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摘要：本文是作者结合多年工作经验以及工程实例，主要针对实例中的桥梁施工技术作出了相关的阐述分析。以供参考。
关键词：高墩大跨桥梁；预压法；施工技术应用
前言：
随着经济不断飞速发展，建设项目日益增多，高墩大跨桥梁也在全国各地不断的建设，同时，在建设过程中对技术的要求也越来越高。而预压是高墩大跨桥梁施工中的一项重要工作。但是由于高墩大跨桥梁的支架、托架、挂篮等要求的预压荷载较大，且位置较高，预压操作难度很大，需要投入大量的人力、物力和时间，所以设计选择预压方案在高墩大跨桥梁施工中是一件很重的工作，他将直接影响施工进度、成本等。
反支点预压法就是采用张拉钢绞线(或精轧螺纹钢等)的方法对支架施加反力，使其所受反力等于预压荷载，以消除整个支架的非弹性变形，得出弹性变形，确定预拱度。
1 工程概况
某高速公路段上的一座大型桥梁，桥孔布置为6×30+140+322+140+3×30m，其中主桥(140+322+140 m)为三跨一联双塔双索面预应力混凝土边主梁斜拉桥，两岸引桥采用30m预应力混凝土T梁，先简支后刚构。索塔为H型，高190.397m，由塔座、塔柱、下横梁、上横梁等组成，该桥下横梁底面离承台顶面高度达104.305m，主塔主梁在下横梁处固结，主塔下横梁是矩形预应力单箱室结构，长27.5m，宽6.1m ，高6m～6.275m，两端3.5m为实心段，中问20.5 m为空心段，空心段底板、顶板、腹板厚度均为0.8m，下横梁顶面设双向2％横坡。
主塔下横梁采用支架法现浇施工(即刚性牛腿与塔身铰接，上面铺贝雷梁)。下横梁C50混凝土共计634m3，分两次浇筑，第一次浇注3m高，混凝土312.6m3，第二次浇注剩余的部分，混凝土321.4m3。由于下横梁混凝土自重达约1500t，跨径又大，支架必须进行预压。下横梁两端3.5m范围及中间部分分别模拟混凝土荷载，按下横梁混凝土总重等载预压，以消除整个支架的非弹性变形，得出弹性变形，确定预拱度…。
2 比选预压方案
下横梁底面离承台顶面高度达104.305m，对两个主塔下横梁支架进行预压须准备1500 X2=3000t的预压材料。现对几种预压方案进行对比，选出合理的预压方案
2．1 传统的堆载预压存在的问题
2．1．1 堆载重量太大
一个下横梁支架预压重量达到1500t。采用传统的堆载预压，若用砂袋则需1000 m3砂子，和2万多个编制袋；若采用注水预压，需要1500t水和相应数量的水箱；采用钢材预压，则需提前储备1500t钢材；若采用混凝土砌块，则需要625 m3 的模筑混凝土，并设置专门的吊环。因此在采用堆载预压时必须提前准备大量的堆载物，并进行相应的制作或加工准备工作。
2．1．2 堆载费工费时
因项目工期较紧，资金压力大，预压方案选择不合适，将延误工期并占用或花费较多的资金。吊装工作采用塔吊进行，在约100m高空处，每吊一次所用时间平均为15min，预压采用砂袋或混凝土砌块时，为方便施工一般吊重為1t，则吊装、持荷和卸载全过程需要750h以上；预压采用钢筋，一捆钢筋一般为3t，则吊装、持荷和卸载全过程需要250h以上。采用抽水预压，从吊装水箱到抽水，共计350h以上。因此采用传统的堆载预压，一个下横梁一般最少都需要15d～30d。另外，装砂袋，预制混凝土砌块，材料费也占用不少。而采用储备钢材用于堆载预，则积压资金达到550万。
2．2反支点预压的构思及要点
(1)施工工序要简洁，投入小，安全性高。
(2)作用在支架上的上锚固点布置必须与混凝土实际荷载分布相一致，能真实模拟荷载。
