独墩大悬臂预应力盖梁施工工艺浅谈

独墩大悬臂预应力盖梁施工工艺浅谈
陈云锋，李亮亮，喻晓洪，李泽辉，张显跃
（中交三公局第一工程有限公司，北京 100012）
［摘要］随着我国高速公路的发展，独墩预应力盖梁被广泛应用到高速公路及市政桥梁工程中。

文章以金沙江特大桥2#墩大悬臂盖梁施工为背景，重点阐述了独墩大悬臂盖梁施工工艺及施工要点。

2#墩盖梁底距离承台顶面最高62m ，常规的落地支架施工方案资源投入量巨大，施工工艺复杂。

盖梁采用在墩身预埋钢板及剪力槽、后场型钢现场配切、组装，安装盖梁支架及加载预压施工，实现独墩大悬臂预应力盖梁施工，对今后同类桥梁盖梁施工具有参考意义。

［关键词］盖梁；预应力；大悬臂；施工工艺；承重托架
［中图分类号］U445 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X （2023）08-0068-03
Discussion on construction technology of single pier large cantilever
prestressed cover beam
CHEN Yun -feng ，LI Liang -liang ，YU Xiao -hong ，LI Ze -hui ，ZHANG Xian -yue
1 工程概况
在建的G7611都匀至香格里拉高速公路守望（滇黔界）-红山（滇川界）段是国家高速公路网都香高速公路的重要路段，连接滇川的金沙江特大桥跨径布置为（340+72+48+32）m ，是目前国内在建跨度最大的独塔混合梁斜拉桥。

2#墩为矩形空心薄壁墩结构，墩身横向等宽、纵桥向按80∶1高度上放坡，最大墩高62m 。

2#过渡墩盖梁采用L 型预应力高低盖梁［1］；低侧梁尺寸（长×宽×高）为（27.1×4.4×3.3m ）；高侧梁分两节，边到边间距2.5m ，每节尺寸（长× 宽×高）为（12.3×1.75×1.331～1.577）m （设置2%向外侧横坡），混凝土方量392m 3。

盖梁断面图如图1所示。

2710
4040404065
6565
65
60
60
60
157.7157.7133.1
80250
150
1251253×3403×3402%
2%
801801
639.600
642.900
644.231554
554
835
20
20
835
1000/2
1000/2
图1 金沙江特大桥大悬臂盖梁立面布置图
2 方案施工工艺
2.1 方案比选
由于2#墩最大处可达62m ，矩形结构采用抱箍环箍根本无法实现施工；采用销棒法施工工艺，销棒的位置及规格需根据墩身截面尺寸及盖梁体积设计，同时需提前在墩身销棒位置进行预留预埋洞，对墩身截面受力及外观均产生很大的影响；搭设满堂支架方案，因盖梁方量大，墩身高，对满堂支架的高宽比限制，结构需加强，资源投入量大。

金沙江2#墩盖梁施工采用墩身预埋钢板及剪力槽，上部采用φ32精轧螺纹钢对拉悬臂三角支架，有效利用“下剪上拉”的三角模型，节点受力明确，更易操作，安全性更高。

2.2 墩身预埋钢板及剪力槽
采用在墩身正面和侧面分别预埋钢板盒，与墩身主筋焊接一起。

钢板盒分两种形式，均采用
12mm 厚钢板加工。

1#钢板盒对应槽口a 尺寸（高×宽×深）为（440×300×450）mm ，钢板盒设置
DOI:10.14189/ki.cm1981.2023.08.007［收稿日期］2023-03-23
［通讯地址］陈云锋，北京市朝阳区紫月路18号院
2023/08总第570期
于墩身侧面（每侧布置3个间距中到中1.5m），正
下方预埋（长×宽×厚）（300×300×12）mm钢
板，钢板面嵌入墩身混凝土面2cm。

槽口a布置图
如图2所示。

槽口a大样1-1
1
1
2
1
2
4
4
3
20430300
3
4
4
2
1
2
图2 槽口a布置图
2#钢板盒对应槽口b尺寸（高×宽×深）为（220×130×300）mm，钢板盒设置于墩柱正面，墩身侧面布置4个，间距中到中2.5m。

