现浇连续箱梁中支架预压施工技术研究

　　摘要：本文笔者对大跨混凝土连续桥梁施工中采用的支架施工法进行了讨论;提出了一种利用预应力反拉和堆载相结合的支架预压方法,并结合工程实例进行了简要力学分析;结果表明,该法受力性能合理,施工便捷,具有一定的推广及参考价值。
　　关键词：连续箱梁；支架预压；支架施工
　　前言
　　连续箱梁一般为大体积混凝土现浇施工，支架的稳定性和变形量是决定现浇梁施工成功与否的关键。预压主要是观测支架在设计恒载作用下支架、地基等的弹性与非弹性变形情况。经过预压，检验支架的稳定性，基本消除支架的非弹性变形，取得相关需要调整的数据，确保支架在浇筑过程的变形在混凝土容许范围内，保证箱梁的设计尺寸与标高、坡度。本文从支架预压的工程技术和试验观测技术两方面进行分析探讨。
　　1支架预压工程技术
　　1．1支架类型。箱梁混凝土浇筑前，应按照箱梁自重荷载对支架进行预压。对于预压加载的方式，从国内桥梁建设综合来看，主要有流体加载和固体加载两大类。对于跨数多、总长度大的箱梁结构，在满足设计要求的前提下，应结合施工现场的具体条件，优先考虑选用施工方便、周转快、切实可行的预压方法。采用支架法现浇连续箱梁是常规的施工方法，不同的支架形式带来的工费、机械费及工期都有所差别。现浇连续梁支架通常采用梁式支架、满堂式钢管脚手支架、门型架支架、碗扣型钢管支架及多种方式相结合等形式。不同的支架形式也各有不同的特点和适用条件。
　　1．2地基处理说明。地基处理方式根据箱梁的断面尺寸及支架形式对地基的要求而定。支架的跨径大，对地基的要求就高，地基的处理形式就得加强，反之就可相对减弱。地基处理形式有：①地基换填压实；②混凝土条形基础；③桩基础加混凝土横梁等。地基处理时要做好地基的排水，防止雨水或混凝土浇筑、养生过程中滴水对地基的影响。地基处理完毕后，应采用原位动力触探和取样室内试验或轻型动力触探进行地基承载力测定，地基土承载力必须大于支架立柱竖向集中力传布的压强，而且应具有一定的安全系数k，一般k=1.2。
　　1．3支架架设。搭设支架时，根据梁底、纵横向方木大小和地面标高选配支架，由专业架子工和木工负责支设；支架的扣件应用扭力扳手拧紧，支架必须垂直、水平；设置纵横向的斜撑，在梁底模板施工前放置，保证支架体系的刚度和稳定性。支架完成支立后，应对所有节点逐个进行检查，确保扣接紧密，传力可靠。搭设碗扣式支架时，其纵横梁方向间距、竖向间距应满足承载力计算。
　　1．4荷载的确定与施加。通过支架预压来确定支架的塑性变形和弹性变形，通过预压的测量计算来确定施工预拱度和下沉量，最终控制梁体变形下沉后的控制高程。进行预压应完全模仿梁体在施工中和施工完成后的应力荷载分布情况。按照施工工序，首先进行底模安装，支架完成后用方木进行铺垫，并且通过支架托承进行底模横坡和纵坡调整。一般按几个工况进行加载，如按支架在空载、30％、50％、75％、90％、100％的等额荷载逐级加荷并观测，对有特殊要求的可加载120％，提高安全储备。常用的加载材料和方式有：
　　（1）砂袋加载。预压加载顺序与施工浇筑混凝土顺序相同，且确保砂袋的高度、宽度及堆放的紧密性符合要求。砂袋尽量过磅后均匀堆码，以便准确统计加载量。要吸取雨天砂包浸水之后变重，可能超过脚手架承重极限发生倒塌事故的教训。
　　（2）水箱预压。钢质水箱、钢模内侧满铺沥青油布防漏或木模框用钢管加固支撑，框内铺满防水土工布，抽水储满后作为预压力。可以进行多种变通达到同样目的。如用土袋围成墙，用塑料布铺底，中间灌水，将来卸载时，直接将水排掉即可。
　　（3）钢锭、钢筋及较重的混凝土块等作为加载重物。此方案需考虑足额配重的获取及较大起重设备的配套问题。
