中交第三航务工程局有限公司宁波分公司 浙江宁波 315000
摘要：该文对新建黔张常铁路阿蓬江特大桥主墩挂篮预压施工工艺进行了介绍，并比较了千斤顶预压工艺与传统配重预压工艺之间的差异，总结了千斤顶挂篮预压施工过程质量控制的一些措施。
关键词：液压千斤顶；主墩；挂篮预压；应用
0 前言
随着经济的飞速发展，中国大力推动公路、港口、铁路等基础设施建设，在这样的背景下中国桥梁的设计和施工水平也得到不断提高，当下中国由桥梁大国转变为桥梁强国已是不争的事实。中国已修建的桥梁，几乎囊括了所有的桥梁类型。按结构受力特点分，桥梁可分为梁式桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥、刚构桥和组合体系桥。阿蓬江特大桥主桥属矮塔斜拉桥，其刚构连续梁采用挂篮悬臂浇筑法施工。悬灌施工工艺在挂篮拼装完成后，按照规范要求必须进行挂篮预压，传统的挂篮预压均为配重预压，一般包含沙袋预压、水箱加水预压及预制混凝土块预制等。而根据本工程的实际情况，经过方案的比选，我们采用千斤顶反力架预压工艺对主墩挂篮进行预压。本文将结合阿蓬江特大桥主墩挂篮预压施工实践，谈一点千斤顶挂篮预压施工及质量控制的粗浅认识。
1 工程概况
阿蓬江特大桥位于重庆市黔江区境内，横跨阿蓬江及S202省道，是新建黔张常铁路的控制性工程。整座桥梁孔跨布置为：13*32m预应力混凝土简支T梁+（135+240+135）m矮塔斜拉桥+（78+2*135+66）m刚构连续梁。其中，14#、15#墩为矮塔斜拉桥主墩，14#主墩高度122.5m，15#主墩高度123.5m。
（135+240+135）m矮塔斜拉桥为塔、墩、梁固结体系的连续刚构矮塔斜拉桥。梁部采用悬臂浇筑工艺，本桥连续梁悬臂浇筑共分35段（不包含合龙段）：3m×9+3.5m×20+4m×6，其中最大梁段重量为410t（1#块），边跨6.75米为现浇梁段，先合龙中跨，后合龙边跨。箱梁为单箱双室结构，根部箱梁高度为13.5米，跨中箱梁高度为7米，梁体下缘按1.8次抛物线变化；顶板宽为12.6m，底板宽为12m，翼缘悬臂长度为0.3m。箱梁顶面与底板水平，腹板铅直。箱梁采用纵、横（布设斜拉索横梁位置）、竖三向预应力体系。
图1 阿蓬江特大桥14#、15#主墩现场施工图
主桥刚构连续梁悬臂段采用菱形挂篮施工，挂篮采用三片主桁的形式，根据《铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南》（TZ324-2010）及设计资料的要求，在悬臂灌注施工之前，必须对挂篮进行预压试验。挂篮预压主要有以下两个目的：
（1）通过预压试验，检查挂篮主桁架、前后吊杆、后锚及底模架等各部件加工及安装质量，验证挂篮各主要受力部件结构安全性。
（2）消除菱形挂篮非弹性变形，测定弹性变形，为连续梁悬臂施工线形控制提供依据。
由于本桥主墩墩身很高，而且单侧挂篮预压荷载很大（410t×1.2=492t）；故如采用堆载、水箱等方法进行预压，将费时又费力，经方案比选，我们决定采用液压千斤顶施加等效荷载法对挂篮进行反压。
2 千斤顶反力架挂篮预压施工工艺
利用液压千斤顶对悬浇挂篮进行预压，主要采用的设备是反力架和液压千斤顶。首先在0#块边腹板和中腹板中线上水平预埋锚固钢板组焊件，待0#块混凝土浇筑完成及菱形挂篮拼装结束后，预压前在预埋钢板上焊接牛腿三角架，将千斤顶安置在挂篮底模平台上对三角架施力，利用控制液压油顶压力，下压底模，上拉吊杆，模拟挂篮实际受力，从而测量出挂篮各部位的变形参数，以达到挂篮预压的目的。
2.1 反力架的设计及安装
在0#块腹板上预埋20mm厚钢板，钢板后面采用直径32mm螺纹钢作锚筋，锚筋长度80cm，锚筋与钢板采用穿孔塞焊连接。每个腹板设置一组反压三角架，三角架牛腿水平杆与斜撑均为双拼HN40型钢。每端挂篮三个三角架牛腿采用一根长12m的[20槽钢焊接连接形成一个整体。
图2 反力架预埋钢板锚筋布置图
