一、工程概况
某高速公路上的一座高墩大跨桥梁,桥孔为6×30+140+322+140+3×30m,其中主桥为三跨一联双塔双索面预应力混凝土边主梁斜拉桥,两岸引桥采用 30m 预应力混凝土T 梁,先简支后刚构。索塔为 H 型,高 190.397m,由塔座、塔柱、下横梁、上横梁等组成,该桥下横梁底面离承台顶面高度达 104.305m,主塔主梁在下横梁处固结,主塔下横梁是矩形预应力单箱室结构,长 27.5m,宽 6.1m,高6m~6.275m,中间 20.5m 为空心段,两端 3.5m 为实心段。主塔下横梁采用支架法现浇施工。下横梁 C50 混凝土共计 634m,分两次浇筑,第一次浇注 3m 高,混凝土 312.6m,第二次浇注剩余的部分,混凝土为 321.4m。由于下横梁混凝土自重达约 1500t,跨径又大,支架必须进行预压。下横梁两端 3.5m 范围及中间部分分别模拟混凝土荷载,按下横梁混凝土总重等载预压,以消除整个支架的非弹性变形,得出弹性变形,确定预拱度。
二、比较法选预压方案
现对几种预压方案进行比较,选出最好的预压方案。
1.堆载预压存在严重的问题
(1)堆载费时。在装砂袋的过程中,并且务必要使用预制混凝土砌块,那么在这样的情况下,不仅会浪费大量的时间,还会导致材料费大量耗损。(2)堆载重量太大。利用堆载方式在进行预压的过程中,通常需要实现准备数量众多的堆载物,同时还需要对于其他方面进行加工准备,所呈现出的工作量较大。(3)堆载预压安全性差。用砂袋或预制混凝土砌块预压,必须考虑吊框及吊环设计,堆放时还必须考虑放坡,必要时还得采用立模并设拉杆的方式,安全隐患较多。
2.反支点预压
(1)反支点预压的构思
其上锚固点所呈现出的压力,不能够超出支架自身所能够承载的压力;在对施工工序进行规划的过程中,尽可能的保证施工工序简单,促使施工投入量大幅度减少,确保施工的安全性;在支架上进行锚固点布置的过程中,务必要保证混凝土本身的荷载能够与其他方面保持较高程度的一致性,如此以来便能够达到对真实荷载进行模拟的效果;需要引起足够重视的是,在进行加载期间,务必要确保分层浇筑的状态能够较好的模拟出来,如此以来,便能够最大限度的保障分级对层加载的精确性,防止支架受到过大歪理的影响。
(2) 张拉钢筋预压
采用此方案,钢筋的安装及连接环节太多,接头连接必须牢固,接头出问题,预拉都得中断。钢筋在混凝土上的锚固可以解决,但在支架上的锚固位置不好固定,另外钢筋的允许应力较底,所需数量较大。
(3)钢绞线反支点预压
钢绞线下端直接锚于承台及塔座中,上端采用现成的夹片和锚具锚在分配梁上,所以锚固点设置简便牢靠。此方法成本低,操作简单,安全可靠,模拟加载效果好。经过比较,最终决定采用钢绞线反支点预压法。
三、反支点预压法流程
钢绞线反支点预压法预压法主要分十个工艺流程:预压荷载布点→安装分配梁→安装钢绞线→锚固钢绞线下端→等强并分级张拉钢绞线→持荷→卸载→确定预拱度。
1. 预压荷载布点 依据高墩大跨桥梁所实际呈现出的混凝土荷载特性,按照每一根钢筋绞线至少承载 15t 力量的标准来作为参考标准,并且把混凝土各个不同部位所呈现出的均布荷载能够转化成为多个集中力,并且完全作用在支架之上。同时,务必要严格的依据集中力来对于支点位置、跨中位置位置的弯矩力和实际混凝土所能够产生的剪力、弯矩等进行对比之后,再执行布载工作,并且要保证荷载计算精确。