槽口b 布置图如图3所示。

槽口b大样1-1
1
12
1
2
2
2
2
1
2
2
2
300130
图3 槽口b布置图
2.3 承重支架安装
（1）钢牛腿安装。

1#钢板盒处牛腿采用16mm、20mm厚钢板加工成型的方钢，长0.9m，外露0.45m，牛腿下侧设置16mm厚三角板加强。

2#钢板盒处牛腿采用工22a 工字钢，长1.1m，外露0.8m作操作平台。

（2）支架安装。

墩身侧面放置三角承重托架，承重托架采用I56a、I40a后场加工成型现场安装。

承重托架安装时与墩身预埋钢板临时固定，安装完成后顶部采用预埋的φ32精轧螺纹钢对拉固定，精轧螺纹钢对称张拉力35t。

承重托架上纵向铺设I22a工字钢分配梁，分配梁上横桥向放置底模桁架［4］。

单片桁架采用10#槽钢后场加工成型现场安装，桁架之间采用支撑架连接固定。

桁架上摆放（100×100）mm 方木，间距20cm。

支架安装图如图4所示。

图4 支架安装布置图
2.4 承重支架设计验算
采用Midas建立底模支架模型，模型各杆件均采用梁单元，荷载组合永久荷载为1.2，活荷载考虑1.4（见图5）。

计算上支点主弦处最大水平拉力F max=488.6kN，采用PSB830 φ32精轧螺纹钢对拉施加拉力，对拉力为350kN。

两根精轧螺纹钢预拉力F=2×350=700kN＞F max=488.6kN，精轧螺纹钢面积A=804.2mm，则精轧螺纹钢应力=F/ A=350000/804.2=435.2MPa＜［σ］=830MPa。

图5 支架设计模型图
3 托架预压加载
3.1 预压加载目的及原理
金沙江特大桥2#墩盖梁承重托架是盖梁施工的主要承重构件，需对三角承重托架进行预压，检
验托架设计能否满足施工的要求，检验支架稳定性及强度［3］。

同时三角承重托架间各构件存在间隙，通过对托架的预压，消除三角承重托架各构件间的非弹性形变，测出支架的弹性变值并为安装模板提供数据。

金沙江特大桥2#过渡墩位于陡峭的斜坡上，场地狭小，盖梁位于高度62m的墩身上，采用常规的水袋预压或沙袋预压极为耗时费力，操作难度极大，因此采用预应力等效荷载法进行［2］。

该预压方法的主要原理是通过在墩身预埋钢板盒安设反拉牛腿，牛腿间穿钢绞线，利用千斤顶在三角承重托架上施加应力来实现对三角承重托架预压的效果；锚固端设钢垫板及钢绞线挤压头，张拉端设钢垫板及锚具。

钢板盒采用12mm厚钢板加工，钢板盒尺寸（高×宽×深）为（400×300×400）mm。

钢板盒设置于墩身侧面（每侧布置2个，间距中到中1.5m），正上方预埋（长×宽×厚）（300×300×12）mm钢板，钢板面嵌入墩身混凝土面2cm。

预压牛腿钢板盒处牛腿采用20mm厚钢板加工成型的方钢2根，单根长0.9m，外露0.5m，牛腿上侧设置20mm厚三角板加强（见图6）。

预压牛腿布置图
1-1
1
14
2
2
2
3
4
2
2
2
3
20
140606060606060400135135
30
300
900
图6 锚固端反拉钢牛腿布置图
3.2 预压方法
（1）托架预压加载节点编号。

盖梁托架预压对横桥向两侧的2个承重托架组6片托架上的20个节点进行加载，纵桥向两侧悬挑20cm，不进行预压（见图7）。

在单侧承重托架的纵桥向分配梁上布设横桥向预压分配梁+钢垫板。

（2）托架预压数据分布。

钢筋混凝土容重取26k N/m3，盖梁整体混凝土方量392m3，盖梁单侧悬挑部分混凝土方量78.22m3；横桥向单侧悬挑部分混凝土重量为78.22×26=2033.72kN≈203.4t；预压总重量为203.4×1.2=244.1t；对应每个加载节点预压重量为203.4÷10≈20.34t，每个加载节点预压总重量为244.1÷10≈24.41t 。

墩身
加载节点
纵
桥
向
注：本图标注尺寸以cm计。

图7 预压加载节点布置图
（3）测点布设及观测。

测点布设原则：盖梁托架预压共设置36个观测点，单侧托架18个观测点进行预压观测。

观测设备采用高精度的DSZ2型水准仪和毫米刻度的水准标尺。

各级荷载预应力加载完后对各观测点进行观测、记录数据，最后一级荷载加载完成后，持荷12小时后再进行高程观测，待标高变化稳定后可进行卸载，卸载完成后测一次标高［5］。

