混合梁斜拉桥混凝土箱梁钢管支架联合预压方法与流程

本发明属于桥梁工程施工领域，涉及一种应用于混合梁斜拉桥主桥混凝土箱梁钢管支架的预压方法。

背景技术

混合梁斜拉桥在施工时，常以贝雷支架、打入式钢管桩作为承重桩，支架在混凝土浇筑过程中可能会产生沉降，这样会影响支架的整体受力。为了避免浇筑过程中不均匀沉降现象的出现，需要在施工前对支架进行预压，以准确得知支架在荷载作用下的非弹性和弹性变形，检验支架的强度、刚度和稳定性，确定模板底部标高的调整值，确保桥梁建成后的实际线形与理论线形要尽可能一致。

目前的钢管支架预压通常采用在支架上堆载砂袋和水袋方式，存在以下缺点：

1、预压效率低，采用沙袋或水袋预压，预压过程至少需7d～10d；

2、采用沙袋预压工程量大，装卸、搬运耗时、费力，且劳动强度大，需要较高的人工费、机械费、购买沙袋费用，还要考虑砂子损耗，整体费用较高；

3、采用沙袋预压不便于布置观测点，不利于反映整个支架沉降的情况；

4、砂袋受降雨等影响，重量变化较大，对预压精度会造成一定误差；

5、水袋预压对堆载要求严格，不能将两个水袋叠加使用，因为底层的水袋受到上层的压力有可能爆裂，引起“水蛋”爆炸，属于重大危险源；

6、砂袋或水袋预压均无法对预压配重进行精确调节，会影响试验数据精度。

技术实现要素：

发明的目的在于针对传统的砂袋和水袋预压方法无法满足混合梁斜拉桥混凝土箱梁钢管支架高标准要求的问题，对传统预压工艺进行改进，提供一种安全、便利、快捷，经济、高效的混合梁斜拉桥主桥混凝土箱梁钢管支架预压施工工艺。

本发明的技术方案如下：

一种混合梁斜拉桥混凝土箱梁钢管支架联合预压方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)设置观测点：在支架顶面，横桥向在待浇筑的混凝土箱梁每条纵腹板设计位置的下方分别设置一观测点，观测点纵桥向每隔不超过5m设置一个；支架上模板铺设完毕后，清除模板上一切临时荷载，在空载的情况下，通过各观测点测量出支架未预压前的标高；

(2)加载前处理：

(21)清理好模板表面杂物，对模板各板间拼缝进行防水处理，确保不漏水；

(22)在模板上测量放出待浇筑的混凝土箱梁各段横隔板及纵腹板中心线；沿横隔板划分出砼块堆载区，沿纵腹板划分出钢绞线堆载区，横隔板与纵腹板围合的区域为注水区；

(3)加载：加载分为5个级别，按照25％、50％、75％、100％、110％进行分级试压；加载方式为堆载砼块及钢绞线和注水，具体方式如下；

(31)按照测量放出的横隔板中线及纵腹板中心线，沿横隔板位置堆载砼块，同时沿纵腹板位置堆载钢绞线；

(32)在注水区内铺设帆布，每个注水区均采用整张无缝帆布铺设，检查确保帆布不存在漏水缺陷；在砼块和钢绞线堆载到一定高度时，将帆布周边搭在堆载的砼块及钢绞线顶部并压紧，同步向各注水区内注水；

(33)按步骤(31)、(32)循环施工，直至加载到最大设计载荷；

(4)支架标高观测：加载过程中每达到一个加载级，通过观测点对支架标高进行观测，并记录观测数据；前面4级载荷每级加完后，间隔30分钟后进行支架变形观测；达到最高加载级载荷后，每隔24小时观测一次，当各观测点沉降量平均差值小于1mm，或连续三次测点沉降量平均值小于5mm时，即满足卸载条件，可开始卸载；

(5)卸载：卸载过程与加载过程顺序相反，并分级卸载，达到每一个加载级别时也进行观测记录，并与加载记录进行对比；

(6)根据加载卸载记录，分析支架的弹性和非弹性变形具体数值，以此调整支架标高至立模标高值。

本发明采用砼块、钢绞线和蓄水等多种材料作为配重联合预压，同传统的砂袋或水袋预压方法相比，具有以下优点：

1、由于注水过程可任意控制，使本发明的配重精确度和范围可调节，提高了预压精度；

2、施工方便快捷，物资存贮、运输、吊放安全简易，预压速度快，可有效节约工期，本发明预压一般只需2d～3d。

3、利用本发明的方法可以布置较多的观测点,对哪个数据有疑问还可以反复加压、测量；

4、本发明方法材料周转率高，方法简单，整体费用相比砂袋预压降低60％，相比水袋预压降低50％，具有良好的经济效果。

附图说明

图1是观测点横桥向布置方式示意图；

图2是观测点顺桥向布置方式示意图；

图3是本发明在支架模板上划分出的砼块堆载区、钢绞线堆载区及注水区局部示意图；

图4是本发明堆载加载沿横隔板处的局部截面图；

图5是本发明的注水加载沿横桥向局部截面图。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本发明的实施过程进行说明。

