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【摘 要】紫阳港汉江大桥为预应力混凝土连续刚构桥，主墩上部箱梁1-0-1’#块段采用托架法施工，文章重点阐述该桥施工中托架预压采用的千斤顶反力法预压技术。
【关键词】连续刚构；托架；预压；千斤顶；反压
引言
连续刚构桥梁主墩上部箱梁0#块段或1-0-1’#块段常采用托架法施工，托架预压是施工中的一项重要工序。常规预压方法采用堆载法，以检验托架的受力性能和安全性，消除非弹性变形、测量弹性变形量，为立模标高提供依据。堆载材料常用砂袋装砂、钢材、混凝土预制块、水箱加水等，但如果出现桥墩高、桥墩所处位置水平或垂直运输不便利、箱梁实体混凝土量大或堆载作业面狭窄等情况，采用常规堆载预压时，需对大量预压材料进行转运、吊装、卸载等工作，工作量大、周期长、安全风险高、成本大，为缩短工期节约成本提高施工安全性，结合工程现场实际状况，采用千斤顶反力对托架进行预压，达到预期目的。
1 工程概况
紫阳港汉江大桥位于陕西省紫阳县城，大桥横跨汉江，连接南岸规划新区与北岸主城区。大桥全长333.48m，主桥为三跨（66m+120m+66m）预应力混凝土连续刚构，引桥为两跨2×20m预制箱梁。主桥桥墩采用空心薄壁墩，截面7.0×4.0m矩形，梁体为预应力混凝土连续刚构体系，单箱单室箱形截面，箱梁顶板宽度13m，底板宽7.0 m，翼缘板长3.0 m，箱梁中线处根部梁高6.73 m，跨中梁高2.6 m，箱梁顶板厚度30～45cm，底板厚度120～30cm，腹板厚度95～45cm。桥梁3#、4#主墩共2个“T”对称悬臂现浇施工，箱梁除0#、1#、1’#块段采用搭设托架浇筑完成外，其余13个块段均采用挂篮悬浇。
0#块段长6.0m，其余1（1’）#～14（14’）#块段分段长度为5×3.5m+4×4.0m+5×4.5m，中、边跨合拢段均为2.0m，边跨现浇段长度为6.76m。根据设计要求，1-0-1’#块段一起浇筑，为了操作便利并进一步保证施工安全，1-0-1’#块段分两次进行浇筑。
图1 0#、1（1’）#块段结构图
2 施工托架
1-0-1’#块施工平台采用三角托架方案，每个墩两侧横桥方向各设3排三角托架，顺桥方向各设2排三角托架，托架主桁由主梁、斜撑杆、竖杆组成，构造简单，受力明确，重量轻，刚度大，制作安装方便。在主墩上的相应位置设置预埋件，托架与墩身预埋件相连，支承在临时支撑牛腿上，托架安装完成后，在主梁上安装分配梁。三角托架间设置平联横撑，增强其整体性稳定性。
横桥向托架主桁采用双工45a作为主梁，双[32a作为斜撑及竖杆。每侧设3组，间距3.15米，翼缘板两侧采用主梁为双[32a的双排托架，间距3米，斜撑及竖杆采用双[28a型钢。托架主梁插入墩身预留槽通过精扎螺纹钢对拉，斜撑及竖杆下端部与墩身预埋件连接牢固。
托架采用两层分配梁进行分配，下层分配梁为工45a型钢，上层为双拼[10型钢， 0#悬臂部分采用φ48（δ=3.5mm）钢管扣件支架作为支撑结构方便卸载，布置图如图2。
图2 托架布置图
根据墩身结构形式，墩身施工至距墩顶31cm处，其余部分与0#一起浇筑，故墩内需设封顶支架。封顶支架主梁采用工20a工字钢，间距50cm布置，主梁长度2.5m，深入到墩柱主筋中间，并于主筋采用焊接连接。分配梁上布置10cm×5cm方木，间距25cm，底模采用1cm厚竹胶板。结构布置图如图3：
