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摘要：本文研究了采用预应力钢绞线对?江河特大桥连续刚构0号块托架预应力张拉预压施工技术，阐述了承台预埋件、托架安装、测量点布设、预压构件的安装等各工序施工要点，为快速、简洁、经济、安全的完成高墩、大吨位悬臂浇筑桥梁托架预压施工提供一种新工艺。
关键字： 预应力张拉；托架；安装；预压
前言
近几年来随着我国经济建设的快速发展,对交通行业的需求日益高涨,新建高速公路、高速铁路日趋增多,由于地形地貌的限制，连续梁、连续刚构桥在桥梁设计中普遍应用，0号块施工预压不可避免，传统堆载预压方法施工周期长，耗费人力、物力、财力较大，探索一种新工艺进行预压势在必行。
本文结合?江河特大桥工程实例,探索预应力张拉预压施工承台预埋件设计、托架安装、测量点布设、张拉构件安装等施工工艺进行详细阐述。
1工程概况
本工程为成都经济区环线高速公路蒲江至都江堰段，?江河特大桥起讫点桩号为K337+983.5～K338+252.5，桥梁总长269m（含搭板）桥面宽度33.5m,全桥共分左右幅2联：跨径布置依次为3×40m+40m+60m+40m，上部结构采用3×40m预应力混凝土后张简支T梁桥面连续+（40+60+40）m预应力混凝土悬臂浇筑连续刚构。下部结构其中：桥台采用柱式台，4号、5号为连续刚构主墩采用板式花瓶墩，墩高43.5m，其余采用柱式墩,基础均采用桩基础。本桥40m+60m+40m连续刚构0号块采用托架现浇，节段采用挂篮悬浇，0号块长12m,墩顶处梁高3.5m,底板宽10.7m,顶板宽16.7m，翼缘板宽3m，0号块悬臂部分长4.8m，经过计算混凝土重量为153.4吨，预压重量为总荷载的1.2倍，采用预应力张拉分4级进行逐级预压。
图1 桥型布置立面图（单位：cm）
2预应力张拉预压基本原理
预应力张拉预压采用模拟悬臂端混凝土容重及施工人员、临时机具、振捣混凝土时产生的荷载等恒载及活载组合作用下对托架的垂直、水平作用力，通过在承台预埋预应力钢绞线P锚作为固定端，出承台后用钢绞线连接器对钢绞线接长，在托架横梁上安装预压构件，作为张拉端，通过张拉力对预压构件、横梁、纵梁、斜撑的力的传递，对托架弹性变形的消除达到托架预压的目的。
3施工工艺
图2 施工工艺流程图
3.1承台预埋件施工
根据荷载组合采用有限元软件MIDAS FEA有限元分析软件进行建模分析，采用实体单元模拟承台，共建立单元261580个。荷载采用面压力进行加载。其中预埋锚具垫板直径为17cm，在进行0号块托架预压时，钢绞线内拉力最大，其中最大拉力为761KN，换算为均布压力荷载为33.5MPa，承台上方为墩柱竖向压力荷载，经整体模型计算，墩柱传来的竖向力为18410KN，换算为均布压力荷载为1.1MPa。拟定预埋件埋置深度为1.0m,在承台大小里程侧各埋3组，每组5根钢绞线。
根据计算结果，当承台预埋件埋深为1m时，承台顶面最大拉应力为0.14MPa，沿预埋件与承台接触面作剖分面，该剖分面上最大拉应力为0.36MPa，C30混凝土抗拉强度标准值ftk=2.01MPa，该工况下，混凝土拉应力未超过抗拉强度标准值，满足要求。
图3 承台预埋件布置图（单位：cm）
图4 承台预埋件细部图（单位：cm）
图5 承台预埋件施工
图6 钢绞线连接器
3.2托架施工
⑴0号块托架设计
托架设计采用三角形，由纵向分配梁、横向分配梁、主纵梁、斜杆、承剪工字钢及墩身预埋件组成,纵向分配梁采用I16工字钢，腹板下间距为30cm，空室下间距为60cm，翼缘板下间距为150cm,横纵向分配梁采用I45工字钢，0号块两侧采用双拼，其余部分为单I45工字钢，间距90cm。托架主纵梁设在0号块底板下1.6m位置共5道，中纵1道，边纵梁4道，纵梁采用双[32a对扣，双[25a槽钢加强，每80cm设一道连接板，中纵梁与边纵梁间距2.8m，边纵梁间距1.0m,斜撑设在底板下4.5m位置共5道，中间斜撑采用[32a槽钢背扣，双[25a槽钢加强，边斜托采用双[36a槽钢背扣，双[28a槽钢加强，斜撑间距与主纵梁相同。墩身预埋件设在墩身两侧，在墩身施工时设置精轧螺纹钢对拉预埋板件。上预埋板件尺寸为50×54cm，下预埋板件尺寸为58×54cm，两侧预埋板件连接采用Φ32精轧螺纹对拉并在预埋板件下方设两道Ⅰ32b承剪工字钢。斜杆与纵梁、纵梁与预埋钢板、斜杆与预埋钢板之间采用Φ98mm48#钢销连接。
⑵0号块托架安装
托架的安装采取在地面分片拼组完成后、利用塔吊分片吊装的方案进行安装。
首先在支立墩身模板时将提前加工好的承剪工字钢和预埋板件等埋入墩身模板预留孔中，并采用与设计尺寸相同的杆件将承剪工字钢和预埋板件联接为一整体，以确保其位置、标高的准确度，减小安装误差。等墩身模板拆除后，再利用塔吊先安装纵梁与斜托，再安装横分配梁及底模桁架。
