CN100422445C - 钢绞线反向支点预压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高墩、大吨位结构物支架施工中的钢绞线反向支点预压方法，它包括以下步骤：选定钢绞线：钢绞线预压总重量按结构物砼自重并按规范要求考虑一定的荷载系数进行预算，确定出所需钢绞线类型、数量以及各根钢绞线所需施加的张拉力值；布设及锚固钢绞线；设置钢绞线张拉端配套设施；按顺序进行预压；观测沉降量及确定预拱度：对观测的数据进行统计分析，确定出弹性及非弹性变形量，结合检算资料中计算的挠度，分析确定出预拱度。该方法不仅能有效解决高墩、大吨位结构物支架施工项目中的预压问题，最终高质量完成施工任务，也能适用于受环境所限无法按常规预压方法施工的工程；运用该方法，在最大限度节约成本的同时也能节约工期。
Description
技术领域
本发明涉及高墩、大吨位结构物支架施工技术领域，特别是涉及特大型桥梁施工中的一种预压方法。
背景技术
目前，随着高等级公路网规划的实施，出现越来越多的大跨桥梁施工工程。
例如沪蓉国道主干线是我国规划的公路主骨架网“五纵七横”中的“一横”，同时也是湖北省高等级公路网规划“五纵三横一环”中主要的“一横”，是鄂西南地区必不可缺的重要运输通道。铁罗坪特大桥是沪蓉国道主干线宜恩段(宜昌至恩施)的重点控制工程，位于长阳县榔坪镇境内，桥孔布置为6×30+140+322+140+3×30m，全长876m，其中主桥为140+322+140m三跨一联双塔双索面预应力混凝土边主梁斜拉桥。主梁形式为边主梁，索塔为H型，高190.397m，由塔座、下塔柱、中塔柱、上塔柱、上横梁、下横梁等组成；每个索塔基础布置24根φ2.4m挖孔桩，此类挖孔桩为嵌岩桩且按平行式排布。两塔座下的承台为分离式，中间设两道系梁连接。
本桥主塔墩身高度将近两百米，下横梁长27.5m，宽6.1m；主梁现浇段预压节段长31m，宽27.5m；主梁挂篮预压节段长8m，宽27.5m。下横梁和主梁现浇段及主梁挂篮需要预压的各主要结构自重均达到1500吨以上，两个主塔同时施工，则需要施压3000多吨。
而在现有技术领域，主要采用水箱预压方法和砂袋预压方法。
在诸如此类高墩、大跨桥梁的路桥施工中，若采用水箱预压方法，那么按混凝土模拟荷载预压，实心段处为6m高，支架顶宽6.5m宽，结构物底宽6.1m，混凝土容重按26kN/m3取，水容重按10kN/m3取，则换算水柱高为：h＝26×6.1×6/(10×6.5)m＝14.64m。可见，采用水箱模拟混凝土实际荷载，要达到如此高的水箱不现实，另外由于塔吊最大起重量不超过10吨，因而在实践中也很难实现。
若采用砂袋预压方法，则按混凝土模拟荷载预压，实心段处为6m高，支架顶宽6.5m宽，结构物底宽6.1m，混凝土容重按26kN/m3取，砂袋容重按15kN/m3取，则换算砂袋高为：h＝26×6.1×6/(15×6.5)m＝9.76m。
虽然采用砂袋比水箱降低了高度，但也有近4层楼高，在100多米的高空中，支架顶宽相对较窄，安全保护措施需要加大投入。另一方面，按砂袋每个50kg加工特制的吊框，总重量按3吨考虑，且考虑工期影响，提前将砂袋装入框中放在支架上不再搬运，预压重量按1500吨考虑，则需要准备吊框数量n＝1500/3＝500个。因其体积相对较大，故需要小心起吊，塔吊按每次吊装时间按0.5小时考虑，加载过程需要250小时，持荷48小时，卸载250小时，共需要548小时，即23天。如果综合考虑横梁、主梁现浇段、挂篮的预压，根本无法保证工期。