2. 安装分配梁 使用塔吊的方式,来将已经预制完成的分配梁直接吊装到安装位置之上,而分配梁的设置工作,则可以将荷载采取科学合理的措施分配到起下部所存在的支架上。
3.安装钢绞线 严格按照长度计算之后,来对于钢绞线进行下料处理,两端必须要使用胶带进行包裹。当钢绞线盘束工作完成之后,使用塔吊将钢绞线吊装到安装支架之上,其单根钢绞线所呈现出的重量实际上只有 113kg,那么就可以直接通过人工的方式,将钢绞线顺着分配梁之上所存在的点位,来放置到承台位置,进而能够留出较为良好的锚固长度,而上端位置的锚固点,则可以通过主塔环的方式,来向相应的夹片以及预应力锚具加以分配,并且临时性的固定在分配梁之上。
4.锚固钢绞线下端 为了能够最大限度的保证钢绞线所呈现出的锚固力,那么在钢绞线的端头位置,就必须要采取索头体挤压的方式。当完成了索头体钢绞线挤压工作之后,便能够使用锚固剂来对于相应的密实孔洞采取填充措施,并且确保静待 3 天之后,才能够予以使用。
5. 张拉钢绞线 采用 4 台 25t 液压千斤顶在支架顶面从中间向两侧分三级对称张拉。第一级统一对称按 5t 进行张拉;张拉完后,第二级再张拉 5t,使钢铰线预拉力达到 10t;第三级拉 5t,使钢铰线共计达到15t 的预拉力。
6. 卸载 在持何完成 48 小时之后,支架基本上已经处于一个稳定的状态,这一过程已经可以将其卸载。卸载期间,同样需要使用 4 台液压形式的千斤顶在支架上顶面的两侧,向中间位置采取三段的对称方式进行卸载,但是务必要在每一段卸载之后,都进行变形观测。
7. 支架变形数据分析 张拉过程中,对统计的数据进行分析,确定分级张拉力与理论支架变形是否一致,以确保预压的安全性,同时可搜集预压数据,并最终确定出弹性变形量及非弹性变形量。
某高速公路上的一座高墩大跨桥梁,桥孔为6×30+140+322+140+3×30m,其中主桥为三跨一联双塔双索面预应力混凝土边主梁斜拉桥,两岸引桥采用 30m 预应力混凝土T 梁,先简支后刚构。索塔为 H 型,高 190.397m,由塔座、塔柱、下横梁、上横梁等组成,该桥下横梁底面离承台顶面高度达 104.305m,主塔主梁在下横梁处固结,主塔下横梁是矩形预应力单箱室结构,长 27.5m,宽 6.1m,高6m~6.275m,中间 20.5m 为空心段,两端 3.5m 为实心段。主塔下横梁采用支架法现浇施工。下横梁 C50 混凝土共计 634m,分两次浇筑,第一次浇注 3m 高,混凝土 312.6m,第二次浇注剩余的部分,混凝土为 321.4m。由于下横梁混凝土自重达约 1500t,跨径又大,支架必须进行预压。下横梁两端 3.5m 范围及中间部分分别模拟混凝土荷载,按下横梁混凝土总重等载预压,以消除整个支架的非弹性变形,得出弹性变形,确定预拱度。
二、比较法选预压方案
现对几种预压方案进行比较,选出最好的预压方案。
1.堆载预压存在严重的问题
(1)堆载费时。在装砂袋的过程中,并且务必要使用预制混凝土砌块,那么在这样的情况下,不仅会浪费大量的时间,还会导致材料费大量耗损。(2)堆载重量太大。利用堆载方式在进行预压的过程中,通常需要实现准备数量众多的堆载物,同时还需要对于其他方面进行加工准备,所呈现出的工作量较大。(3)堆载预压安全性差。用砂袋或预制混凝土砌块预压,必须考虑吊框及吊环设计,堆放时还必须考虑放坡,必要时还得采用立模并设拉杆的方式,安全隐患较多。
2.反支点预压
(1)反支点预压的构思
