連續(xù)梁施工掛籃主構(gòu)架地面預(yù)壓技術(shù)

張小彬

(中鐵十二局集團第四工程有限公司，西安 710021)

掛籃作為懸臂澆筑連續(xù)梁施工的主要設(shè)備，是一個能夠沿著梁頂滑動的承重構(gòu)架，作為一種橋梁節(jié)段施工設(shè)施，已經(jīng)在橋梁施工中得到了廣泛應(yīng)用，形式也多樣，其中三角掛籃在連續(xù)梁及連續(xù)剛構(gòu)中應(yīng)用最為廣泛。其受力主構(gòu)架為三角結(jié)構(gòu)，由型鋼組件栓接而成，具有受力明確、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、計算簡便等優(yōu)點。作業(yè)面較為開闊，能夠加快施工進度［5］。

掛籃結(jié)構(gòu)的安全性能檢測非常重要，主構(gòu)架作為掛籃的核心受力部件，其承載力的檢驗更為關(guān)鍵，在正式進行懸澆梁施工前，對新加工的主構(gòu)架或周轉(zhuǎn)使用的主構(gòu)架提前在地面進行預(yù)壓，一方面可以切實檢驗其結(jié)構(gòu)安全性能，另一方面可以模擬各節(jié)段施工過程工況，總結(jié)主構(gòu)架的變形數(shù)據(jù)，為懸澆梁施工線形監(jiān)控提供參考數(shù)據(jù)。

1 工程概況

滬杭高速鐵路跨滬杭高速公路特大橋A7橋段設(shè)計采用1聯(lián)(48.8+80+48.8)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，全長177.5 m(包含兩側(cè)梁端至邊支座中心各0.75 m)。箱梁采用單箱單室截面，頂寬12 m，底寬6.7 m，中支點處梁高6.65 m，跨中9 m直線段及邊跨13.25 m直線段梁高為3.85 m;頂板厚度除梁端附近外均為40 cm，底板厚度40～100 cm，按直線線性變化，腹板厚48～60 cm，60～90 cm按折線變化。全聯(lián)在端支點、中跨中及中支點處共設(shè)5個橫隔板。

全梁設(shè)計共分47個梁段，其中0號塊長11.0 m，一般梁段長度分為2.7、3.1、3.5 m 3種，合龍段長2.0 m，邊跨現(xiàn)澆段長7.75 m(圖1)。主梁采用懸臂澆筑法施工，墩頂梁段分別在各墩頂灌注，其余梁段采用掛籃懸臂澆筑施工。

2 掛籃概況

滬杭高速鐵路跨滬杭高速公路特大橋A7橋段施工采用的是三角掛籃，懸澆掛籃總體結(jié)構(gòu)見圖2。這種掛籃具有以下優(yōu)點。

(1)結(jié)構(gòu)簡單，受力明確，整體剛度較大;(2)設(shè)有行走裝置，移動方便，外側(cè)模、底模可一次就位，內(nèi)模能整體抽拉;(3)本掛籃采用普通型鋼，加工制作簡單;(4)可用于合龍段施工。

本掛籃的主要設(shè)計性能參數(shù)見表1。三角形主構(gòu)架細部結(jié)構(gòu)尺寸見圖3。

圖1 跨滬杭高速公路特大橋A7橋段連續(xù)梁縱向分段(單側(cè)48.8 m梁段)(單位:cm)

圖2 掛籃主桁架結(jié)構(gòu)

表1 掛籃主要性能參數(shù)

圖3 懸澆掛籃主構(gòu)架結(jié)構(gòu)(單位:mm)

圖4 掛籃預(yù)壓方法簡圖

圖5 掛籃預(yù)壓現(xiàn)場

3 預(yù)壓方法及過程

3.1 預(yù)壓原理及方法

本次試驗由于在地面平臺上進行，不可能將掛籃全部拼裝好，但主要承重構(gòu)件均進行了拼裝試驗，加載工況基本與實際受力相似。在實際操作中掛籃各支點均放在鋼件上，并且保持了水平，防止了下沉。整個試驗工作在工作平臺上進行。掛籃平躺安裝，兩片桁架相對。前端利用1臺YC1000型千斤頂預(yù)壓，中間用鋼馬凳支撐，后端用φ32 mm精軋螺紋鋼連接，將千斤頂?shù)淖饔昧鹘o掛籃，達到給掛籃加載的目的。拼裝后要嚴(yán)格檢查中支點是否嚴(yán)密，后錨點是否牢固，如有松動應(yīng)及時進行加固。掛籃拼裝好后要嚴(yán)格檢查掛籃主桁是否在同一平面上。預(yù)壓方法見圖4，掛籃預(yù)壓現(xiàn)場照片見圖5。