因而对于目前日益增多的高墩、大荷载的施工项目，现有技术中采用水箱预压方法和砂袋预压方法进行预压已存在很明显的不足，有必要提出一种适合此类工程施工建设的预压方法，对现有技术加以改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钢绞线反向支点预压方法，该方法不仅能有效解决高墩、大吨位结构物支架施工项目中的预压问题，而且在最大限度节约成本、保证施工质量的同时也能节约工期。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种钢绞线反向支点预压方法，包括以下步骤：
(a)选定钢绞线：钢绞线预压总重量按所预压对象即结构物砼自重，并按规范要求考虑一定的荷载系数进行预算，确定出所需钢绞线类型、数量以及各根钢绞线所需施加的张拉力值；
(b)布设及锚固钢绞线：根据步骤(a)中预算得出的所需钢绞线的数量以及各根钢绞线所需施加的张拉力值，对所需钢绞线进行布设及锚固，结构物支架上横向和纵向布设多个钢绞线锚固端点位，所述多个钢绞线锚固端点位为双轴线对称布设；
(c)设置钢绞线张拉端配套设施：在钢绞线锚固端点位即钢绞线张拉端对钢铰线进行张拉且用千斤顶对锚固的钢铰线进行张拉；
(d)按顺序进行预压：预压分两步，即加载预压和卸载预压，首先是加载，采用四台千斤顶由预压范围中心向外侧进行对称加载，保证结构物支架各部位均匀受力；而卸载顺序正好与加载相反，从外侧向中心进行卸载；
(e)观测沉降量及确定预拱度：对观测的数据进行统计分析，确定出弹性变形量及非弹性变形量，结合检算资料中计算的挠度，分析确定出预拱度。
本发明中，钢绞线最终分成三段用于所预压对象中，施工过程中，下端直接锚入支架底部连接的固定支撑物中，上端采用夹片锚具锚在支架分配梁上。
所述步骤(a)中，所需钢绞线的长度应按所预压对象长度的三倍下料。
步骤(b)中所述的布设及锚固钢绞线时，按交替双轴线对称布设所有钢绞线的端点位。
作为本发明的又一种优选方案，所述步骤(c)设置钢绞线张拉端配套设施中，采用主梁设计槽钢作为钢绞线张拉力的分配梁。
进行预压时，在所述步骤(d)中按顺序进行预压具体是：由预压范围中心向外侧分三级，进行交替双轴线对称加载；而之后的卸载正好与加载顺序相反，从外侧向中心分三级进行交替双轴线对称卸载。
所述步骤(e)中观测沉降量时，在支架两个端部、施工中的两个支点处、支架中心处以及两个支点分别与支架中心处的中心位置，总共7个截面进行观测，并且在每个截面设置3个观测点。
且在所述的每个观测点处，均在加载前、加载过程、持荷过程和卸载过程中分次进行观测。
本发明反向支点预压方法的工作原理是：采用张拉钢铰线的方法对支架施加反力，使其所受反力等同于砼荷载。预压总重量按结构物砼自重并按规范要求考虑一定的荷载系数进行预压，以消除整个支架的非弹性变形，得出弹性变形，设置预拱值。
综上，采用本发明钢绞线反向支点预压方法进行预压，所达到的有益效果是：1、施工工艺技术含量高，能有效解决高墩、大跨桥梁施工项目中的预压问题，保证工程高质量完工。2、适用限制条件少、适用面广，能适用于受环境所限无法按常规预压方法施工的工程。3、尽量利用设计所需要的材料，不额外增加成本，不需提前投入资金，施工周期短。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明优选实施方式铁罗坪特大桥的钢绞线锚固端点位平面图。
图2是本发明优选实施方式铁罗坪特大桥的钢绞线布置点位模拟砼荷载示意图。
图3是本发明优选实施方式铁罗坪特大桥施工中进行预压的整体流程图。
附图标记说明：
1-塔座； 2-承台； 3-塔柱；
4-系梁； 5-[40c槽钢； 6-钢绞线。
具体实施方式