图3 墩内封顶支架布置图
3 托架预压方法
由于本桥主墩位于江中，水位较深，采用常规堆载法预压，运输、吊装、卸载效率低下且在水面吊装作业安全风险大，周期长，结合现场实际，依据设计图纸对主桥箱梁0#块墩身竖向预应力设计构造要求，利用墩身中预埋竖向预应力Φ32精轧螺纹钢作为反压受力筋，加工制作上下承压梁、反压梁，安装托架纵梁、横梁后安装反压梁对托架进行预压，预压重量为自重和所有施工荷载总重量的120%。反压梁、千斤顶、预埋精轧螺纹钢与分配梁等组成托架预压的施力体系。预压系统见图4。
图4 托架预压总体布置图
4 托架预压实施
4.1 预压前的准备
（1）反压构件加工
反压构件主要材料为型钢，根据构件的受力要求，选择合适的型钢制作反力架；
（2）墩身预埋精轧螺纹钢反力支点处钢筋接长；
（3）预埋精轧螺纹钢模拟试拉；
（4）托架安装完成后检查验收
（5）千斤顶、油泵、油表检验校定；
4.2 反压系统安装
（1）分配梁、下承压梁铺设
在已经安装完成的托架梁上铺设工20a分配梁，间距50cm，确保荷载传递至托架梁上相对均匀；下承压梁采用双拼工45a型钢，横桥方向铺设于分配梁上，距离墩身135cm；
（2）安放千斤顶
将已校定好的千斤顶，安放在下承压梁上；
（3）安装上承压梁、反压梁
在千斤顶上方顺桥向安装双层双拼工45a型钢上承压梁，上承压梁位置避开墩身钢筋，紧贴墩身内侧；在上承压梁顶横桥向安装工45a型钢反压梁；
（4）將穿过反压梁的精轧螺纹钢上安装双拼[20a型钢锚垫板及专用螺母，将精轧螺纹钢与反压梁紧固，作为反力支撑点；
（5）将油泵与千斤顶相连接。
图5 反压系统1（由上至下依次为型钢锚垫板、反压梁、上承压梁、千斤顶、下承压梁）
图7 反压系统2
图6 反力梁锚固端
4.3 施压
托架承受重量计算：547t（钢筋混凝土重） +25.44t（模板重量）+0.26t（施工荷载，按每m22.5KPa，共104 m2）=572.7t
根据计算数据和现场已有设备，采用4套400t油压千斤顶对使用反压系统托架进行预压。由4套千斤顶分三级加载完成，加载到572.7t ，考虑到力传递的滞后效应，静载10分钟，基本稳定后，观测是否有变化，然后再加载到1.2倍重量+施工荷载=（547）*1.2+25.44+0.26=682.1t，静载1小时，稳定后，观测沉降值，将数据整理后上报监控单位。同时按1.2倍自重+施工荷载超载预压，检验其安全性，每个千斤顶分配的最大的反压力为=682.1/4=170.53t。
单个千斤顶所受荷载分摊在墩身竖向4根32精扎螺纹钢筋，计算吨位为170.53/4=42.63t，约合426.3kN。依据《紫阳港汉江公路大桥两阶段施工图设计》第二册SIV-11对竖向预应力的要求，墩身竖向预应力采用785MPa的JL32精轧螺纹钢，张拉力为56.8T，因此，58.6T>42.63T，精轧螺纹钢承受力满足要求。
具体压载步骤如下：
（1）设置观侧点
在托架主梁梁端与墩身外边缘10cm处设置观测点，测点布置数量每墩12个；（2）测量各观测点压载前的标高H1，然后分级加载，加载时，4套千斤顶必须同步加载，第一次加载为预压荷载的50%，（每套千斤顶每级加载85.27t），第二次加载100%既170.53t，最后按1.2倍钢筋混凝土自重+施工荷载进行最后一级加载，根据千斤顶校验曲线观测每段油表读数，每级静载预压时间为10分钟，至托架承受钢筋混凝土的1.2倍重量+施工荷载=682.1t。在加载期间，测出加载重量后各沉降控制点标高H2，达到120%后持荷24小时观测标高变化，然后卸载，完毕后再测量一次各点标高H3。
