中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070
摘要：现浇梁与结构件的连接相对可靠、结构整体性能较好，并且能处理各种结构较为复杂的桥梁构造，经常被应用于特殊跨度、变截面桥梁、规模较小、场地受限无法在梁场集中预制或采用预制不经济的工程当中。支架搭设完成后，支架预压是梁体混凝土现浇之前必不可少的重要程序之一。
关键词：现浇梁；支架；预压；梁柱式支架；
[引言]支架预压不仅是对结构自身稳定性和地基基础承载力的检验，同时可消除支架结构的非弹性变形，掌握支架结构弹性变形特征及基础沉降情况，并能模拟现浇梁混凝土浇筑过程底模板高程变化从而掌握底模板安装的预拱度值，保证现浇梁工后线性位置正确。因此支架预压是支架现浇法梁体施工必不可少的重要程序之一。本文通过应用案例，总结支架预压的施工方法，为同类型施工项目提供参考。
1工程概况
新建铁路西成客专XCZQ-3标二工区菜子坪特大桥位于陕西省安康市宁陕县境内，起讫里程DgK100+378.99～DgK101+412.59，全长1033.6m。
菜子坪特大桥2号梁分布于主线7#墩~22#墩之间，共计28片，设计为支架现浇32m双线等宽简支箱梁。预应力钢束采用双端同步张拉，并左右对称进行。设计为后张法预应力混凝土单箱单室简支梁，梁长32.6m，梁体砼设计强度C50，封锚采用强度等级C50 的无收缩混凝土，箱梁顶宽10.30m，底宽为5.90m，翼板宽度为1.586m，梁高2.635m，箱梁顶板厚28.5cm，底板厚为28cm，腹板厚为45cm。
2号梁全部确定采用钢管贝雷支架方案，每跨梁支立四排支墩，边支墩两排支立在承台上，中支墩为两排，中支墩基础采用条形基础，钢管柱采用φ530×10mm螺旋管。钢管柱上部至梁底依次为沙筒、支撑垫石、双I36b工字钢、贝雷梁，贝雷梁上设置I12工字钢分配梁，间距按0.5m布置。支架布置图见图1-1。
图1-1 2#梁现浇支架布置形式
2试验目的与准备
2.1试验目的
⑴支架进行预压，以检验结构的承载能力和稳定性、消除其非弹性变形、观测结构弹性变形及基础沉降情况。
⑵为了初步掌握现浇箱梁施工过程中以及施工完成后支架的挠度和刚度，在现浇箱梁施工前的起始跨进行堆载模拟试验，堆载过程中使用预压块代替施工荷载进行。
⑶通过其规律来指导支架施工中模板的预拱度值等施工参数。
2.2试验地点及试验方法
试验地点：西成客专3标菜子坪特大桥。
试验方法：模拟该孔箱梁的现浇过程，进行实际加载，以验证并得出其承载能力。按照对称、分层、分级的原则进行加载及卸载。同时按照技术规程要求对支架进行竖直和水平位移监测。每级加载完毕1h后进行支架的变形观测，每6h观测一次变形值，以最后两次沉落量观测平均值之差不大于2mm时，即可终止预压卸载。
⑴设计荷载：32.6 m简支箱梁设计砼：286.8 m3，梁体钢筋混凝土γ=26.5kN/ m3，支架结构活载取（施工人员、材料及施工机具；振捣混凝土时产生的荷载；浇筑混凝土时产生的冲击荷载）7kN/m2，模板总重量65t；
⑵该支架的预压跨度为29m，支架承受总重量：
G总＝231.3m3×2.65t/ m3＋58 t＋10.3m×29m×0.7kN/m2≈880t。
⑶预压前支架情况：已铺设底模板30m×5.4m，共17.4t。
⑷施加荷载的大小及顺序考虑了箱梁内模板拼装，混凝土浇筑的施工流程等因素（如施工人员的重量，大小型施工器具的放置等）的影响。
综合考虑了以上各种因素，根据技术规程要求，预压荷载系数为110%，即基准载荷为880吨。用混凝土预压块模拟混凝土箱梁的重量分布，分别按528吨（60%）、880吨（100%）、968吨（110%），对支架分级加载试验，测量各测点的标高值及位移量。用预压前、预压期、稳定期、卸载后的标高观测值，算出支架总下沉值（预压前-稳定期），计算弹性变形量（卸载后-稳定期）和非弹性变形量（预压前-卸载后）。