在整个测量过程中，当发现测量数据有较大变化时应立即停止预压，继续观测，分析原因，确保支架安全。

每次观测都要对各测点的标高进行记录并保存好原始数据，便于后期复核。

（4）加载顺序。

单侧对每个节点按序号从小到大依次逐一进行（由远向近进行）。

为防止支架偏载，每个加载点均分级进行，各级加载力均以荷载作用下各节点支反力为标准。

支架预压分4级加载，预压按荷载值的0%→20%→50%→100%→120%进行分级加载、分级观测。

每加载一级荷载，都要观测承重托架此时各特征点的标高，并与上级标高进行比较分析［6］。

发现异常，要查找原因，原因明确后采取措施进行处理，处理完成后继续加载预压。

加载预压完成后进行卸载，卸载顺序依照加载顺序反向进行。

（5）盖梁施工技术要点。

有效利用“下剪上拉”的三角模型，数值仿
（下转第74页）
表5 施加预应力阶段与梁变形分析表
施工
进度
施加第一阶段预应力RPRE 1施加第二阶段预应力RPRE 1梁最大竖向挠度/mm 施加第二阶段预应力RPRE 1梁最大竖向挠度/mm 9F 是是0.6否-710F 是是-5.2否-10.511F 是是-7.7否-1312F
是
是
-10.5
否
-16.8
注：正值表示上反。

根据以上分析可得：梁最大竖向挠度在10F 施加预应力及11F 施加第二阶段预应力变化值均比较均匀，综合考虑高支模架体的拆模时间应在新浇筑楼层梁板终凝前保留两层完整架体等因素，最终确定方案：在9F
施工完成后施加第一阶段预应力，10F 施工完成后保持第一阶段预应力，在11F 施工完成后施加第二阶段预应力，12F 施工完成后保持第二阶段预应力，预应力梁整体变形比较均匀，约
7～10mm 。

5 结束语
在预应力施工过程中，通过二次张拉的方式，避免了预应力施工过程中上部结构需要等待预应力张拉完成的情况，减少了预应力张拉对结构施工的影响。

通过施工过程对预应力结构梁变形监测数据显示，预应力梁最终变形在7.3mm 左右，与原模拟方案保持一致。

此预应力分次张拉技术为转换层预应力梁的施工提供了一种可借鉴的思路。

［参考文献］
［1］刘大鹏. 浅议预应力张拉技术［J ］. 商品与质量，
2013（04）：190.
［2］李献忠，姜稚清. 后张预应力分批张拉法［J ］. 石家
庄铁道学院学报，2003（03）：24-26.
［3］刘凡. 大跨度预应力弧形梁施工［J ］. 福建建设科
技，2006（01）：30-31.
效实际受力模型，节点受力更明确，利用预应力在支架上反拉作预压，其特点如下：盖梁支架利用墩身施工时预留预埋剪力槽，有效通过剪力槽钢牛腿将荷载传递在墩柱上；盖梁底模托架由平行的桁架整体相连接组成，桁架之间通过焊接小型钢来保证其侧向稳定；实现了一种可拆卸、易安装、安全性高的盖梁施工支架施工方法。

4 结束语
文章以金沙江特大桥2#墩大悬臂盖梁施工为工程实例，阐述了独墩大悬臂盖梁施工工艺，介绍了一种可拆卸、易安装、安全性高的大悬臂盖梁支架施工方法，在保证安全和质量的前提下提高了施工效率，降低了施工成本，为跨山区峡谷地区桥梁施工提供了经验借鉴。

［参考文献］
［1］周黎明. 大悬臂预应力盖梁施工［J ］. 黑龙江交通科
技，2019，42（04）：162-163.
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［J ］. 工程建设与设计，2020（05）：206
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建筑施工，2022，44（05）：1023-1026.
［5］张道明，郭国梁，刘琦，等. 预应力荷载的直接内载
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［6］黄胜方. 高墩大跨度T 型刚构桥托架的设计与施
工——以资兴高速公路青云大桥工程为例［J ］. 浙江水利水电学院学报，2019，31（04）：53-59.
（上接第70页）。