1#块总重量为410吨，按1.2倍加载，故每组三角架按410/3*1.2=164吨进行加载。求得X及Z方向的反力如下，每个点埋设不少于18根32粗钢筋，受力验算见下图：
图3 反力架受力验算过程图
计算结果：三角架最大组合应力为σmax=143MPa<[σ]＝170MPa（满足）。
18根32粗钢筋抗拉承载力为：18*2t/cm2*8cm2=288t，
安全系数k=288/141.2=2，故安全。
18根32粗钢筋抗剪承载力为：18*1.2t/cm2*8cm2=173，
安全系数k=173/146.8=1.2，故安全。
最大变形：f=2.2mm<[f]＝L/400=1500/400=4mm（满足）。
稳定验算：该三角架失稳的临界临界荷载系数为1.45*103>>6，故该三角架稳定满足规范要求。
反力架安装时，必须按照规范要求保证焊缝的质量，安排专门人员检查焊缝的长度、宽度及厚度。同时，反力架的平整度也要满足要求，防止预压过程反力架偏心受力。
图4 反力架安装图
2.2 液压千斤顶及测量观测点布置
本工程采用YDC-5000型液压千斤顶进行挂篮预压，油泵配置红旗牌0.4级精密压力表。500t千斤顶放在顺桥向上距离0#块节段线1.5m的组合分配梁上，组合分配梁由12米长的双拼40工字钢组成，千斤顶与反力架之间也横向布置一根12米长双拼40工字钢梁，总宽度大于千斤顶的直径，并保证底模平台受力中心位置距0#块节段线1.5m。每个三角架下面布置1个500t千斤顶，每端挂篮3个千斤顶，总共布置6个500t千斤顶进行挂篮预压。
图5 挂篮预压千斤顶布置图
挂篮预压前，在前下横梁、前上横梁及后锚处分别均匀布置3个变形测量点，测量点应布置于三个腹板所对应的范围内。每端挂篮布置9个变形测量点，两头共布置18个测量观测点。
图6 挂篮预压变形测量点布置图
2.3 千斤顶挂篮预压施工
2.3.1 挂篮预压施工工艺流程
图7 挂篮预压施工工艺流程图
2.3.2 预压加载过程
阿蓬江特大桥主桥刚构连续梁最大节段为1#块，其总重量410t，按1.2倍施工荷载对挂篮进行预压。
（1）加载过程分四级：0～ 50%～ 75% ～ 100%～ 120%
（2）第一级加载：0 ～ 50%
第一级加载为50%，重205t。
此时为加载至箱梁施工荷载的50%，进行测量记录，观察挂篮受力情况。
（3）第二级加载：50% ～ 75%
第二级加载至75%，总重307.5t。
此时为加载至箱梁施工荷载的75%，进行测量记录，观察挂篮受力情况。
（4）第三级加载：75% ～ 100%；
第三级加载为100%，总重410t。进行测量记录，观察挂篮受力情况。
（5）第四级加载：100% ～ 120%；
第四级加载为120%，总重492t。进行测量记录，观察挂篮受力情况。
每级荷载由三个500t千斤顶同时施加，平均分担，换算成各自油压表读数进行控制。前三级加载完毕分别持荷30min后进行变形测量，最后一级加载完毕持荷60min后进行变形测量。全部加载完毕后，每隔1h测量一次每个测点变形值，连续预压4h，当最后测量时间段的两次变形量之差小于2mm时即可结束。
图8 挂篮预压施工沉降观测
2.3.3 卸载过程
变形稳定后，即可卸载预压荷载，卸载过程是加载程序的逆过程，即按120%→100%→75%→50%→0分级卸载。卸载过程要求左右对称卸载。要均匀依次卸载，防止突然释荷的冲击，并妥善放置以免影响正常施工。按分级加载的相同重量逐级卸载并测量各级卸载后的变形量。
当设计预压荷载全部加完，卸荷后，再测定各测点的高程，统计分析测量结果，确定预压弹性变形值及非弹性变形值，与理论值相比较，建立档案资料，为各节段挂篮施工时底模平台的预拱度值计算提供依据。根据沉降观测数据，计算各点有关变形值：
总变形 = 加载稳定后读数 - 初始状态读数
非弹性变形 = 卸载后读数 - 初始状态读数
弹性变形 = 总变形 - 非弹性变形。
2.3.4 千斤顶挂篮预压的效果