2.3设备与物资
设备与物资见下表2-1。
表2-1 支架预压设备与物资配备表
人员组支架指甲预压由桥梁架子队队长总调度并负责重物组织及重物的装卸；技术、测量、安全质量、物资设备等部门协同完成其它事项；监理督导，共同成立试验指导小组。另外配有联系人、协调员和现场指挥共4人；4名装吊工负责支架本身安全；2名应急人员和4名测量工程师；后勤人员及小工若干。
3试验前的检查
预压前需要对现浇支架进行检查和验收，检查支架各构件联接是否紧固，机构装配是否精确和灵活，金属结构有无变形，各焊缝检测满足设计规范的要求；支架连接是否正确、安全；螺旋管垂直度是否符合规范要求；即完全模拟浇注状态进行全面检查，全面检查合格后方能进行试验工作。
4支架预压流程
4.1支架预压的原理
从预压加载开始直至预压完成分阶段进行，具体可分以下四阶段：
第一阶段从预压加载开始直至加载完成的过程中，支架主梁非弹性变形及弹性变形（杆件本身的弹性变形）就基本完成。各测点的弹性、非弹性变形之和=各测点的原始标高-这个阶段各观测点实测加载后标高
第二阶段：支架主梁变形稳定后，即可卸除预压荷载，卸载过程是加载程序的逆过程，各测点的弹性变形量= 卸载完成后实测各观测点标高-卸载前各观测点实测标高。
第三阶段：采用统计法分析各阶段观测值，剔除个别值，找出观测值的规律性。计算支架的弹性、非弹性变形量：
模架的非弹性变形ΔL塑＝预压前标高－卸载后标高
模架的弹性变形ΔL弹＝卸载后标高－卸载前标高
模架的总沉降值ΔL总＝预压前标高－卸载前标高
4.2测点布置
在堆载试验开始前，分别在条形基础、底模、分配梁布设观测点。梁柱式支架测点布设原则：监测断面应设置在预压区域的支墩和纵梁跨中位置；支墩的基础、横梁顶面和纵梁跨中应对称梁体中心线各布置5个以上监测点，监测点布设横断面见图4-1。
图4-1 支架预压测点布置示意图
⑴在底模及分配梁上顺梁体纵向设5个断面（贝雷片两端两个、1/4跨中一个、3/4跨中一个、跨中一个），每个断面5个观测点，共25个测点，观测支架的沉落量。
⑵在分配梁上顺梁体纵向设5个断面（贝雷片两端两个、1/4跨中一个、3/4跨中一个、跨中一个），每个断面2个观测点，共10个测点，观测支架的纵横向位移量。
⑶在钢管立柱基础上分别设4个测点，共12个测点，观测其基础沉降变化。
以上共设测点47个，观测时由一台全站仪测量其支架的平面位移，支架的沉降及条形基础的沉降采用水准仪观测，同一仪器测量、同一测量人读数。每次观测都要对上述测定的标高及坐标进行测量记录，保存好原始数据，以备复查，测量精确度和读数误差为±1mm。
4.3荷载布设
按梁体截面形式计算梁体翼缘板、腹板及箱体部分（顶板和底板部分）的梁体自重荷载分布值，并按计算结果分部位布设预压块。见表4-1梁体不同截面砼体积汇总表。
表4-1梁体不同截面砼体积汇总表
4.3.1荷载布设
箱梁设计砼：32.6 m简支箱梁设计砼：286.8 m3，梁体钢筋混凝土容重γ=26.5kN/ m3，支架结构活载取（施工人员、材料及施工机具；振捣混凝土时产生的荷载；浇筑混凝土时产生的冲击荷载）7kN/m2，模板总重量65t，箱梁不同截面重量的计算：
⑴第一、四段箱梁（变截面），长度：1.8m
单侧翼缘板重量：
G翼=1.154 m3×2.65t/m3+0.474t+0.7t/m2×1.34m×1.8m=5.22t
单侧腹板重量：
G腹=4.756 m3×2.65t/m3+0.797t+0.7t/m2×1.84m×1.8m =15.719t
