深水库区大桥主梁0号块托架反力架预压技术运用

周云

中国葛洲坝集团路桥工程有限公司 湖北宜昌 443000

摘要： 本文通过介绍福建永定龙湖大桥主梁0号块托架预压过程中，在施工便桥无法到达主墩，传统预压材料转运不便的的情况下，如何成功采用反力架完成托架预压的案例。通过在龙湖大桥的成功实践，该技术可在以后类似桥梁主梁0#块托架预压时起借鉴参考作用。

关键词：反力架、托架预压、深水库区、千斤顶

一、引言

预应力连续（刚构）桥常采用在墩身上搭设托架，作为主梁0#块施工平台，为了验证托架的结构安全，消除结构非弹性变形量，测量出托架的弹性变形量，需要对托架进行预压，常规预压方法采用堆载法预压，使用沙袋、预制混凝土块及钢筋等物件堆载在平台上模拟平台承受的荷载。本项目龙湖大桥主墩位于深水水中，若采用常规堆载预压，需要经过多次转运堆载材料，且平台空间较窄，材料码放高度大，安全隐患大，故采用了一种反力架结构，利用千斤顶模拟荷载实施预压。

二、工程概况

龙湖大桥位于福建永定棉花滩水库内，主桥上部结构为70m+120m+70m现浇预应力钢筋混凝土矮塔斜拉桥，全桥长454m，桥面总宽23m。主梁0号块长10m（悬臂段长2m），顶宽23m（包括翼板），顶板悬臂长度4m，底宽为15m，高4.68m，主梁为C55混凝土结构，单个0#块砼量551.17 m³，0#块悬臂段梁体混凝土体积单侧72.2m³，翼板单侧22.4m³。

龙湖大桥4#、5#主墩处水深超过60m，施工栈桥无法连接至主墩，只能采用浮桥作为人员和泵管通道，库区内无大型船舶，采用浮箱拼装成运输船转运施工材料。施工布置图见图1。

图1 龙湖大桥0#块施工布置图

施工托架采用45工字钢挑梁及32工字钢斜撑组成的牛腿为承重结构，上设卸落装置、HN500*200型钢承重梁、钢模板底模等，详见图2。单侧托架需施加荷载2800KN，荷载施加区域15m*2m，传统堆载法预压常见堆载物沙袋、钢筋因场地狭小而不适用。若采用预制混凝土块则单个主墩托架需要1m³混凝土块共计234块，需从预制场转运至钢栈桥码头，在码头上吊装至运输船，再由主墩塔吊逐块吊至托架上，全过程需占用码头和起吊设备较长时间。通过对比，决定采用反力架法实施预压。

图2 0#块托架结构示意图

三、反力架预压原理

3.1 反力架结构设计

托架平台顺桥向双侧对应腹板位置各设置1个预压点，共8个预压点，分两次进行预压。每个预压点设置1个三角反力架，单侧采用4个反力架预压。

单个反力架桁架片由横梁、竖梁、斜撑组成。横梁为HN606*201H型钢，长4m，竖梁及斜撑均为32工字钢。锚定由2根锚杆及扁担梁构成，扁担梁由双拼32b槽钢制作，锚杆利用0#块的现有（或预埋）竖向预应力筋，结构示意详见图3。

在利用0#块的现有竖向预应力筋作为锚杆时，注意不要刮伤锚杆，预压完成后，重新接长波纹管要注意接头的密封，防止漏浆。

图3 反力架结构示意图

图4 反力架工作示意图

3.2反力架工作原理

反力架前支点设置1个液压千斤顶，后部设置1个支撑墩，中部通过φ32精轧螺纹钢锚固在墩身混凝土内。通过油泵控制液压千斤顶上顶三角架，三角架被锚固，反作用力传导至0#托架，故模拟出托架受压状况，详见图4。

3.3 受力验算

0#块悬臂段梁体混凝土体积单侧72.2m³，双侧144.4m³；翼板单侧22.4m³，双侧44.8m³。单侧托架预压的荷载组合如下：

悬臂段混凝土荷载1877.2KN；

翼板荷载582.4KN；

内模荷载取160KN；

单侧托架底板承受总荷载2666.9KN,预压荷载值取总荷载的1.05倍，为2800KN。

1、确定千斤顶型号

单侧托架设置4组反力架、4个千斤顶，单个千斤需要施加的压力为700KN,故千斤顶大于100t即可。

2、锚杆受力验算。

锚杆采用φ32高强度精轧螺纹钢筋，抗拉强度标准fpk=930MPa,

单根锚杆承重的拉力

单根锚杆正应力 满足要求。

3、反力架结构验算

使用结构力学求解器软件，计算结果如下：

最大弯矩位于底梁上，M=517.725KN·m;

最大剪力位于底梁上，V=730.93KN;

最大变形量位于梁端，变形量3mm。

最大正应力 满足要求!

最大剪应力应力 满足要求!

四、预压实施过程

1、三角反力架在钢筋厂拼装、焊接成型，整体吊装至墩顶。

2、将三角架穿入箱梁预埋精轧螺纹钢，注意对精轧螺纹钢的保护，不可刮伤。调整反力架的位置，使前支点落在千斤顶上方，后支点放置在承重墩上（使用短型钢纵横码砌而成），左右侧用手拉葫芦临时固定，

3、穿入扁担梁，拧紧精轧螺纹钢的螺帽，注意保持反力架的水平和垂直度，避免锚杆受剪力。

4、启动油泵，液压千斤顶开始加载，加载分阶段进行，分别为支架总荷载的25%、50%、75%、100%、105%，达到每一阶段压力后持荷15min，在每个托架上方的底板上设置1个观测点，每阶段预压后及时测量各观测点标高，做好记录。终荷载持荷1小时后启动油泵回油，对千斤顶进行卸载，待卸载完成后测量各观测点高程，计算托架系统弹性和非弹性变形量，整理预压结果。

5、预压可以单侧进行，也可两侧同时进行，根据现场的资源配备情况决定。

图5 反力架预压实施过程

五、经济分析对比

在反力架预压实施过程中，两个主墩主梁0#块托架预压共花费4天时间，若采用堆载法预压，预计需要15天。反力架预压除三角架需制作外，其余型钢、千斤顶等均为现有材料和机具，传统混凝土块堆载法预压则需提前进行预制。大桥投入主要租赁设备有：7520-16D型塔吊1台（8.5万元/月）、5510-6G型塔吊2台（2*2.3万元/月）、25t汽车吊1台（2.5万元/月）、平板运输车（0.8万元/月），施工期间职工及作业人员按100人计算，人均费用350元/天。两种预压方法经济对比结果见表1。

表1 反力架预压法相对传统堆载法预压经济对比表

项目	工程量	材料制作费 （万元）	设备费 （万元）	人工费 （万元）	合计费用 （万元）
混凝土块堆载法	234方C20砼	20.12	8.2	52.5	80.82
反力架预压法	4.82t钢材	4.1	2.19	14	20.29
节约费用合计					60.53

六、结语

反力架结构简单，轻巧，材料转运时间短，预压周期短，相对于传统堆载预压法减少了成本，节约了关键线路工期，并且大大减少了吊装安全风险，具有良好的经济效益和社会效益，可以替代传统堆载预压方法。

参考文献：

[1] 孙江宁. 高墩空中三角支架及千斤顶反力法预压[J].科技信息,2011,(32).169,172

[2].田伟. 高墩连续刚构梁0#块托架反力架同步预压技术研究[J].铁道建筑技术.2018,(z1).86-90

作者简介：周云（1984— ），男，湖北随州人，工程师，从事公路桥梁施工。