其上锚固点所呈现出的压力,不能够超出支架自身所能够承载的压力;在对施工工序进行规划的过程中,尽可能的保证施工工序简单,促使施工投入量大幅度减少,确保施工的安全性;在支架上进行锚固点布置的过程中,务必要保证混凝土本身的荷载能够与其他方面保持较高程度的一致性,如此以来便能够达到对真实荷载进行模拟的效果;需要引起足够重视的是,在进行加载期间,务必要确保分层浇筑的状态能够较好的模拟出来,如此以来,便能够最大限度的保障分级对层加载的精确性,防止支架受到过大歪理的影响。
(2) 张拉钢筋预压
采用此方案,钢筋的安装及连接环节太多,接头连接必须牢固,接头出问题,预拉都得中断。钢筋在混凝土上的锚固可以解决,但在支架上的锚固位置不好固定,另外钢筋的允许应力较底,所需数量较大。
(3)钢绞线反支点预压
钢绞线下端直接锚于承台及塔座中,上端采用现成的夹片和锚具锚在分配梁上,所以锚固点设置简便牢靠。此方法成本低,操作简单,安全可靠,模拟加载效果好。经过比较,最终决定采用钢绞线反支点预压法。
三、反支点预压法流程
钢绞线反支点预压法预压法主要分十个工艺流程:预压荷载布点→安装分配梁→安装钢绞线→锚固钢绞线下端→等强并分级张拉钢绞线→持荷→卸载→确定预拱度。
1. 预压荷载布点 依据高墩大跨桥梁所实际呈现出的混凝土荷载特性,按照每一根钢筋绞线至少承载 15t 力量的标准来作为参考标准,并且把混凝土各个不同部位所呈现出的均布荷载能够转化成为多个集中力,并且完全作用在支架之上。同时,务必要严格的依据集中力来对于支点位置、跨中位置位置的弯矩力和实际混凝土所能够产生的剪力、弯矩等进行对比之后,再执行布载工作,并且要保证荷载计算精确。
2. 安装分配梁 使用塔吊的方式,来将已经预制完成的分配梁直接吊装到安装位置之上,而分配梁的设置工作,则可以将荷载采取科学合理的措施分配到起下部所存在的支架上。
3.安装钢绞线 严格按照长度计算之后,来对于钢绞线进行下料处理,两端必须要使用胶带进行包裹。当钢绞线盘束工作完成之后,使用塔吊将钢绞线吊装到安装支架之上,其单根钢绞线所呈现出的重量实际上只有 113kg,那么就可以直接通过人工的方式,将钢绞线顺着分配梁之上所存在的点位,来放置到承台位置,进而能够留出较为良好的锚固长度,而上端位置的锚固点,则可以通过主塔环的方式,来向相应的夹片以及预应力锚具加以分配,并且临时性的固定在分配梁之上。
4.锚固钢绞线下端 为了能够最大限度的保证钢绞线所呈现出的锚固力,那么在钢绞线的端头位置,就必须要采取索头体挤压的方式。当完成了索头体钢绞线挤压工作之后,便能够使用锚固剂来对于相应的密实孔洞采取填充措施,并且确保静待 3 天之后,才能够予以使用。
5. 张拉钢绞线 采用 4 台 25t 液压千斤顶在支架顶面从中间向两侧分三级对称张拉。第一级统一对称按 5t 进行张拉;张拉完后,第二级再张拉 5t,使钢铰线预拉力达到 10t;第三级拉 5t,使钢铰线共计达到15t 的预拉力。
6. 卸载 在持何完成 48 小时之后,支架基本上已经处于一个稳定的状态,这一过程已经可以将其卸载。卸载期间,同样需要使用 4 台液压形式的千斤顶在支架上顶面的两侧,向中间位置采取三段的对称方式进行卸载,但是务必要在每一段卸载之后,都进行变形观测。
7. 支架变形数据分析 张拉过程中,对统计的数据进行分析,确定分级张拉力与理论支架变形是否一致,以确保预压的安全性,同时可搜集预压数据,并最终确定出弹性变形量及非弹性变形量。