(3)上锚固点产生的局部压应力不能大于支架的局部承载能力。
(4)地面的下锚固点要牢靠，有足够的锚固力。
(5)加载过程要尽可能模拟混凝土的分层浇注状态，要确保分级对程加载，避免支架受较大的不对称外力，并确保支架的安全。根据现场实际情况，对以下三种材料的反支点预压方案进行了比较。
2．2．1 张拉钢筋预压
采用张拉钢筋预压， 即采用主塔用的φ32mm钢筋，每9m用直螺纹接头连接，需要连接11根。采用此方案，钢筋的安装及连接环节太多，接头连接必须牢固，接头出问题，预拉都得中断。钢筋在混凝土上的锚固可以解决，但在支架上的锚固位置不好固定，另外钢筋的允许应力较底，所需数量较大。
2．2．2 张拉精轧螺纹钢预压
采用张拉精轧螺纹钢预压，即采用主梁中使用的φ32mm精轧螺纹钢，每9m用连接器连接，需要连接11根。采用此方案，精轧螺纹钢的安装、锚固较为方便，但是环节相对还是较多。精轧螺纹允许应力较大，若采用高的拉应力，则上锚固点压应力太大，支架局部承载能力有问题，下锚固点抗拔力也相应较大。另一方面，提前购买精轧螺纹钢要占用将近100万元的资金，增加了资金压力。
2．2．3 钢绞线反支点预压
采用钢绞线作为张拉材料，即采用下横梁用的φ15.24mm钢绞线，施工时按下横梁需要长度的3倍下料，即108m长，能够满足下横梁支架预压要求，预压完后，截成三段用于下横梁中，不会浪费材料。钢铰线预拉力按15t，并保证分级加载。钢绞线下端直接锚于承台及塔座中，上端采用现成的夹片和锚具锚在分配梁上，所以锚固点设置简便牢靠。
此方法不会增加成本，也不会占用资金，操作方便，安全可靠，模拟加载效果较好。故经过多方面比较，最终决定采用钢绞线反支点预压法。
3 反支点预压法预压工艺
钢绞线反支点预压法预压工艺流程：预压荷载布点放样→安装分配梁→安装钢绞线→锚固钢绞线下端→等强并分级张拉钢绞线→持荷→卸载→确定预拱度。
3．1预压荷载布点
根据下横梁混凝土荷载的特点，按每根钢绞线受力15t考虑，将混凝土不同部位的匀布荷载转化为多个集中力作用在支架上，同时按多个集中力产生的跨中及支点处的弯矩及剪力与实际混凝土荷载产生的相应位置的弯矩和剪力一样为原则进行布载，经过荷载计算，综合下横梁两端实心段及腹板和底顶板的混凝土的荷载分布情况，预压荷载上锚固定点布置100个点位。在下横梁实心段两侧共计40个点位，其中在每侧下横梁实心段分配梁上布设2排，每排10各点，沿桥横向间距155cm，桥纵向间距为65.5cm～90cm；中间箱型部位共设60各点，中间部分，主要布置在腹板位置附近，沿桥横向间距145cm，桥纵向间距为180cm如图1所示。
下端锚固在承台、塔座及系梁上，共100个点位。两端承台、塔座的锚固点与支架上锚固定点位置上下一一对应，布设52个点，点位距混凝土襟边距离为40cm～60cm。钢筋混凝土系梁布置48个点，每边24个，沿桥横向相对间距145cm，桥纵向相对、司距为180cm，点位距混凝土襟边距离为45cm～75cm。点位布置在系梁上后，纵向与上端锚固点布对应有3.12°的偏角，成发散状。由于下横梁离承台面很高，张拉锚固后水平分力很小，垂直预压荷载的偏差值为0.15％ ，可以不考虑钢绞线夹角的影响。
结合塔座和承台的结构尺寸，锚固点布置如图2所示。
3．2安装分配梁
为了更有利地模拟实际混凝土的荷载分布，使张拉的钢绞线集中力匀布地作用在贝雷片支架上，结合现场材料，采用2根40c槽钢作为分配梁，分配梁在锚固点处设连接钢板。用塔吊将分配梁按设计位置吊装到位。分配梁的设置可以将荷载有效地分配到下部的贝雷片支架上。
3．3安装钢绞线