1/2顶底板重量：
G箱=2.8 m3×2.65t/m3+0.524t+0.7t/m2×1.97m×1.8m =10.426t
⑵第二、三段箱梁，长度：12.7 m
单侧翼缘板重量：
G翼=8.143 m3×2.65t/m3+3.345t+0.7t/m2×1.34m×12.7m=36.837t
单侧腹板重量：
G腹=23.662 m3×2.65t/m3+4.797t+0.7t/m2×1.4m×12.7m =79.947t
1/2顶底板重量：
G箱=17.322 m3×2.65t/m3+4.519t+0.7t/m2×2.41m×12.7m =71.847t
梁体分段荷载示意图见图4-2。
图4-3 60%荷载加载示意图
此时为加载至箱梁施工荷载状态的60%，进行测量记录，观察支架受力的情况。加载完成1h后进行支架的观测，间隔6h检测记录各测点的位移量，当相邻两次监测位移平均值之差不大于2mm时，方可以进行第二级加载。
⑵二级加载为100%，即加载预压块105块，加载总重为880t。预压块布置图如图4-4所示。
图4-5 110%荷载加载图
此时为加载至箱梁施工荷载状态的110%，间隔6h监测记录各监测点的位移量，当连续12h监测位移平均值之差不大于2mm时，方可卸除预压荷载。
4.3.3加载注意事项
⑴对各个压重载荷必须认真称计算和记录，由专人负责。
⑵所有压重载荷应提前准备至方便起吊运输的地方。
⑶在加载过程中，要求详细记录加载时间、吨位及位置，要及时通知测量组作现场跟踪观测。未经观测不能进行下一级荷载。进行观测，并对支架进行检查，发现异常情况应及时停止加载，及时分析，采取相应措施。如果实测值与理论值相差太大应分析原因后再确定下一步方案。
⑷加载全过程中，要统一组织，统一指挥，要有专业技术人员及负责人在现场协调。
⑸每加载一级都要测试所有标记点的数据。如发现局部变形过大时停止加载，对体系进行补强后方可继续加载。卸载时每级卸载均待观察完成并做好记录后再卸至下一级荷载，测量记录支架的弹性恢复情况。所有测量记录资料要求当天上报试验指导小组，现场发现异常问题要及时汇报。
4.4卸载
支架变形稳定后，即可卸除预压荷载，卸载过程是加载程序的逆过程。卸载过程要求左右对称卸载，左右对称吊装，预压块的卸载从一端向另外一端分层卸载。总之要均匀依次卸载，防止突然释荷的冲击，并妥善放置重物以免影响正常施工。
5结语
根据对支架承载能力进行的分析计算，对该支架进行现场加载实验。在实际荷载工况下，观测支架及底模板指定截面的变形，消除非弹性变形，测定弹性变形，为施工时设置预拱度提供依据。预压工作完毕后，将出具“预压成果报告”，测量得出弹性变形数据。
参考文献
1《高速铁路桥涵工程施工技术指南》铁建设〔2010〕241号；
2《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010）；
3《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）；
4《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110-2011）；
5王官磊 李斌.现浇混凝土箱梁支架预压技术[J].建材世界，2010，2（31）：67
论文作者:刘瑞丰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/11
标签：预压论文; 支架论文; 荷载论文; 加载论文; 标高论文; 弹性论文; 混凝土论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;