无堆载预压法在连续钢构施工中的应用

中交第二航务工程局第二工程有限公司，重庆 400000

1 工程概况

珠海市鹤港高速公路一期工程鹤洲水道桥为项目的控制性工程，主桥上部结构形式为65m+90m+160m+90m连续钢构，采用挂篮悬臂浇筑施工。鹤洲水道桥共有4个0#段箱梁，0#段为单箱单室结构，长11m，顶宽12.75m，底宽6.75m，翼缘悬臂宽3m，桥面设2%单向横坡。0#段箱梁中心高9.5m，顶板厚0.5m，底板厚1.5m，腹板厚1m。单个0#段箱梁混凝土方量为499.7m3，总重约13000kN。

2 无堆载预压设计

2.1 0#块托架预压

0#段箱梁利用墩旁托架现浇施工，0#段悬臂部分为端托架，共设置3道牛腿托架，牛腿托架间距为2.875m，牛腿主梁采用双拼HM588型钢，下设双拼工56a型钢斜撑，牛腿托架之间设置双拼[25a型钢平联，以保证整体稳定性。

端托架采用千斤顶反压方式分级预压，3道托架上设置双拼HM588型钢横梁，便于整体预压，单侧托架设置6个反拉点（拉杆采用φ32mmPSB930精轧螺纹钢），2个反拉点为一组，采用双拼HM588型钢作为扁担梁进行锚固，单个反拉点通过承台预埋进行锚固。横梁上布置3台1000kN穿心千斤顶作为加载工具，预压加载时大小里程两侧采用6台千斤顶同步加载，精轧螺纹钢的拉力通过扁担梁传递给端托架，达到支架预压的目的。

2.2 挂篮预压

挂篮选取136#、137#墩1#块进行预压，采用预应力张拉用的液压千斤顶在两边挂篮上逐级对称加载。反力梁设置在0#段端面上，即在0#段块端面腹板内预埋2I56a三角架作为预压反力点，千斤顶的顶推力通过扁担梁传递给挂篮底纵梁，达到支架预压的目的。

3 0#块托架预压施工

3.1 工艺流程

工艺流程：横梁、扁担梁加工→横梁、扁担梁安装→精轧螺纹钢安装→千斤顶对称张拉每根精轧螺纹钢到初始状态→按分级荷载对称张拉精轧螺纹管并记录数据→加载完成→分级卸载并记录数据→预压完成→拆除预压系统。

3.2 精轧螺纹钢安装

承台施工时，单个反拉点在承台上预埋2根φ32mm PSB930精轧螺纹钢，预埋深度为2.8m，间距为1m，锚头通过双螺母和垫片固定。精轧螺纹钢采用YGLφ32mm连接器接长，接长端用油漆画出1/2连接器长度，以保证被连接螺纹钢与连接器的相对位置准确，相邻螺纹钢的连接器应相互错开32d，同一断面接头率不超过50%。精轧螺纹钢必须穿孔准确，保证垂直受力。

3.3 预压荷载

（1）预压荷载和分级。0#段单侧悬臂部位混凝土理论方量为69.73m3，钢筋混凝土容重按26kN/m3计算，单侧悬臂部位结构重量约为1810kN，施工荷载按200kN考虑，总荷载为2010kN，两端6个千斤顶按荷载的50%、100%、120%同步逐级加载，即334.7kN（50%荷载）、669.4kN（100%荷载）、2410kN（120%荷载），单个千斤顶持荷803.3kN。

（2）支架加载、卸载顺序。预压系统安装完成后，千斤顶首次加载至334.7kN，拧紧扁担梁下螺帽，回油后拧紧扁担梁上螺帽；千斤顶继续加载至669.4kN，拧紧扁担梁下螺帽，回油后拧紧扁担梁上螺帽；最后加载至803.3kN，持荷5min，观察变形和位移无异常时即预压完成，缓慢卸载。每级荷载施加后间隔3min再施加下一级荷载。同理，支架卸载为以上逆过程。

3.4 数据采集及分析

（1）测量监测。预压试验前，在支架上设置若干高程观测点，原则上每个托架轴线上不少于2个观测点，端托架共设置12个观测点（A1～A6、B1～B6）。在已完成施工的墩顶处设置临时水准点，每级加载或卸载完成后采用三等水准测量观测法对各观测点的标高变化情况进行数据采集，并整理数据提供给监控单位，获取立模控制标高及预拱度设置的取值。每级荷载施加后稳定3min，测量每个观测点数据。