3.2 預(yù)壓加載過程

(1)加載理論依據(jù)

預(yù)壓加載計算模擬實際施工工況，主要與施工節(jié)段長度、節(jié)段荷載兩項指標(biāo)相關(guān)。

各節(jié)段總重力=(各節(jié)段梁體設(shè)計重力+施工荷載)×1.2

實際施工中，中支錨固點距離已澆筑梁端50 cm，如圖6所示。

試驗過程中的計算依據(jù)為

式中 G1——總重力;

N1——后錨點反力;

L1——掛籃主構(gòu)架長度;

圖6 掛籃預(yù)壓加載計算簡圖(單位:cm)

L2——準(zhǔn)備澆筑號段的長度［1－4］。

(2)加載程序

根據(jù)各個梁段的長度及重力，準(zhǔn)確計算出主構(gòu)架在各個節(jié)段下的受力情況，對照分級加載;每級荷載為設(shè)計荷載的50%、80%、100%，每級加荷完成后，持荷30 min，持荷完成后觀測并記錄各項讀數(shù)，對構(gòu)件分級卸荷，測試共進行3次。加載順序及加載值見表2。分級加載及對應(yīng)的油表讀數(shù)見表3。

表2 各節(jié)段加載數(shù)據(jù)

表3 各節(jié)段加載力值及對應(yīng)的油表讀數(shù)

通過上表得知理論計算出最大加載梁段為第4號段，在試驗過程中所采用的數(shù)據(jù)以第4號段的數(shù)據(jù)作為參考。

(3)數(shù)據(jù)分析及處理

通過現(xiàn)場試驗繪制荷載值與變形檢測數(shù)據(jù)曲線，見圖7。

圖7 荷載值與變形檢測數(shù)據(jù)曲線

由于掛籃是使用過的舊掛籃，且主構(gòu)架沒有拆開，故其非彈性變形很小，基本上已消除。

由圖7可以看出，第2次、第3次試壓圖中線形基本接近直線，所以，其變形以彈性變形為主

此外考慮后支座變形量15.5 mm，彈性變形量Δ4為

由圖7的線形及數(shù)據(jù)處理的結(jié)果可推出掛籃加載重力與變形的線形公式:彈性變形量=0.288×力矩值，得出表4。

表4 懸灌梁各節(jié)段掛籃變形量

掛籃預(yù)壓時所加載的最大力值為各節(jié)段總重力=(各節(jié)段梁體設(shè)計重力+施工荷載)×1.2，且為理想狀態(tài)下的均衡加載，而實際施工混凝土澆筑時會對掛籃產(chǎn)生不均衡荷載，如:施工人員、施工機械、混凝土澆筑時混凝土對模板的沖擊力等，導(dǎo)致實測數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差。但由表5的對比可以看出，通過模擬連續(xù)梁各節(jié)段工況對掛籃預(yù)壓得出的變形量，對掛籃實際施工的線形監(jiān)控及高程控制提供了參考依據(jù)。

表5 掛籃預(yù)壓變形量與掛籃施工實測變形量對比

4 結(jié)論

跨滬杭高速公路特大橋A7橋段連續(xù)梁三角形掛籃安全性滿足要求，現(xiàn)場檢查各焊點、聯(lián)結(jié)點、各構(gòu)件等均未出現(xiàn)塑性變形。從圖7可以看出掛籃主桁架的力矩值與彈性變形曲線基本上呈直線形，說明在整個加載過程中主桁架接近于彈性工作狀態(tài)，便于指導(dǎo)掛籃立模高程控制。本預(yù)壓試驗方法操作簡單，安全可靠，有效避免了掛籃高空拼裝后預(yù)壓不合格易出的安全事故。

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