阿蓬江特大橋主墩掛籃預壓施工中的應用 王麗莉 葛炯

液壓千斤頂在阿蓬江特大橋主墩掛籃預壓施工中的應用王麗莉葛炯摘要：該文對新建黔張常鐵路阿蓬江特大橋主墩掛籃預壓施工工藝進行了介紹，并比較了千斤頂預壓工藝與傳統(tǒng)配重預壓工藝之間的差異，總結了千斤頂掛籃預壓施工過程質量控制的一些措施。關鍵詞：液壓千斤頂；主墩；掛籃預壓；應用—、——0刖言隨著經濟的飛速發(fā)展，中國大力推動公路、港口、鐵路等基礎設施建設，在這樣的背景下中國橋梁的設計和施工水平也得到不斷提高，當下中國由橋梁大國轉變?yōu)闃蛄簭妵咽遣粻幍氖聦崱Ｖ袊研藿ǖ臉蛄?，幾乎囊括了所有的橋梁類型。按結構受力特點分，橋梁可分為梁式橋、拱式橋、懸索橋、斜拉橋、剛構橋和組合體系橋。阿蓬江特大橋主橋屬矮塔斜拉橋，其剛構連續(xù)梁采用掛籃懸臂澆筑法施工。懸灌施工工藝在掛籃拼裝完成后，按照規(guī)范要求必須進行掛籃預壓，傳統(tǒng)的掛籃預壓均為配重預壓，一般包含沙袋預壓、水箱加水預壓及預制混凝土塊預制等。而根據(jù)本工程的實際情況，經過方案的比選，我們采用千斤頂反力架預壓工藝對主墩掛籃進行預壓。本文將結合阿蓬江特大橋主墩掛籃預壓施工實踐，談一點千斤頂掛籃預壓施工及質量控制的粗淺認識。1工程概況阿蓬江特大橋位于重慶市黔江區(qū)境內，橫跨阿蓬江及S202省道，是新建黔張常鐵路的控制性工程。整座橋梁孔跨布置為：13*32m預應力混凝土簡支T梁+(135+240+135)m矮塔斜拉橋+(78+2*135+66)m剛構連續(xù)梁。其中，14#、15#墩為矮塔斜拉橋主墩，14#主墩高度122.5m，15#主墩高度123.5m。(135+240+135)m矮塔斜拉橋為塔、墩、梁固結體系的連續(xù)剛構矮塔斜拉橋。梁部采用懸臂澆筑工藝，本橋連續(xù)梁懸臂澆筑共分35段(不包含合龍段)：3mx9+3.5mx20+4mx6，其中最大梁段重量為410t(1#塊)，邊跨6.75米為現(xiàn)澆梁段，先合龍中跨，后合龍邊跨。箱梁為單箱雙室結構，根部箱梁高度為13.5米，跨中箱梁高度為7米，梁體下緣按1.8次拋物線變化；頂板寬為12.6m，底板寬為12m，翼緣懸臂長度為0.3m。箱梁頂面與底板水平，腹板鉛直。箱梁采用縱、橫(布設斜拉索橫梁位置)、豎三向預應力體系。圖1阿蓬江特大橋14#、15#主墩現(xiàn)場施工圖主橋剛構連續(xù)梁懸臂段采用菱形掛籃施工，掛籃采用三片主桁的形式，根據(jù)《鐵路預應力混凝土連續(xù)梁(剛構)懸臂澆筑施工技術指南》(TZ324-2010)及設計資料的要求，在懸臂灌注施工之前，必須對掛籃進行預壓試驗。掛籃預壓主要有以下兩個目的：通過預壓試驗，檢查掛籃主桁架、前后吊桿、后錨及底模架等各部件加工及安裝質量，驗證掛籃各主要受力部件結構安全性。消除菱形掛籃非彈性變形，測定彈性變形，為連續(xù)梁懸臂施工線形控制提供依據(jù)。由于本橋主墩墩身很高，而且單側掛籃預壓荷載很大(410tx1.2=492t)；故如采用堆載、水箱等方法進行預壓，將費時又費力，經方案比選，我們決定采用液壓千斤頂施加等效荷載法對掛籃進行反壓。2千斤頂反力架掛籃預壓施工工藝利用液壓千斤頂對懸澆掛籃進行預壓，主要采用的設備是反力架和液壓千斤頂。首先在0#塊邊腹板和中腹板中線上水平預埋錨固鋼板組焊件，待0#塊混凝土澆筑完成及菱形掛籃拼裝結束后，預壓前在預埋鋼板上焊接牛腿三角架，將千斤頂安置在掛籃底模平臺上對三角架施力，利用控制液壓油頂壓力，下壓底模，上拉吊桿，模擬掛籃實際受力，從而測量出掛籃各部位的變形參數(shù)，以達到掛籃預壓的目的。2.1反力架的設計及安裝在0#塊腹板上預埋20mm厚鋼板，鋼板后面采用直徑32mm螺紋鋼作錨筋，錨筋長度80cm，錨筋與鋼板采用穿孔塞焊連接。每個腹板設置一組反壓三角架，三角架牛腿水平桿與斜撐均為雙拼HN40型鋼。