　　（4）预压材料采用水袋注水，或砂袋和水袋二者相结合，加载重量一般不得小于梁体自重。如某工程中利用橡胶水囊进行支架预压的设计与施工，取得了理想的预压效果。预压加载应充分模仿实际荷载情况，应对不同部位分配以相应的荷载。由于箱梁腹板、横梁处与箱室底板处的自重相差较大，预压荷载的布置应根据实际荷载布置。
　　2支架预压试验观测技术
　　2．1试验观测目的和内容。在支架预压前，通常应先根据预加荷载和其它相关施工荷载对支架进行计算，确保其强度、刚度、稳定性满足相关规范要求后才能进行加载。因此，既要明确加载前的结构强度、刚度、稳定性的验算是必须的，但也不是只要通过了验算就一定没有问题，可以放心施工。目前的支架验算不论是手工计算还是计算机有限元计算，计算结果是在许多假设前提下得到的，实际工程中影响支架强度、刚度、稳定性的因素很多，在计算中无法完全体现出来。如有些支架材料没有经过严格检验和试验，又经过多次反复使用，材料性能会有所下降；支架安装误差和基础的不均匀沉降在支架计算中是否考虑到，对于超静定支架结构，结构实际受力与计算假定相差甚远。以及施工方案是否合理等都将影响计算结果的准确性和施工安全。
　　2．2预压时间。预压时间根据地质情况、梁体重量、支架类型等进行现场预压试验后确定，以支架不再出现沉降为度。一般要求预压时间为2～3d，支架变形稳定后即可以进行卸载。卸载后，根据计算值进行模板标高的调整等相关工作，确保模板的标高和平整度。
　　3工程实例
　　该实例主要介绍支架在预压过程中应力、应变的试验监测和结果分析。某大桥引桥为连续箱梁，共6跨，每跨40m。主梁为单箱双室断面，桥面宽20.3m，箱宽12.9m，梁高2.5m。采用贝雷梁柱式支架进行搭架现浇，其中对第1跨进行了支架预压试验，消除支架的非弹性变形并测出其弹性变形，为梁体结构施工提供预拱度。用钢锭、砂袋按各阶段设计荷载进行预压时，分级加载值为195t→390t→585t→780t→975t→设计荷载的120％。从一端开始加载，模拟实际施工状况分层加载，加载高度为0.5m→1m→1.5m→2m→2.5m。卸载过程与预压加载过程相反。在试验前对支架的关键部位张贴了应变片（图1），试验过程中对支架的变形进行了实时检测，通过实测弹性变形值与设计计算值相比较，分析总结实测与设计之间的差别，得出支架在荷载作用下的规律性变化，为以后阶段引桥梁体施工起到了指导作用。
　　
　　通过试验监测结果分析，支架立柱在压缩过程中产生最大变形量为-6.4mm，最小变形量为-1.1mm。卸载过程中支架立柱回弹变形最大回弹量为+5.3mm，最小回弹量为+0.6mm。从以上检测结果综合分析得出，立柱最大压应力为112.035MPa，立柱最小压应力为19.068MPa。以上数值显示，在预压过程中结构各杆件应力在设计允许范围内，在此过程中结构处于安全状态。支架预压除了进行必和有意义的，能够更加精确地指导施工。
　　4结语
　　支架施工法中预压可有效检验支架的整体受力性能，减小支架非弹性变形，确定支架预拱度，提高预定施工精度，使成桥结构棱角分明、线形流畅。在工程中需结合结构设计型式着重分析支架的特殊性，在施工中采取相应的技术对策，以确保工程质量。支架预压不仅可提高结构安全性，而且对施工工艺的完善也有很大作用，因此应引起足够重视，避免类似支架倒塌事故的发生。
　　参考文献：
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《现浇连续箱梁中支架预压施工技术研究》

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