【关键词】连续刚构；托架；预压；千斤顶；反压
引言
连续刚构桥梁主墩上部箱梁0#块段或1-0-1’#块段常采用托架法施工，托架预压是施工中的一项重要工序。常规预压方法采用堆载法，以检验托架的受力性能和安全性，消除非弹性变形、测量弹性变形量，为立模标高提供依据。堆载材料常用砂袋装砂、钢材、混凝土预制块、水箱加水等，但如果出现桥墩高、桥墩所处位置水平或垂直运输不便利、箱梁实体混凝土量大或堆载作业面狭窄等情况，采用常规堆载预压时，需对大量预压材料进行转运、吊装、卸载等工作，工作量大、周期长、安全风险高、成本大，为缩短工期节约成本提高施工安全性，结合工程现场实际状况，采用千斤顶反力对托架进行预压，达到预期目的。
1 工程概况
紫阳港汉江大桥位于陕西省紫阳县城，大桥横跨汉江，连接南岸规划新区与北岸主城区。大桥全长333.48m，主桥为三跨（66m+120m+66m）预应力混凝土连续刚构，引桥为两跨2×20m预制箱梁。主桥桥墩采用空心薄壁墩，截面7.0×4.0m矩形，梁体为预应力混凝土连续刚构体系，单箱单室箱形截面，箱梁顶板宽度13m，底板宽7.0 m，翼缘板长3.0 m，箱梁中线处根部梁高6.73 m，跨中梁高2.6 m，箱梁顶板厚度30～45cm，底板厚度120～30cm，腹板厚度95～45cm。桥梁3#、4#主墩共2个“T”对称悬臂现浇施工，箱梁除0#、1#、1’#块段采用搭设托架浇筑完成外，其余13个块段均采用挂篮悬浇。
0#块段长6.0m，其余1（1’）#～14（14’）#块段分段长度为5×3.5m+4×4.0m+5×4.5m，中、边跨合拢段均为2.0m，边跨现浇段长度为6.76m。根据设计要求，1-0-1’#块段一起浇筑，为了操作便利并进一步保证施工安全，1-0-1’#块段分两次进行浇筑。
图1 0#、1（1’）#块段结构图
2 施工托架
1-0-1’#块施工平台采用三角托架方案，每个墩两侧横桥方向各设3排三角托架，顺桥方向各设2排三角托架，托架主桁由主梁、斜撑杆、竖杆组成，构造简单，受力明确，重量轻，刚度大，制作安装方便。在主墩上的相应位置设置预埋件，托架与墩身预埋件相连，支承在临时支撑牛腿上，托架安装完成后，在主梁上安装分配梁。三角托架间设置平联横撑，增强其整体性稳定性。
横桥向托架主桁采用双工45a作为主梁，双[32a作为斜撑及竖杆。每侧设3组，间距3.15米，翼缘板两侧采用主梁为双[32a的双排托架，间距3米，斜撑及竖杆采用双[28a型钢。托架主梁插入墩身预留槽通过精扎螺纹钢对拉，斜撑及竖杆下端部与墩身预埋件连接牢固。
托架采用两层分配梁进行分配，下层分配梁为工45a型钢，上层为双拼[10型钢， 0#悬臂部分采用φ48（δ=3.5mm）钢管扣件支架作为支撑结构方便卸载，布置图如图2。
图2 托架布置图
根据墩身结构形式，墩身施工至距墩顶31cm处，其余部分与0#一起浇筑，故墩内需设封顶支架。封顶支架主梁采用工20a工字钢，间距50cm布置，主梁长度2.5m，深入到墩柱主筋中间，并于主筋采用焊接连接。分配梁上布置10cm×5cm方木，间距25cm，底模采用1cm厚竹胶板。结构布置图如图3：
图3 墩内封顶支架布置图
3 托架预压方法