申请人施工的某特大桥为混合梁斜拉桥边跨现浇段长，主梁宽度单箱截面大，两端悬臂长度长，现浇段自重大，施工难度大，对于钢管支架要求高，因而采用本钢管支架预压工艺进行验证。

边跨现浇段不对翼板、斜腹板进行预压。预压荷载试验材料采用砼块、钢绞线和蓄水共同作用，模拟砼浇筑时的工况进行加载。加载用的大砼块按照2.4t/块计算，小砼块按照1t/块计，钢绞线平均重量为3.8t/捆，钢绞线直径1.3m，高度0.75m。

利用吊车作起重设备，先进行横隔板及纵腹板位置堆载预制砼块预压，再在砼块之间铺设整块帆布，注入清水作为顶、底板预压配重。

由于日照温度对钢结构变形的影响，为了准确测得支架变形值，尽量选择在早上5：30～7：30和晚上5：30～7：00温差较小的时间段进行变形观测。

以本桥0#块现浇梁段的支架预压为例，具体预压过程如下：

(1)设置观测点：如图1、图2所示，在支架1顶面，横桥向在待浇筑的混凝土箱梁2每条纵腹板3设计位置的下方分别设置一观测点4，观测点纵桥向每隔不超过5m设置一个；在本实施例中，横桥向设置有4个观测点，纵桥向每条纵腹板下设置8个观测点，共32个。支架上模板5铺设完毕后，清除模板5上一切临时荷载，在空载的情况下，通过各观测点测量出支架1未预压前的标高。

(2)加载前处理：

(21)清理好模板表面杂物，对模板各板间拼缝进行防水处理，确保不漏水；

(22)如图3所示，在模板上测量放出待浇筑的混凝土箱梁各段横隔板及纵腹板中心线；沿横隔板划分出砼块堆载区6，沿纵腹板划分出钢绞线堆载区7，横隔板与纵腹板围合的区域为注水区8；

(3)加载：加载分为5个级别，按照25％、50％、75％、100％、110％进行分级试压；加载方式为堆载砼块及钢绞线和注水，具体方式如下；

(31)如图4所示，按照测量放出的横隔板中线及纵腹板中心线，沿横隔板位置堆载砼块9，同时沿纵腹板位置堆载钢绞线10；

(32)如图5所示，在注水区内铺设帆布，每个注水区均采用整张无缝帆布铺设，检查确保帆布不存在漏水缺陷；在砼块和钢绞线堆载到一定高度时，将帆布周边搭在堆载的砼块及钢绞线顶部并压紧，同步向各注水区内注水11；

(33)按步骤(31)、(32)循环施工，直至加载到最大设计载荷；

(4)支架标高观测：加载过程中每达到一个加载级别，通过观测点对支架标高进行观测，并记录观测数据；前面4级载荷每级加完后，间隔30分钟后进行支架变形观测；达到最高加载级别后，每隔24小时观测一次，当各观测点沉降量平均差值小于1mm，或连续三次测点沉降量平均值小于5mm时，即满足卸载条件，可开始卸载；

(5)卸载：卸载过程与加载过程顺序相反，并分级卸载；达到每一个加载级别时也进行观测记录，并与加载记录进行对比；

(6)根据加载卸载记录，分析支架的弹性和非弹性变形具体数值，以此调整支架标高至立模标高值。

上述过程中，在堆载砼块时，砼块的堆载区为沿横隔板中线左右各0.5m范围，并由跨中向两侧堆载；砼块上下层堆叠，形成砼块隔墙并确保隔墙稳定。

为保证注水后水的侧压力不至于将砼块隔墙推翻，紧靠砼块隔墙根部堆设几层沙袋，形成不等边梯形状来抵消水的侧压力，或者用木方对砼块隔墙做简易支撑。

堆载钢绞线时，钢绞线的堆载区为沿纵腹板中线左右各0.5m范围，上下层堆叠并确保堆载体稳定；钢绞线堆载顺序按照由中到边、由内向外的布置原则，即先沿位于箱梁中间位置的纵腹板堆载，再依次向两侧纵腹板位置堆载，堆载每个纵腹板钢绞线时先堆载内侧再堆载外侧。

注水时，对存在桥面纵坡的情况，注水区的最高和最低水位会有水头差，测量水深时应取最低水位控制注水高度。

支架标高观测主要包括：各钢管桩基础沉降值；各排钢管桩顶模板处的下挠值；承重梁跨中位置的下挠。

下表是本实施例中，对0#块支架达到最大预压载荷后的观测结果：

根据预压过程中精确测量出的支架变形值，确定在梁段荷载作用下支架将产生的弹性变形值及地基弹性下沉值，将此弹性变形值、地基下沉值与施工控制中提出的因其它因素叠加，算出施工时应当采用的预拱度，按算出的预拱度调整支架标高。

根据实测的支架变形值，结合设计标高，确定和调整梁底立模标高。梁底立模标高＝设计梁底标高+支架弹性变形值。