按计算长度对钢绞线下料，两端用胶带缠裹。盘束后，用塔吊吊装到支架上，单根钢绞线重量只有113 kg，采用人工将钢绞线顺着分配梁上的点位放到承台上，留出下端的锚固长度，上锚固点用主塔环向预应力锚具和夹片临时固定在分配梁上。
3．4 支架变形数据分析
张拉过程中，对统计的数据进行分析，确定分级张拉力与理论支架变形是否一致，以确保预压的安全性，同时可搜集预压数据，并最终确定出弹性变形量及非弹性变形量。该桥确定出跨中弹性变形量为19.4mm (理论弹性变形为19mm)，非弹性变形为10.8mm；支点处弹形4.8mm，非弹性变形3.2mm。弹性变形与理论计算比较吻合。
3．5 确定预拱度
对观测的数据进行分析，得出弹性变形量及非弹性变形量，确定预拱度。下横梁预拱度沿跨度方向变化的曲线，按二次抛物线处理，取左支点为坐标原点，跨长为 ，跨中预拱度为，则预拱度曲线方程为：
计算的值为横向贝雷梁的预留拱度，其数值再统一加上支点处牛腿支架的弹性变形值就是下横梁最终的确定预拱度。
3．6 安全施工要点
(1)遵守常规的钢铰线张拉安全操作规程。
(2)在桥正下方作业，要设置专门的可移动防护棚，并尽可能停止桥上作业，防止坠物伤人。
(3)下锚固点施工结束，安装完钢铰线后，再统一进行张拉，不得边锚固边张拉。
(4)张拉前，桥的正下方锚固区设置警戒线，禁止人员进入。
(5)张拉及卸载均分级进行。
4 结束语
反支点预压法是一种较新颖的高墩大跨桥梁支架施工预压方法，他可以广泛应用于各种大吨位的支架预压、托架预压、挂篮预压等。该方法可明显促进施工进度、加快材料的周转速度，节约施工成本，产生明显的经济效益和社会效益。与通常的水箱预压法、砂袋预压法、钢材预压法相比，反支点预压法在预压工艺、安全程度、模拟加载效果、节约成本方面有很大的优越性。通过不断地摸索优化完善，反支点预压法一定会在高墩大跨桥梁施工中得到广泛的应用。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：高墩大跨桥梁；预压法；施工技术应用
前言：
随着经济不断飞速发展，建设项目日益增多，高墩大跨桥梁也在全国各地不断的建设，同时，在建设过程中对技术的要求也越来越高。而预压是高墩大跨桥梁施工中的一项重要工作。但是由于高墩大跨桥梁的支架、托架、挂篮等要求的预压荷载较大，且位置较高，预压操作难度很大，需要投入大量的人力、物力和时间，所以设计选择预压方案在高墩大跨桥梁施工中是一件很重的工作，他将直接影响施工进度、成本等。
反支点预压法就是采用张拉钢绞线(或精轧螺纹钢等)的方法对支架施加反力，使其所受反力等于预压荷载，以消除整个支架的非弹性变形，得出弹性变形，确定预拱度。
1 工程概况
某高速公路段上的一座大型桥梁，桥孔布置为6×30+140+322+140+3×30m，其中主桥(140+322+140 m)为三跨一联双塔双索面预应力混凝土边主梁斜拉桥，两岸引桥采用30m预应力混凝土T梁，先简支后刚构。索塔为H型，高190.397m，由塔座、塔柱、下横梁、上横梁等组成，该桥下横梁底面离承台顶面高度达104.305m，主塔主梁在下横梁处固结，主塔下横梁是矩形预应力单箱室结构，长27.5m，宽6.1m ，高6m～6.275m，两端3.5m为实心段，中问20.5 m为空心段，空心段底板、顶板、腹板厚度均为0.8m，下横梁顶面设双向2％横坡。
主塔下横梁采用支架法现浇施工(即刚性牛腿与塔身铰接，上面铺贝雷梁)。下横梁C50混凝土共计634m3，分两次浇筑，第一次浇注3m高，混凝土312.6m3，第二次浇注剩余的部分，混凝土321.4m3。由于下横梁混凝土自重达约1500t，跨径又大，支架必须进行预压。下横梁两端3.5m范围及中间部分分别模拟混凝土荷载，按下横梁混凝土总重等载预压，以消除整个支架的非弹性变形，得出弹性变形，确定预拱度…。