由于本桥主墩位于江中，水位较深，采用常规堆载法预压，运输、吊装、卸载效率低下且在水面吊装作业安全风险大，周期长，结合现场实际，依据设计图纸对主桥箱梁0#块墩身竖向预应力设计构造要求，利用墩身中预埋竖向预应力Φ32精轧螺纹钢作为反压受力筋，加工制作上下承压梁、反压梁，安装托架纵梁、横梁后安装反压梁对托架进行预压，预压重量为自重和所有施工荷载总重量的120%。反压梁、千斤顶、预埋精轧螺纹钢与分配梁等组成托架预压的施力体系。预压系统见图4。
图4 托架预压总体布置图
4 托架预压实施
4.1 预压前的准备
（1）反压构件加工
反压构件主要材料为型钢，根据构件的受力要求，选择合适的型钢制作反力架；
（2）墩身预埋精轧螺纹钢反力支点处钢筋接长；
（3）预埋精轧螺纹钢模拟试拉；
（4）托架安装完成后检查验收
（5）千斤顶、油泵、油表检验校定；
4.2 反压系统安装
（1）分配梁、下承压梁铺设
在已经安装完成的托架梁上铺设工20a分配梁，间距50cm，确保荷载传递至托架梁上相对均匀；下承压梁采用双拼工45a型钢，横桥方向铺设于分配梁上，距离墩身135cm；
（2）安放千斤顶
将已校定好的千斤顶，安放在下承压梁上；
（3）安装上承压梁、反压梁
在千斤顶上方顺桥向安装双层双拼工45a型钢上承压梁，上承压梁位置避开墩身钢筋，紧贴墩身内侧；在上承压梁顶横桥向安装工45a型钢反压梁；
（4）將穿过反压梁的精轧螺纹钢上安装双拼[20a型钢锚垫板及专用螺母，将精轧螺纹钢与反压梁紧固，作为反力支撑点；
（5）将油泵与千斤顶相连接。
图5 反压系统1（由上至下依次为型钢锚垫板、反压梁、上承压梁、千斤顶、下承压梁）
图7 反压系统2
图6 反力梁锚固端
4.3 施压
托架承受重量计算：547t（钢筋混凝土重） +25.44t（模板重量）+0.26t（施工荷载，按每m22.5KPa，共104 m2）=572.7t
根据计算数据和现场已有设备，采用4套400t油压千斤顶对使用反压系统托架进行预压。由4套千斤顶分三级加载完成，加载到572.7t ，考虑到力传递的滞后效应，静载10分钟，基本稳定后，观测是否有变化，然后再加载到1.2倍重量+施工荷载=（547）*1.2+25.44+0.26=682.1t，静载1小时，稳定后，观测沉降值，将数据整理后上报监控单位。同时按1.2倍自重+施工荷载超载预压，检验其安全性，每个千斤顶分配的最大的反压力为=682.1/4=170.53t。
单个千斤顶所受荷载分摊在墩身竖向4根32精扎螺纹钢筋，计算吨位为170.53/4=42.63t，约合426.3kN。依据《紫阳港汉江公路大桥两阶段施工图设计》第二册SIV-11对竖向预应力的要求，墩身竖向预应力采用785MPa的JL32精轧螺纹钢，张拉力为56.8T，因此，58.6T>42.63T，精轧螺纹钢承受力满足要求。
具体压载步骤如下：
（1）设置观侧点
在托架主梁梁端与墩身外边缘10cm处设置观测点，测点布置数量每墩12个；（2）测量各观测点压载前的标高H1，然后分级加载，加载时，4套千斤顶必须同步加载，第一次加载为预压荷载的50%，（每套千斤顶每级加载85.27t），第二次加载100%既170.53t，最后按1.2倍钢筋混凝土自重+施工荷载进行最后一级加载，根据千斤顶校验曲线观测每段油表读数，每级静载预压时间为10分钟，至托架承受钢筋混凝土的1.2倍重量+施工荷载=682.1t。在加载期间，测出加载重量后各沉降控制点标高H2，达到120%后持荷24小时观测标高变化，然后卸载，完毕后再测量一次各点标高H3。