图1是本发明优选实施方式铁罗坪特大桥的钢绞线锚固端点位的平面图。铁罗坪特大桥主塔下横梁为预应力单箱室结构，采用支架法现浇施工即钢性牛腿与塔身铰接的方法，上部横铺贝雷梁。下横梁结构形状复杂，自重大，左右幅净跨27.5m，宽6.1m，高6.0m-6.28m，底板、腹板、顶板厚度均为0.8m，箱室内部设60cm×60cm的倒角。在本优选方式中，设计C50砼630m3。需要预压的各主要结构自重均达到1500吨以上。
因而在采用本发明进行预压时，对下横梁的两端3.5m范围及中间部分分别模拟砼荷载。预压总重量按结构物砼自重并按规范要求考虑一定的荷载系数进行预压，以消除整个支架的非弹性变形，得出弹性变形，便于设置预拱值。
在采用本发明进行预压时，首先是根据预压施工的对象、所需要预压的总重量等，预算确定所需的钢绞线类型、数量以及各根钢绞线所需施加的张拉力值。在该优选实施方式中，根据下横梁的具体情况，采用φ15.24mm钢绞线，且按所需下横梁长度的三倍下料，即钢绞线长为108m。由于需预压的总重量为1500吨，故预使用100根钢铰线，对每根钢铰线施加的张拉力为15T，共计1500T。
第二步则是根据上述预算得出的所需钢绞线的数量以及各根钢绞线所需施加的张拉力值，对所需钢绞线进行布设及锚固。参照图1，按照图中所示的各钢绞线锚固端点位的布设安排进行锚固。锚固端点位主要是根据现场具体情况并结合下横梁托架的具体形式，与横梁上部点位一一对应，承台及塔座上的点位采用横桥向偏移布置，系梁上的点位采用纵桥向偏移布置。承台及塔座左右对称共布设52个端点位，系梁前后对称分4排布设4×12个端点位，总计双轴线对称布设100个端点位。如图1，具体布设点位是：每侧的承台上横桥向对称布设10个端点位，与塔柱外侧面平行且距塔柱内侧面900mm处开始依次按间距560mm、675mm、675mm、900mm、900mm、900mm、675mm、675mm及560mm进行对称布设；每侧的塔座上沿承台底边缘与承台上述10个端点位一一对称布设10个端点位，从距塔座外边缘400mm并与承台上外端锚固端点位平行处开始，依次布设间距为1800mm、1010mm、900mm、1010mm及1800mm对称的6个端点位；每侧系梁外侧距外边缘处350mm、距塔座外边缘1275mm处开始布设间距为1450mm的12个端点位，而系梁内侧距内边缘处450mm处与系梁外侧的12个端点位一一对称布设。
锚固前，先用风钻在承台(塔座)砼顶面钻出深度为600mm，直径不小于为50mm的孔位。锚固预压钢铰线时，在钢铰线锚固端用挤压机安装挤压套，将其锚入承台(塔座)砼内中，并用锚固剂填充密实。
第三步设置钢绞线张拉端配套设施。如图2所示，是本发明优选实施方式铁罗坪特大桥的钢绞线布置点位模拟砼荷载示意图。根据图2所示在钢绞线锚固端点位即钢绞线张拉端对钢铰线进行张拉。
在本优选实施方式中，用YDC650型液压千斤顶对锚固的钢铰线进行张拉，采用2根[40c槽钢作为张拉力分配梁。同时为了保证分配梁的稳定性，在两根[40c槽钢的顶部，每隔1m用长约20cm的[8c槽钢，将两根[40c槽钢焊接为整体，以防止在张拉时[40c槽钢失稳。
第四步按顺序进行预压。预压分两步，即加载预压和卸载预压。首先是加载，参照图2，由图中预压范围中心向外侧分三级，按每根钢筋张拉5T、10T、15T进行加载。加载采用A、B、C和D四台千斤顶进行，其应遵循对称张拉的基本原则，保证下横梁支架各部位均匀受力。施工中应注意提前对下横梁所用的钢绞线依次进行编号，张拉顺序为：D→A→B→C由内向外进行，对所布设的钢绞线进行交替双轴线对称张拉。而卸载顺序正好与加载相反，从外侧向中心分三级，按5T、10T、15T进行卸载。