等各拼装件安装完成后，测量其顶面高程，并通过测得的高程反算距箱梁底板的高差，然后按照测得的高差制作卸落钢块，先布置分配梁，等分配梁布置完成后设置卸落块，在卸落块上安装箱梁底模，完成0号块托架施工作业平台的安装。
图6 托架侧面图
图7 托架立面图
图8 托架平面图
3.3托架预压
⑴预压荷载的确定
通过计算确定，预压荷载N1由5根Φ15.2钢绞线组成，N2由2根Φ15.2钢绞线组成，N3由3根Φ15.2钢绞线组成，N4由5根Φ15.2钢绞线组成，其中N2、N3在连接点B处合为一束；N1张拉力为761KN,N2张拉力为300KN,N3张拉力为300KN,N4张拉力为761KN。
图9 钢束正面布置图
图10钢束立面布置图
⑵预压的测点布置
在悬出部分托架上共布置观测点12个，观测点依次布置在悬浇段横桥向在横断面底板两侧和中部三点进行观测，每个悬出梁段布置6各观测点，观测点具体位置见下图。在预压前对纵横梁标高观测一次，第一、二、三、四级加载后半小时进行观测。
图11观测点平面布置图
⑶张拉构件的安装
张拉加载梁采用3cm厚Q235钢板焊接成长98cm×宽30cm×高30cm张拉加载梁，中间开100mm 孔穿钢绞线，钢绞线在承台顶用钢绞线连接器进行连接。
图12 张拉加载梁大样图
⑷预压步骤
同步使用8台液压千斤顶型号规格为DS-10，可测量范围为500—10000KN，分30%、60%、90%、120%四级预压，各级持荷时间为1小时，终极荷载持荷时间为24小时，加载时4台油顶必须同步加载，即墩身两侧各1个控制台控制4台油顶，2个控制台同时启动，每个控制台对应得4台油顶同步加载。
⑸高程测量数据记录及托架稳定判断
预压前在墩顶设置精确水准点，预压过程中采用水准仪进行高程观测，加载前先测量各测点的顶面高程H1值和水准点的高程J1值，将荷载加载至30%时测量各测点的顶面高程H2值，持荷1小时后，将荷载加载至60%测量各测点的顶面高程H3值，持荷1小时后，将荷载加载至90%测量各测点的顶面高程H4值，持荷1小时后，将荷载加载至120%测量的各测点顶面高程H5值及基础高程J2值，持荷24小时。加载结束后24小时内每6小时测量各测点顶面高程H6，判断托架稳定的依据以加载结束后24小时内最后两次各测点测量数据差值不大于2mm为准，方可卸载，卸载完毕后，再测量一次各点高程H7。
⑹根据测量成果进行资料整理分析，确定0号块托架系统的弹性变形值和非弹性变形值。
托架在荷载作用下的弹性压缩值：δ1=H7-H6
托架在荷载作用下的非弹性压缩值：δ2：H1-H6
预拱度δ=δ1+δ2
卸载完成后，检查纵横梁支架沉降变形情况，同时调整模板的高程和平整度，使各点高程同时满足设计和平整度的要求。同时符合预压前后弹性变形的要求。由梁的挠度和托架的弹性变形值之和所计算出的预拱度，为预拱度的最高值。其它各点的预拱度，按以中间点为最高值，以梁的两端点为零点，根据二次抛物线进行分配设置。
δX=4δ·x·(L-x)/L2
δX –距左支点x的预拱度值；
L-跨长；
x-距左支点的距离；
0号块托架预压前，按照设计标高对托架支撑各杆件高程进行调整(第一次测量)，确保支撑各杆件能够均匀受力；通过预压，能够消除托架支撑各杆件在预压荷载作用下的塑性变形和托架支撑杆件的间隙等非弹性变形。通过托架预压计算预拱度值，作为调整梁底高程的依据：梁底高程=设计梁底高程+设计预留拱度。
图11 预拱度设置曲线图
⑺托架预压的结果
通过对预压数据的研究分析，通过施加预应力过程主要消除托架的弹性变形，卸载过程中托架的高程变化为非弹性变形，消除托架的弹性变形为5mm,非弹性变形为1mm,达到了预压目的，梁体施工时梁底标高=设计梁底标高+设计预留拱度。
4结语
江河特大桥40m+60m+40m连续刚构0号块通过研究创新，提出张拉预压施工技术，通过在承台预埋P锚及钢绞线作为固定端，采用钢绞线连接器在承台外对钢绞线进行连接，在横梁上安装张拉加载梁通过张拉施加预应力，对托架进行预压消除弹性变形，本文对施工工艺的各环节进行了详细的描述，与传统的堆载预压相比，在缩短预压周期，节省施工成本方面取得了很大的提升，是是一种高效、经济实用的施工工艺，为今后类似工程提供了经验总结，值得推广应用。
参考文献:
[1] 《?江河特大桥40+60+40m连续刚构施工图设计》,2017.6.
[2] 《公路桥涵施工技术规范》.（JTG/T F50-2011）.
[3] 《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）.
[4] 《钢结构设计规范》.（GB 50017-2003）.
[5] 《桥梁施工结构设计指南》.（MBEC3002-2012）.
论文作者:朱奇英
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/15
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