液压千斤顶张拉钢绞线法在悬臂现浇梁0#块托架预压中的应用

液压千斤顶张拉钢绞线法在悬臂现浇梁0#块托架预压中的应用

孙文强

中铁十四局集团第三工程有限公司江苏南京210000

摘要：悬臂现浇连续梁0#块施工托架体系采用液压千斤顶张拉钢绞线来模拟荷载，将面荷载模拟成等效的多点集中荷载。施压目的主要通过测量观察各施压节点处的变化以检验托架的稳定性、安全性及变形等，以消除自身非弹性变形，测定弹性变形关系曲线，从而为确定立模标高，做好预拱度的预留提供依据。

关键词：悬臂浇筑；液压千斤顶张拉钢绞线；托架预压

1工程概况

新建张家界至吉首至怀化高速铁路ZJHZQ-9标段大溪坳特大桥48+48m预应力混凝土T构。梁体采用单箱单室、直腹板结构，边支点处梁高2.8m，中支点处梁高为5.5m。箱梁顶宽12.6m，底宽6.4m。顶板厚度35cm，腹板厚度45~70~85cm，底板厚度35~77cm，于支承处，箱梁顶、底、腹板局部加厚。全桥共设4道横隔梁，边隔板厚1.3m，中隔板两道，厚0.8m，间距4.7m。墩高52m。

2托架预压的目的

悬臂现浇连续梁0#块施工一般均采用三角托架做为支撑结构，托架安装完毕后为确保该托架使用安全，必须进行预压。以检验托架的稳定性、安全性及变形等，以消除自身非弹性变形，测定弹性变形关系曲线，从而为确定立模标高，做好预拱度的预留提供依据。

3预压重量的确定

3.1根据设计图纸，大溪坳特大桥6#墩0#块长为12m，墩顶中心段长度5.5m，单侧悬臂段有3.25m，所以需要对6#墩0#块悬臂段3.25m进行预压，并按1.2的系数进行预压加载试验。

3.2砼（包括钢筋）自重：55.65*2.6=147.03T

3.3考虑1.2系数为176.436T

3.4预压按180T考虑。

4采用液压千斤顶张拉钢绞线的预压方法

4.1预压前的准备工作

（1）、在承台上预埋2组Φ32mm精轧螺纹钢（每组3根），在精轧螺纹钢上穿一块400mm*150mm*30mm的钢板，在钢板中心割一个孔洞便于穿过钢绞线及锚具，并用垫片及双螺帽将钢板与精轧螺纹钢固定起来以形成固定端。

（2）、在6#墩0#块悬挑3.25m部分端头横桥向布设3个观测点，测出各点的相对标高记录。

（3）、因块段实际荷载分布不均匀，而现场是采用千斤顶张拉模拟集中荷载，为防止集中力过大造成托架过大的挠度，所以在托架上悬挑3.25m梁段中部位置横桥向放置单根长12m的双拼I40a工字钢横梁，横梁上布置30mm钢板，钢板上再布置张拉千斤顶，形成张拉端。然后进行分级加载预压.每端使用2台110t千斤顶，共计4台。

（4）、钢绞线受力计算：

单侧托架预压受力计算：180*9.8=1764KN，

当单束钢绞线采用5根时1860*0.14*0.75*10=1953KN，

当单束钢绞线采用6根时1860*0.14*0.75*12=2343.6KN

根据以上计算可知，当采用单束5根钢绞线时，安全系数为：1953/1764=1.1；采用单束6根钢绞线组成时，钢绞线安全系数为2343.6/1764=1.32。为安全起见，本次施工采用单束6根钢绞线。

4.2预压体系布置图

图4.2-1整体预压体系

图4.2-2承台预埋精轧螺纹钢布置图

图4.2-3托架分配梁张拉及沉降观测点布置图

4.3预压加载程序

根据计算荷载，实际加载时考虑1.2的加载系数，托架预压压重取180T。采用4台千斤顶梁端同步施加预应力，大小里程两端各布置2台。施加预应力时两端托架同步逐级进行加载，即同时张拉张拉点1、点2，点1’，点2’各张拉点终张拉力均为90T。分级加载梯度及具体加载程序如下：

（1）预压加载之前，根据托架变形测点布置图所示对所有测点进行测量并做好记录，作为托架变形初始值。

（2）施加预压力至60%倍荷载，即张拉点张拉至45T，该级张拉完成后持荷30分钟，测量各相应测点的变形值，并作好记录，同时对数据作出分析比较，掌握托架变形、变位情况。

（3）施加预压力至100%倍荷载，即张拉点张拉至75T，该级张拉完成后持荷30分钟，测量各相应测点的变形值，并作好记录，同时对数据作出分析比较，掌握托架变形、变位情况。