每端掛籃三個三角架牛腿采用一根長12m的[20槽鋼焊接連接形成一個整體。圖2反力架預埋鋼板錨筋布置圖1#塊總重量為410噸，按1.2倍加載，故每組三角架按410/3*1.2=164噸進行加載。求得X及Z方向的反力如下，每個點埋設不少于18根32粗鋼筋，受力驗算見下圖：圖3反力架受力驗算過程圖計算結果：三角架最大組合應力為omax=143MPa<[o]=170MPa（滿足）。18根32粗鋼筋抗拉承載力為：18*2t/cm2*8cm2=288t，安全系數(shù)k=288/141.2=2，故安全。18根32粗鋼筋抗剪承載力為：18*1.2t/cm2*8cm2=173，安全系數(shù)k=173/146.8=1.2，故安全。最大變形：f=2.2mm<[f]=L/400=1500/400=4mm（滿足）。穩(wěn)定驗算：該三角架失穩(wěn)的臨界臨界荷載系數(shù)為1.45*103>>6，故該三角架穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。反力架安裝時，必須按照規(guī)范要求保證焊縫的質量，安排專門人員檢查焊縫的長度、寬度及厚度。同時，反力架的平整度也要滿足要求，防止預壓過程反力架偏心受力。圖4反力架安裝圖2.2液壓千斤頂及測量觀測點布置本工程采用YDC-5000型液壓千斤頂進行掛籃預壓，油泵配置紅旗牌0.4級精密壓力表。500t千斤頂放在順橋向上距離0#塊節(jié)段線1.5m的組合分配梁上，組合分配梁由12米長的雙拼40工字鋼組成，千斤頂與反力架之間也橫向布置一根12米長雙拼40工字鋼梁，總寬度大于千斤頂?shù)闹睆?，并保證底模平臺受力中心位置距0#塊節(jié)段線1.5m。每個三角架下面布置1個500t千斤頂，每端掛籃3個千斤頂，總共布置6個500t千斤頂進行掛籃預壓。圖5掛籃預壓千斤頂布置圖掛籃預壓前，在前下橫梁、前上橫梁及后錨處分別均勻布置3個變形測量點，測量點應布置于三個腹板所對應的范圍內。每端掛籃布置9個變形測量點，兩頭共布置18個測量觀測點。圖6掛籃預壓變形測量點布置圖2.3千斤頂掛籃預壓施工2.3.1掛籃預壓施工工藝流程圖7掛籃預壓施工工藝流程圖2.3.2預壓加載過程阿蓬江特大橋主橋剛構連續(xù)梁最大節(jié)段為1#塊，其總重量410t，按1.2倍施工荷載對掛籃進行預壓。加載過程分四級：0?50%?75%?100%?120%第一級加載：0?50%第一級加載為50%，重205t。此時為加載至箱梁施工荷載的50%,進行測量記錄，觀察掛籃受力情況。第二級加載：50%?75%第二級加載至75%，總重307.5t。此時為加載至箱梁施工荷載的75%，進行測量記錄，觀察掛籃受力情況。第三級加載：75%?100%；第三級加載為100%，總重410t。進行測量記錄，觀察掛籃受力情況。第四級加載：100%?120%；第四級加載為120%，總重492t。進行測量記錄，觀察掛籃受力情況。每級荷載由三個500t千斤頂同時施加，平均分擔，換算成各自油壓表讀數(shù)進行控制。前三級加載完畢分別持荷30min后進行變形測量，最后一級加載完畢持荷60min后進行變形測量。全部加載完畢后，每隔1h測量一次每個測點變形值，連續(xù)預壓4h，當最后測量時間段的兩次變形量之差小于2mm時即可結束。圖8掛籃預壓施工沉降觀測2.3.3卸載過程變形穩(wěn)定后，即可卸載預壓荷載，卸載過程是加載程序的逆過程，即按120%T100%T75%T50%T0分級卸載。卸載過程要求左右對稱卸載。要均勻依次卸載，防止突然釋荷的沖擊，并妥善放置以免影響正常施工。按分級加載的相同重量逐級卸載并測量各級卸載后的變形量。當設計預壓荷載全部加完，卸荷后，再測定各測點的高程，統(tǒng)計分析測量結果，確定預壓彈性變形值及非彈性變形值，與理論值相比較，建立檔案資料，為各節(jié)段掛籃施工時底模平臺的預拱度值計算提供依據(jù)。