第五步观测沉降量及确定预拱度。本优选实施方式中，分别在两个支架端部、施工中的两个支点处、下横梁的跨中处以及两个支点与跨中二分之一处，总共7个截面设置观测点，每个截面分别设置3个观测点，共计21个观测点。对观测点位的沉降量在加载前观测、加载过程中(按每根钢筋张拉5T、10T、15T加载)分3次观测、持荷12小时观测、持荷24小时观测、持荷36小时观测以及卸载(同加载顺序相反，按5T、10T、15T卸载)分3次观测，共计观测10次。观测时对测点用水准仪进行精确观测，并认真如实记录观测数据。每天由测量工程师对观测数据进行汇总分析，并上报工程部和测量监理工程师。
对观测的数据进行统计分析，确定出弹性变形量及非弹性变形量。结合检算资料中计算的挠度，分析确定出预拱度。根据确定出的预拱度采用高标号的水泥砂浆进行设置，以保证横梁浇注完后达到设计要求。
在第一层浇注前，可在下横梁预压范围内模板上布设观测点，浇注完毕后，可再一次对沉降点测量，并和以前的数据比较，做为以后施工的参考数据。施工完后，钢绞线分成三段用于下横梁中，下端直接锚入承台及塔座中，上端采用夹片锚具锚在分配梁上，不会浪费材料。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1. 一种钢绞线反向支点预压方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)选定钢绞线：钢绞线预压总重量按所预压对象即结构物砼自重，并按规范要求考虑一定的荷载系数进行预算，确定出所需钢绞线类型、数量以及各根钢绞线所需施加的张拉力值；
(b)布设及锚固钢绞线：根据步骤(a)中预算得出的所需钢绞线的数量以及各根钢绞线所需施加的张拉力值，对所需钢绞线进行布设及锚固，结构物支架上横向和纵向布设多个钢绞线锚固端点位，所述多个钢绞线锚固端点位为双轴线对称布设；
(c)设置钢绞线张拉端配套设施：在钢绞线锚固端点位即钢绞线张拉端对钢铰线进行张拉且用千斤顶对锚固的钢铰线进行张拉；
(d)按顺序进行预压：预压分两步，即加载预压和卸载预压，首先是加载，采用四台千斤顶由预压范围中心向外侧进行对称加载，保证结构物支架各部位均匀受力；而卸载顺序正好与加载相反，从外侧向中心进行卸载；
(e)观测沉降量及确定预拱度：对观测的数据进行统计分析，确定出弹性变形量及非弹性变形量，结合检算资料中计算的挠度，分析确定出预拱度。
2. 按照权利要求1所述的钢绞线反向支点预压方法，其特征在于：所述钢绞线最终分成三段用于所预压对象中，施工过程中，下端直接锚入支架底部连接的固定支撑物中，上端采用夹片锚具锚在支架分配梁上。
3. 按照权利要求1或2所述的钢绞线反向支点预压方法，其特征在于：所述步骤(a)中，所需钢绞线的长度应按所预压对象长度的三倍下料。
4. 按照权利要求1或2所述的钢绞线反向支点预压方法，其特征在于：步骤(b)中所述的布设及锚固钢绞线，是按交替双轴线对称布设所有钢绞线的端点位。
5. 按照权利要求1或2所述的钢绞线反向支点预压方法，其特征在于：所述步骤(c)设置钢绞线张拉端配套设施中，采用主梁设计槽钢作为钢绞线张拉力的分配梁。
6. 按照权利要求1或2所述的钢绞线反向支点预压方法，其特征在于：步骤(d)中所述按顺序进行预压具体是：由预压范围中心向外侧，分三级进行交替双轴线对称加载；而之后的卸载正好与加载顺序相反，从外侧向中心分三级进行交替双轴线对称卸载。
7. 按照权利要求1或2所述的钢绞线反向支点预压方法，其特征在于：所述步骤(e)中观测沉降量时，在支架两个端部、施工的两个支点处、支架中心处以及两个支点与支架中心处的中心位置，总共7个截面进行观测，并且在每个截面设置3个观测点。
8. 按照权利要求7所述的钢绞线反向支点预压方法，其特征在于：步骤(e)中所述的每个观测点处，均在加载前、加载过程、持荷过程和卸载过程中分次进行观测。
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