（4）施加预压力至120%倍荷载，即张拉点张拉至90T，张拉力值达到后持荷24小时，24小时后卸载前测量各相应测点的变形值，并作好记录，同时对数据作出分析比较，掌握托架变形、变位情况。

（5）卸载时同样逐级进行卸载，卸载时两端托架同时进行。卸载完成后对所有观测点进行测量并做好相关记录。

4.4沉降观测

（1）沉降观测点的布置

在托架双拼I40a工字钢上，纵桥向每侧设一个观测横断面，每个横断面上设置3个观测点，大小里程两侧共6个观测点。考察现场实际情况后综合考虑，在墩顶搭设观测操作平台，以满足各观测点均能通视的需要。观测点须做好测量标记。

（2）观测要求

加载前应先测量工字钢横梁上观测点数据，并做好记录，作为预压沉降观测的初始数据值。加、卸载过程中测量人员应跟踪测量，每级预压完成后观测一次，做好沉降测量记录。

预压总重全部加载以后持荷24小时，观测应不少于三次，记录好观测数据。以连续24小时内沉降量不超过2mm为准，即预压试验合格。

整理原始观测数据，根据观测结果，做出科学的分析比较，掌握支架变形、变位情况，并绘制各测点的沉降走势图。

根据观测记录，进行综合分析，对托架结构的稳定性和安全度综合评估，并确定托架的抛高值。

5传统堆载的预压方法

传统的悬臂现浇连续梁0#块托架的预压经常使用堆载的方式进行预压，压重材料一般为混凝土预压块，若每块尺寸0.7m*0.7m*0.7m（或其他尺寸），即单块预制混凝土块重0.858T。本桥单侧需预压至180T，则需堆载210块预制混凝土块。

预压块各级加载重量、数量统计表

序号加载级数预压块数量总量t

10%00

260%5245

3100%8775

4120%10590

6传统堆载的预压方法与液压千斤顶张拉钢绞线的预压方法比较

6.1使用机械比较

传统堆载方法需提前预制好混凝土预制块，然后用塔吊经预制块吊至托架之上，经实践知，吊装两侧420块预压块需要2天时间，卸载同样需要2天。共计需要使用塔吊4天时间。

采用液压千斤顶张拉钢绞线的预压方式，仅需要使用吊车进行千斤顶的装、卸，各2小时，合计4小时即可。

6.2工作时间比较

传统堆载方法加载时间2天，静载持荷时间1天，卸载时间2天，合计预压时间5天。

采用液压千斤顶张拉钢绞线的预压方法，安装千斤顶2小时，张拉过程2小时，静载持荷24小时，卸载2小时，合计30小时，即1.25天。

若不考虑静载持荷两种方法同样需要的24小时，仅计算工作时间，传统方法需要4天，液压千斤顶张拉钢绞线的预压方法仅需要6小时，时间仅为传统方法的十六分之一。

6.3整体费用比较

传统堆载方法需预制混凝土预制块，每立方米混凝土400元/立方米，0.7*0.7*0.7*420*400=57624元。预制块制作所用模板为竹胶板，假设每次制作60个，竹胶板费用为0.7*4*60*50=8400元，每天浇筑一模，420个预制块需要浇筑7天完成，人工费用按2人计算，2*7*200=2800元，塔吊租赁费用4万/月，使用4天，40000/30*4=5333元。费用总计：57624+8400+2800+5333=74157元。

采用液压千斤顶张拉钢绞线的预压方法，因液压千斤顶及智能张拉设备为后续预应力混凝土连续现浇梁预应力张拉必备设备，无需单独购买，无额外机械设备费用。该墩高度52m，单根钢绞线按55m计算，钢绞线单价5000元/吨，张拉使用钢绞线费用：55*6*4*1.101*5000/1000=7266.6元，塔吊费用：40000/30/24*4=222.2元。费用总计：7266.6+222.2=7488.8元。

即采用液压千斤顶张拉钢绞线的预压方法所需费用仅为传统预制块堆载预压方法的十分之一。

结束语：

高墩桥梁悬臂浇筑混凝土0号块施工常规方法一般采用支架法或托架法，当墩身高度较高或水中施工搭设支架较不方便时，采用托架法施工，其施工方便性及经济效益将更加明显。本桥结合自身特点，项目部通过认真研究与计算，提出了一种新型的墩顶托架预压施工方案。此方案的应用，不仅成功完成了高墩桥梁0号块所用三角托架的预压试验，还节省了施工投入，加快了施工进度，创造了良好的经济效益。

参考文献

[1]国家、交通部颁发的现行安全技术规范、规程；

[2]《铁路工程基本作业施工安全技术规程》TB10301-2009；

[3]《铁路桥涵工程施工安全技术规程》TB10303-2009；

[4]客运专线铁路工程质量安全监控要点手册；

[5]国家现行有关施工规范、验收标准及相似工程施工经验；

[6]新建张吉怀铁路施工图及相关通图参考图。