根據(jù)沉降觀測數(shù)據(jù)，計算各點有關變形值：總變形=加載穩(wěn)定后讀數(shù)-初始狀態(tài)讀數(shù)非彈性變形=卸載后讀數(shù)-初始狀態(tài)讀數(shù)彈性變形=總變形-非彈性變形。2.3.4千斤頂掛籃預壓的效果阿蓬江特大橋15#墩掛籃預壓施工花費了2天時間，最終掛籃非彈性變形為4.9mm，彈性變形為19.1mm；而14#墩掛籃預壓花費了1.5天時間，最終掛籃非彈性變形為5.6mm，彈性變形為19.8mm。兩個主墩掛籃預壓均滿足規(guī)范要求的"掛籃允許最大變形不大于20mm〃的規(guī)定。掛籃預壓過程未出現(xiàn)任何異常情況，安全可靠，操作方便。3質量控制3.1預壓前準備工作（1） 掛籃預壓施工前必須全面檢查掛籃各構件連接是否緊固，尤其是后錨系統(tǒng)和前后橫梁吊桿是否上雙螺帽并擰緊，各個部件安裝是否準確到位，金屬結構有無損傷變形，各焊縫檢測是否滿足設計規(guī)范的要求。（2） 預壓之前必須對所有油表及千斤頂進行標定，根據(jù)試驗荷載等級計算出油表讀數(shù)；且在預壓前對千斤頂、油壓表及油泵的設備狀況進行檢查，保證預壓過程中設備不出現(xiàn)故障；宜有備用的千斤頂及油泵，以備不時之需。（3） 千斤頂上下的組合分配梁及反力架牛腿受力處的型鋼翼緣板必須進行加固，防止由于集中荷載過大導致翼緣板發(fā)生嚴重變形，本工程采用［10槽鋼對翼緣板進行焊接加固。（4） 對相關人員進行安全技術交底，使現(xiàn)場管理人員及操作人員明確掛籃預壓的目的，預壓施工的質量控制要點及注意事項。3.2預壓過程控制（1） 加載時，必須按照事先計算好的油泵讀數(shù)分級加載，油泵必須平穩(wěn)緩慢供油，基本做到勻速加載，遇到特殊情況立即停止加載。在加載過程中，要求詳細記錄加載時間、噸位及位置，要對稱加載；并及時通知測量組作現(xiàn)場跟蹤觀測，每級加載完后還需記錄每個千斤頂?shù)幕钊斐隽浚唇洺两涤^測不能進行下一級加載。（2） 預壓全過程中，專人統(tǒng)一組織，統(tǒng)一指揮，要有專業(yè)技術人員及負責人在現(xiàn)場協(xié)調。每臺油泵固定一名操作人員，分工明確，責任到人。（3） 每完成一級加載應暫停一段時間，進行觀測，并對掛藍進行檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況應及時停止加載，及時分析，采取相應措施。（4） 墩身底下掛籃影響范圍內，拉警戒帶提示非相關人員禁止入內，安排人員巡視，以防有高空落物發(fā)生危險。4千斤頂掛籃預壓工藝與傳統(tǒng)預壓工藝的比較我公司承建的新建黔張常鐵路黔江河特大橋，全橋長1569.14m，其中主橋為（78+130+78）m連續(xù)剛構體系，35#主墩墩高89m，36#主墩墩高107m。剛構連續(xù)梁采用懸臂澆筑工藝，采用菱形掛籃施工，其最重梁段為3號（3’）梁段，重量約225.78t。黔江河特大橋掛籃采用混凝土預制塊進行預壓，共花費6天時間；而阿蓬江特大橋采用液壓千斤頂進行掛籃預壓，在荷載遠大于黔江河特大橋的情況下，掛籃預壓施工花費的時間遠小于黔江河特大橋，工效得到了極大地提高。采用千斤頂反力架的進行掛籃預壓，相對于傳統(tǒng)的沙袋堆載、水箱預壓及混凝土預制塊預壓等方法，首先是大大提高了掛籃預壓施工的效率，縮短了工期，保證了預壓數(shù)據(jù)免受環(huán)境影響。第二是降低了成本，減少了人工的投入，反力架材料可以采用現(xiàn)場既有材料進行加工，而千斤頂及油泵也均是現(xiàn)成的。第三是安全性高，預壓載荷是通過油泵控制的，掛籃出現(xiàn)異常時，可以快速卸載，避免發(fā)生安全事故。5結語阿蓬江特大橋作為我公司承建的第一座鐵路超高墩矮塔斜拉橋，也是新建黔張常鐵路的控制性工程，