阿蓬江特大桥15#墩挂篮预压施工花费了2天时间，最终挂篮非弹性变形为4.9mm，弹性变形为19.1mm；而14#墩挂篮预压花费了1.5天时间，最终挂篮非弹性变形为5.6mm，弹性变形为19.8mm。两个主墩挂篮预压均满足规范要求的“挂篮允许最大变形不大于20mm”的规定。挂篮预压过程未出现任何异常情况，安全可靠，操作方便。
3 质量控制
3.1 预压前准备工作
（1）挂篮预压施工前必须全面检查挂篮各构件连接是否紧固，尤其是后锚系统和前后横梁吊杆是否上双螺帽并拧紧，各个部件安装是否准确到位，金属结构有无损伤变形，各焊缝检测是否满足设计规范的要求。
（2）预压之前必须对所有油表及千斤顶进行标定，根据试验荷载等级计算出油表读数；且在预压前对千斤顶、油压表及油泵的
设备状况进行检查，保证预压过程中设备不出现故障；宜有备用的千斤顶及油泵，以备不时之需。
（3）千斤顶上下的组合分配梁及反力架牛腿受力处的型钢翼缘板必须进行加固，防止由于集中荷载过大导致翼缘板发生严重变形，本工程采用[10槽钢对翼缘板进行焊接加固。
（4）对相关人员进行安全技术交底，使现场管理人员及操作人员明确挂篮预压的目的，预压施工的质量控制要点及注意事项。
3.2 预压过程控制
（1）加载时，必须按照事先计算好的油泵读数分级加载，油泵必须平稳缓慢供油，基本做到匀速加载，遇到特殊情况立即停止加载。在加载过程中，要求详细记录加载时间、吨位及位置，要对称加载；并及时通知测量组作现场跟踪观测，每级加载完后还需记录每个千斤顶的活塞伸出量，未经沉降观测不能进行下一级加载。
（2）预压全过程中，专人统一组织，统一指挥，要有专业技术人员及负责人在现场协调。每台油泵固定一名操作人员，分工明确，责任到人。
（3）每完成一级加载应暂停一段时间，进行观测，并对挂蓝进行检查，发现异常情况应及时停止加载，及时分析，采取相应措施。
（4）墩身底下挂篮影响范围内，拉警戒带提示非相关人员禁止入内，安排人员巡视，以防有高空落物发生危险。
4 千斤顶挂篮预压工艺与传统预压工艺的比较
我公司承建的新建黔张常铁路黔江河特大桥，全桥长1569.14m，其中主桥为（78+130+78）m连续刚构体系，35#主墩墩高89m，36#主墩墩高107m。刚构连续梁采用悬臂浇筑工艺，采用菱形挂篮施工，其最重梁段为3号（3’）梁段，重量约225.78t。黔江河特大桥挂篮采用混凝土预制块进行预压，共花费6天时间；而阿蓬江特大桥采用液压千斤顶进行挂篮预压，在荷载远大于黔江河特大桥的情况下，挂篮预压施工花费的时间远小于黔江河特大桥，工效得到了极大地提高。
采用千斤顶反力架的进行挂篮预压，相对于传统的沙袋堆载、水箱预压及混凝土预制块预压等方法，首先是大大提高了挂篮预压施工的效率，缩短了工期，保证了预压数据免受环境影响。第二是降低了成本，减少了人工的投入，反力架材料可以采用现场既有材料进行加工，而千斤顶及油泵也均是现成的。第三是安全性高，预压载荷是通过油泵控制的，挂篮出现异常时，可以快速卸载，避免发生安全事故。
5 结语
阿蓬江特大桥作为我公司承建的第一座铁路超高墩矮塔斜拉桥，也是新建黔张常铁路的控制性工程，得到了广泛的关注和极大的重视。本工程主墩挂篮采用了千斤顶反力架预压工艺，相比于传统的挂篮预压工艺工效得到了很大的提高，在阿蓬江特大桥工期异常紧张的情况下意义重大；而新工艺也节约了施工成本，更加安全可靠。我们在本工程施工中积累的一点经验，希望对以后类似工程有所助益。
参考文献
［1］TZ324-2010，铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南［S］.北京：中国铁道出版社，2010.
［2］汪微.利用千斤顶进行预压方案的设计与施工［J］.科学之友，2010，05：31-34.
论文作者:王丽莉,葛炯
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第22期
论文发表时间:2018/2/26
标签：挂篮论文; 预压论文; 千斤顶论文; 加载论文; 荷载论文; 大桥论文; 测量论文; 《建筑科技》2017年第22期论文;