2 比选预压方案
下横梁底面离承台顶面高度达104.305m，对两个主塔下横梁支架进行预压须准备1500 X2=3000t的预压材料。现对几种预压方案进行对比，选出合理的预压方案
2．1 传统的堆载预压存在的问题
2．1．1 堆载重量太大
一个下横梁支架预压重量达到1500t。采用传统的堆载预压，若用砂袋则需1000 m3砂子，和2万多个编制袋；若采用注水预压，需要1500t水和相应数量的水箱；采用钢材预压，则需提前储备1500t钢材；若采用混凝土砌块，则需要625 m3 的模筑混凝土，并设置专门的吊环。因此在采用堆载预压时必须提前准备大量的堆载物，并进行相应的制作或加工准备工作。
2．1．2 堆载费工费时
因项目工期较紧，资金压力大，预压方案选择不合适，将延误工期并占用或花费较多的资金。吊装工作采用塔吊进行，在约100m高空处，每吊一次所用时间平均为15min，预压采用砂袋或混凝土砌块时，为方便施工一般吊重為1t，则吊装、持荷和卸载全过程需要750h以上；预压采用钢筋，一捆钢筋一般为3t，则吊装、持荷和卸载全过程需要250h以上。采用抽水预压，从吊装水箱到抽水，共计350h以上。因此采用传统的堆载预压，一个下横梁一般最少都需要15d～30d。另外，装砂袋，预制混凝土砌块，材料费也占用不少。而采用储备钢材用于堆载预，则积压资金达到550万。
2．2反支点预压的构思及要点
(1)施工工序要简洁，投入小，安全性高。
(2)作用在支架上的上锚固点布置必须与混凝土实际荷载分布相一致，能真实模拟荷载。
(3)上锚固点产生的局部压应力不能大于支架的局部承载能力。
(4)地面的下锚固点要牢靠，有足够的锚固力。
(5)加载过程要尽可能模拟混凝土的分层浇注状态，要确保分级对程加载，避免支架受较大的不对称外力，并确保支架的安全。根据现场实际情况，对以下三种材料的反支点预压方案进行了比较。
2．2．1 张拉钢筋预压
采用张拉钢筋预压， 即采用主塔用的φ32mm钢筋，每9m用直螺纹接头连接，需要连接11根。采用此方案，钢筋的安装及连接环节太多，接头连接必须牢固，接头出问题，预拉都得中断。钢筋在混凝土上的锚固可以解决，但在支架上的锚固位置不好固定，另外钢筋的允许应力较底，所需数量较大。
2．2．2 张拉精轧螺纹钢预压
采用张拉精轧螺纹钢预压，即采用主梁中使用的φ32mm精轧螺纹钢，每9m用连接器连接，需要连接11根。采用此方案，精轧螺纹钢的安装、锚固较为方便，但是环节相对还是较多。精轧螺纹允许应力较大，若采用高的拉应力，则上锚固点压应力太大，支架局部承载能力有问题，下锚固点抗拔力也相应较大。另一方面，提前购买精轧螺纹钢要占用将近100万元的资金，增加了资金压力。
2．2．3 钢绞线反支点预压
采用钢绞线作为张拉材料，即采用下横梁用的φ15.24mm钢绞线，施工时按下横梁需要长度的3倍下料，即108m长，能够满足下横梁支架预压要求，预压完后，截成三段用于下横梁中，不会浪费材料。钢铰线预拉力按15t，并保证分级加载。钢绞线下端直接锚于承台及塔座中，上端采用现成的夹片和锚具锚在分配梁上，所以锚固点设置简便牢靠。
此方法不会增加成本，也不会占用资金，操作方便，安全可靠，模拟加载效果较好。故经过多方面比较，最终决定采用钢绞线反支点预压法。
3 反支点预压法预压工艺
钢绞线反支点预压法预压工艺流程：预压荷载布点放样→安装分配梁→安装钢绞线→锚固钢绞线下端→等强并分级张拉钢绞线→持荷→卸载→确定预拱度。
3．1预压荷载布点
