反力架装置在钢拱桥落架沙箱预压中的应用

反力架装置在钢拱桥落架沙箱预压中的应用

吕伟

陕西城际铁路有限公司陕西西安710018

摘要：西安北至机场城际铁路项目跨南河堤路为一联1-105m系杆拱桥，系杆拱桥系梁支架采用落地沙箱落架。本论文结合支架预压中落架沙箱的承载力试验过程，对反力架装置在预压试验中的应用实例进行论述。

关键词：支架预压预压试验落架沙箱反力架装置

1工程概述

本系杆拱桥系梁采用单箱双室预应力箱梁，标准段面高为2.1m，两端加高至2.7m，箱梁顶宽为12.8m，底宽为10.1m，全桥顺桥向设置10.26‰纵坡。拱肋采用哑铃型截面钢管混凝土结构，矢高20.48m，上下弦杆中心距1.5m并用两道16mm腹板连接，弦杆内灌注C55自密实补偿收缩混凝土。

本系杆拱桥采用先梁后拱的施工方法，即在支架上现浇系杆箱梁混凝土并在预应力张拉完成后，再进行拱肋支架搭设、吊装，灌注钢管拱内混凝土，最后进行吊杆安装并张拉。

2方案目的

本系杆拱桥支架采用整体螺旋管立柱及贝雷梁膺架形式。在基础处理后支立螺旋管立柱，螺旋管立柱上放置落架沙箱和横向工字钢垫梁，垫梁上放置纵向贝雷梁，贝雷梁上放置横向工字钢分配梁，横向分配梁上放置纵向方木。

螺旋管立柱顶放置落架沙箱时，特别注意在放置沙箱后，法兰板间使用槽钢将沙箱上下套筒连接，使落架沙箱稳定，待拱桥成型后将落架沙箱放出沙子即可将整体支架落架，进行拆除底模工序。

为检验支架的承载能力，消除非弹性变形，观测支架的弹性变形结果，进而为底模高程合理设置预拱度数据，需对支架进行预压，且在预压之前需检验各支架构件的承载力情况。在对自制落架沙箱承载力检验时，由于目前第三方检测单位无法对落架沙箱承载力进行检验，特制作此反力架装置，以达到沙箱承载力试验目的。

3方案设计

根据沙箱承载力试验目的，结合现场实际情况，需要在原落地沙箱上附加反力架装置进行试验。

反力架装置由锚固垫板、施荷千斤顶、传力系统三部分组成。

锚固垫板分为上、中、下三块垫板，采用Q235型2cm厚钢板，垫板作用均为使落地沙箱受力均匀且稳定。上锚固垫板置于千斤顶与JLM锚固螺母之间，尺寸为1200mm×1200mm×20mm；中锚固垫板置于千斤顶与落地沙箱之间，尺寸为720mm×720mm×20mm，并将垫板与沙箱上套筒之间焊接牢固；下锚固垫板置于落地沙箱与JLM锚固螺母之间，尺寸为1200mm×1200mm×20mm。在反力架装置最下方使用螺旋管设置一个支撑底座，以提供锚固精轧钢时拧动螺母的操作空间。

施荷千斤顶选用YDC4500KN型穿心式张拉千斤顶，将千斤顶垂直向上放置于中锚固垫板面，即出顶端靠近上锚固垫板一侧。千斤顶放置时要与各垫板面中心对中，以保证荷载稳定施加。

传力系统选用PSB830-32mm型精轧螺纹钢，上下分别用JLM32型螺母进行锚固，共设置8根长1.3m的精轧螺纹钢，两两均匀布置于上下锚固垫板四边。

4方案计算

根据支架荷载计算书得知落架沙箱需要承受最大荷载为2400KN，且落架高度不小于5cm。此处垫板选用Q235钢板，传力选用PSB830-32mm型精轧螺纹钢及JLM-32型螺母。

上下垫板所受应力：

选用8根PSB830-32mm型精轧螺纹钢作传力系统满足强度要求。

施荷千斤顶油表读数计算：

为保证预压试验中施加荷载准确，YDC4500KN型穿心式张拉千斤顶经第三方校验后，可知压力表读数线形回归方程：Y=0.011232X-0.83928

20%荷载：Y=0.011232×2400×0.2-0.83928=4.55MPa

50%荷载：Y=0.011232×2400×0.5-0.83928=12.64MPa

100%荷载：Y=0.011232×2400×1.0-0.83928=26.12MPa

120%荷载：Y=0.011232×2400×1.2-0.83928=31.51MPa

5方案实施

在落架沙箱制作好后，使用Q235型1200mm×1200mm×20mm钢板焊接于下套筒底板面，四周满焊以保证试验时构件稳定受力。再使用螺旋管在下锚固垫板底部焊接作为底座，焊接采用角焊缝，焊缝高度不小于1cm。将Q235型720mm×720mm×20mm钢板焊接于上套筒顶面作为中锚固垫板，焊接时相邻两构件保持中心对中，避免出现偏载情况。

在沙箱下套筒装入标准沙进行预压荷载试验，根据工程实际需要，标准沙装入高度控制在5～10cm，以真实模拟沙箱落架的工作性能。在沙箱上套筒套入下套筒后，将千斤顶正向（出顶端向上）放置于中锚固垫板上，上锚固垫板放于出顶油缸上，最后将8根等长精轧螺纹钢穿过上下锚固垫板预留孔洞，一一对应，上下各用JLM螺母锚固，锚固时注意用扳手将螺母拧紧到扳不动为止。

所有构件安装好后，通过液压油泵经千斤顶施加荷载。为真实模拟支架预压效果以检验沙箱承载力，按照施工方案20%、50%、100%、120%分级加载。施加荷载时要稳定施加，油泵给油缓慢稳定，在荷载施加到20%、50%、100%时分别静停一段时间稳压，同时观察落架沙箱有无变形和其他意外情况。最后加载至120%荷载后稳压5min，时刻观察落架沙箱的工作状态，在沙箱承载力试验达到要求后进行卸载。

6注意事项

在落架沙箱承载力试验中，为保证试验的科学性和安全性，需特别注意以下几点：

在落架沙箱和反力架装置加工制作时，要保证各构件的加工质量，特别注意各构件之间的焊接部位焊缝长度、宽度达到要求；再者保证都构件中心对准，受力要保持在一个垂直线上。

传力系统所用的8根精轧螺纹钢要保证等长并竖直，螺母锚固到位，保证反力架装置受力均匀，切不可出现偏载情况直接影响构件工作性能。

在荷载施加过程中注意试验人员的专业操作性，时刻观察试验各构件的工作性能，出现意外情况及时停止试验，分析清楚原因后再进行试验，确保人身安全。

7结语

本落架沙箱承载力试验根据实际施工方案，科学合理的真实模拟了落架沙箱在施工中承受相应荷载的工作状态，并在整个试验过程中落架沙箱工作状态良好，未出现构件变形等其它非正常状态。在后期系杆拱桥的施工过程中，落地沙箱工作状态良好，整体支架落架也完成的非常成功。此次试验结合该系杆拱桥施工实践，为目前第三方检测单位无法做落架沙箱承载力试验提供了更加快捷方便、科学合理的试验方法，具有一定的实际推广意义。

参考文献

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