（2）数据分析。张拉过程中以张拉力控制为主，钢束伸长量复核，保证6个张拉点在张拉状态时均衡受力。预压完成后及时整理数据，根据实测数据分析端托架非弹性变形量，并以此修正端托架预拱度理论值。

3.5 挂篮预压施工

工艺流程：反力梁预埋→挂篮安装完成→扁担梁2HM588、千斤顶安装→千斤顶对称顶推每根扁担梁至初始受力状态→按分级荷载对称加载预压并记录数据→加载完成→分级卸载并记录数据→预压完成→拆除预压系统。

预压系统安装：反力梁设置在0#段端面上，即在0#段块腹板内预埋2I56a三角架作为预压反力点，挂篮底纵梁I32a安装完成后，从下到上依次安装2H588下横梁、千斤顶、2HM588上横梁。

3.6 预压荷载

（1）试验目的。对挂篮进行加载预压以检验挂篮的承载力和挠度变形情况是否满足设计要求，进而消除结构非弹性变形，为进一步确定立模标高提供可靠数据，保证箱梁的整体线型满足设计要求。悬臂浇筑箱梁最大为1#块，挂篮选取136#、137#墩1#块进行预压。

（2）预压荷载和分级。加载预压方式是在箱梁腹板位置预埋反压牛腿，利用5000kN液压千斤顶进行同步对称加载预压。挂篮预压荷载通过荷载计算的数值确定（钢筋混凝土容重按26kN/m3考虑），模拟荷载为1#块底板重量（不包括翼缘模板和顶板），加载至120%，千斤顶根据现场情况选用5000kN千斤顶，4台千斤顶逐级加载数据如表1所示。每个挂篮共布置4个预压点，腹板及底板中部位置荷载加载位置为1#块自重中心垂线下方。

表1 预压分级加载表 单位：kN

3.7 支架加载、卸载顺序

预压加载逐级进行，按各预压点荷载的25%、50%、75%、100%、120%逐级加载，每级加载稳压5min后进行支架的变形量测，并做好预压测量记录。每级荷载施加后，间隔5min再施加下一级荷载，预压卸载时间以挂篮沉降变形稳定为原则确定，最后两次沉降量观测平均值之差不大于2mm，确保变形和位移无异常，即可缓慢预压卸载，并做好卸载测量记录。

（1）测量监测。在挂篮加载及卸载过程中，对挂篮关键受力点的变形进行数据采集和分析，以便指导正式施工。变形观测点设置于变形较大的位置，并能全面反映挂篮整体变形情况。

预压加载前、每级加载或卸载完成后，采用三等水准测量观测法对各观测点的标高变化情况进行数据采集，并整理数据提供给监控单位，获取立模控制标高及预拱度设置的取值。每级荷载施加后稳定3min，测量每个观测点数据。

（2）数据分析。预压过程中严格控制千斤顶分级加载值，确保单幅两侧挂篮对称加载，腹板两侧、底板两侧对称加载，保持扁担梁2HM588预压时均衡受力。预压完成后及时整理数据，根据实测数据分析挂篮非弹性变形量，并以此修正端托架预拱度理论值。

挂篮的下沉量包含挂篮的装配误差、销孔间隙、挂篮主桁后锚上翘、前支腿下沉、主桁变形、吊带拉伸等诸多因素的影响，总体可分为弹性变形和非弹性变形。由于挂篮预压消除了非弹性变形，得到了弹性变形值，为后续线形控制与预测提供了数据支持和保障。

4 无堆载预压和传统预压比较

（1）预制混凝土块预压法。预制混凝土块成本高，吊装风险大，难以模拟真实受力状态，易压坏支架或挂篮底模。

（2）沙袋预压法。需要人工或机械装袋，运输、吊装费用高，预压周期长，易出现不文明施工现象。

（3）水箱灌水预压法。高压水泵注水速度受墩高影响，水箱灌水过高，稳定性差，安全隐患大。

（4）主桁对顶预压法。该方法易于操作，不耽误总体施工时间，能检验主桁受力，不能完全模拟挂篮成型后的受力状态，包括挂篮底平台、前后横梁及吊杆受力情况，且未对挂篮拼装质量、各部位连接情况进行检验，存在局部漏检情况。

5 结束语

无堆载预压技术在连续刚构施工中不受墩高和地形限制，结构安全可靠，施工成本低，预压周期短，文明环保，能模拟0#块支架和挂篮真实受力状态，达到最佳预压效果。目前，0#块托架预压采用承台预埋螺纹钢反拉法，挂篮预压采用反力架预压法，这在该项目已得到成功应用，可为今后连续钢构的预压施工提供参考。