超百米高墩连续刚构桥挂篮反力法预压技术

超百米高墩连续刚构桥挂篮反力法预压技术

刘森1,王朋飞2

1身份证号码:220204198709213614  2身份证号码:230125198912122118

摘要：本文以甘肃省双达公路超高墩连续刚构桥梁——卧龙沟3号特大桥施工为例，针对高墩条件下挂篮预压工艺难点问题，通过采用一种装配式预压反力架预压施工技术，解决了超百米高墩挂篮预压施工难题，节约了工期，经济性能好, 降低了安全风险，可为同类项目施工提供借鉴。

关键词：超百米高墩；挂篮预压； 倒置三角牛腿支架；装配式反力架;

1、引言

连续刚构桥挂篮预压通常采用堆载配重法或挂重法，堆载配重法是利用砂袋或钢材等模拟混凝土自重对挂篮进行压载，在超高墩桥梁中受起重设备、操作空间限制，施工难度大、效率低；而挂重法则是悬挂水箱或水袋，注水压载，这就需要设置超大水箱或水袋，注水难度大，施工上难以实现。而反力预压法已应用于桥梁施工很多方面，为简化施工，设计一种倒置三角牛腿反力支架，利用千斤顶在支架与主墩之间产生反力完成预压，既简便高效，又经济安全。

2、工程概况

卧龙沟3号特大桥是临夏双城至达里加（甘青界）公路土建工程之间的一座超高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁，跨径布置：（75+3×140+75）m，主墩高度达153m，最大桥高161.2m。

0号块箱梁为单箱单室结构，长11m，中心高度8.2m，顶板宽12.75m，底板宽7m。

主梁悬浇施工采用三角挂篮施工，挂篮预压采用倒置三角牛腿支架进行反压施工。

3、构造设计和施工特点

3.1三角牛腿反力架构造

在0#块腹板埋设预埋件，安装反力架，使用千斤顶通过反力梁进行反力加载。为了使预压加载过程和实际施工工程受力情况相符合，采用两侧同时加载预压方案。

施工过程中在0#块腹板位置预埋钢板，双拼工40 作为斜撑和纵梁。工600作上反力梁，中间布置4个300t液压千斤顶，双拼工600作下反力梁，落在挂篮底板上。用千斤顶加载反压挂篮底板，起到挂篮预压作用。

图3.1-1  挂篮预压反力架布置图

3.2施工特点

（1）反力架与0#块预埋件通过焊接连接，拆装方便；

（2）反力架提前制作加工，整体吊装，安全高效；

（3）反力架及千斤顶可周转使用，减小投入；

（4）采用智能液压千斤顶施加反力，可实时观测预压数据，保证预压精度。

4反力架受力计算分析

4.1荷载分析

（1）支架自重

支架本身重力荷载由有限元软件自行处理，Midas程序运行时：。

（2）千斤顶力

每个0#块挂篮进行预压，配备两侧2套立体托架，每套立体托架单侧配备4个千斤顶。每个加载点安排1名人员负责记录，加载过程分别按梁体3#块自重的60%、100%、120% 分别进行三级加载。

分级加载重量为标准值1916KN的60%、100%、120%

加载过程中，左右两侧平衡加载，T构两端同时在同一位置加载。

模拟混凝土重量，四个顶加载力分别为676.2KN、281.8KN、281.8KN、676.2KN，腹板处两个千斤顶分别加载力676.2KN，底板位置两个顶分别加载力281.8KN。

4.2工况分析

考虑最不利工况，即浇筑工况：混凝土按一次浇筑考虑；

4.3荷载组合

考虑两种荷载组合形式，即标准组合和基本组合。

本计算只有自重和千斤顶力两种荷载，且均为恒载。荷载组合形式如下：，

以上组合中，标准组合用来评价结构刚度指标，基本组合用来评价结构强度和稳定性指标。

4.4、模型及整体计算结果

根据设计图纸，在midas软件中建立支架整体模型，模型计算结果如下图所示：

图4.4-1支架应力云图（单位：Mpa）   图4.4-2支架竖向变形图（单位：mm）

计算结果表明：

其他构件（Q235B）：

最大组合应力为

最大剪应力为

最大变形为

因此，支架整体计算主要构件强度和刚度均能满足设计规范要求。

5、预压施工

为了保证挂篮施工施工安全，在挂篮安装完成后进行反力预压，以检验挂篮各部分的承载能力及受力变形情况，消除支架的非弹性变形，测量出支架弹性变形作为调整立模标高的参考，同时通过支架主要杆件的挠度变形情况，对挂篮的安全性进行整体评价。

根据现场实际施工情况，对挂篮预压安装施工方法、控制要点进行介绍：

5.1加载工艺

①将挂篮的轨道、主桁架、底栏、行走系统体系、悬挂体系，模板体系，锚固体系，按施工状态全部拼装完毕。

②逐一检查各部位的几何尺寸是否符合设计图纸要求，各锚固点锚固的是否牢固并加保险。

③对模板进行调整，使底模架处于水平状态，外侧模板处于立模状态。

④采150t液压千斤顶分级加载，加载按最大施工荷载的60%、100%、120%进行加载。

5.2加载荷载

单侧最大加载量为单侧悬臂浇筑块最大施工荷载的1.2倍，最大块重量191.6t。

分级加载重量为：60%（114.9t）、100%（191.6）、120%（229.9t）

两侧荷载：229.9×2=459.84t

加载过程中，左右两侧平衡加载，T构两端同时在同一位置加载，最大不平衡重不超过加载重量的30%。

5.3荷载持荷

根据加载按最大施工荷载的60%、100%、120%分别进行加载，当加载到100%的时候进行持荷，持续时间30分钟且挂篮变形小于10mm的时候进行继续加载，加载到120%持荷5分钟挂篮无变形即可停止预压。

5.4预压系统拆除

挂篮预压完成后进行拆除，按照先搭后拆、后搭先拆的原则进行拆除，拆除过程中注意吊装其中安全，做好个人安全防护。

6、结束语

双达项目卧龙沟3号特大桥连续刚构桥主墩8套挂篮预压均采用装配式预压反力架进行预压施工，预压施工由常规的7-10天，缩短至1-2天，取得很好的效果，为类似工程提供了相关经验，将大大提高工作效率和降低安全风险。

参考文献：

[1]千斤顶反压加载法预压托架技术. 城市建设, 2012年30期