根据下横梁混凝土荷载的特点，按每根钢绞线受力15t考虑，将混凝土不同部位的匀布荷载转化为多个集中力作用在支架上，同时按多个集中力产生的跨中及支点处的弯矩及剪力与实际混凝土荷载产生的相应位置的弯矩和剪力一样为原则进行布载，经过荷载计算，综合下横梁两端实心段及腹板和底顶板的混凝土的荷载分布情况，预压荷载上锚固定点布置100个点位。在下横梁实心段两侧共计40个点位，其中在每侧下横梁实心段分配梁上布设2排，每排10各点，沿桥横向间距155cm，桥纵向间距为65.5cm～90cm；中间箱型部位共设60各点，中间部分，主要布置在腹板位置附近，沿桥横向间距145cm，桥纵向间距为180cm如图1所示。
下端锚固在承台、塔座及系梁上，共100个点位。两端承台、塔座的锚固点与支架上锚固定点位置上下一一对应，布设52个点，点位距混凝土襟边距离为40cm～60cm。钢筋混凝土系梁布置48个点，每边24个，沿桥横向相对间距145cm，桥纵向相对、司距为180cm，点位距混凝土襟边距离为45cm～75cm。点位布置在系梁上后，纵向与上端锚固点布对应有3.12°的偏角，成发散状。由于下横梁离承台面很高，张拉锚固后水平分力很小，垂直预压荷载的偏差值为0.15％ ，可以不考虑钢绞线夹角的影响。
结合塔座和承台的结构尺寸，锚固点布置如图2所示。
3．2安装分配梁
为了更有利地模拟实际混凝土的荷载分布，使张拉的钢绞线集中力匀布地作用在贝雷片支架上，结合现场材料，采用2根40c槽钢作为分配梁，分配梁在锚固点处设连接钢板。用塔吊将分配梁按设计位置吊装到位。分配梁的设置可以将荷载有效地分配到下部的贝雷片支架上。
3．3安装钢绞线
按计算长度对钢绞线下料，两端用胶带缠裹。盘束后，用塔吊吊装到支架上，单根钢绞线重量只有113 kg，采用人工将钢绞线顺着分配梁上的点位放到承台上，留出下端的锚固长度，上锚固点用主塔环向预应力锚具和夹片临时固定在分配梁上。
3．4 支架变形数据分析
张拉过程中，对统计的数据进行分析，确定分级张拉力与理论支架变形是否一致，以确保预压的安全性，同时可搜集预压数据，并最终确定出弹性变形量及非弹性变形量。该桥确定出跨中弹性变形量为19.4mm (理论弹性变形为19mm)，非弹性变形为10.8mm；支点处弹形4.8mm，非弹性变形3.2mm。弹性变形与理论计算比较吻合。
3．5 确定预拱度
对观测的数据进行分析，得出弹性变形量及非弹性变形量，确定预拱度。下横梁预拱度沿跨度方向变化的曲线，按二次抛物线处理，取左支点为坐标原点，跨长为 ，跨中预拱度为，则预拱度曲线方程为：
计算的值为横向贝雷梁的预留拱度，其数值再统一加上支点处牛腿支架的弹性变形值就是下横梁最终的确定预拱度。
3．6 安全施工要点
(1)遵守常规的钢铰线张拉安全操作规程。
(2)在桥正下方作业，要设置专门的可移动防护棚，并尽可能停止桥上作业，防止坠物伤人。
(3)下锚固点施工结束，安装完钢铰线后，再统一进行张拉，不得边锚固边张拉。
(4)张拉前，桥的正下方锚固区设置警戒线，禁止人员进入。
(5)张拉及卸载均分级进行。
4 结束语
反支点预压法是一种较新颖的高墩大跨桥梁支架施工预压方法，他可以广泛应用于各种大吨位的支架预压、托架预压、挂篮预压等。该方法可明显促进施工进度、加快材料的周转速度，节约施工成本，产生明显的经济效益和社会效益。与通常的水箱预压法、砂袋预压法、钢材预压法相比，反支点预压法在预压工艺、安全程度、模拟加载效果、节约成本方面有很大的优越性。通过不断地摸索优化完善，反支点预压法一定会在高墩大跨桥梁施工中得到广泛的应用。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。