三角掛籃預壓試驗方法

■　劉錦香（龍巖市新宇公路工程有限公司，龍巖　364000）

?

三角掛籃預壓試驗方法

■劉錦香
（龍巖市新宇公路工程有限公司，龍巖364000）

摘要本文結合某大橋三角掛籃預壓試驗實例，介紹了通過在已澆筑的梁段進行預埋后引出反力架，利用千斤頂頂壓反力架的加載試驗方法，進行懸臂梁施工掛籃預壓試驗，達到預壓的目的。從預壓原理、預壓過程及預壓結果分析，總結出一套高效、快速、可行、安全性高的掛籃預壓試驗方法，可為類似工程應用參考。

關鍵詞三角掛籃預壓試驗方法

1　工程概況

某大橋主橋為三跨預應力混凝土連續剛構，采用三角掛籃逐段懸臂澆筑施工。

上部構造為：50.96m+80m+50.96m變截面預應力混凝土連續箱梁，箱梁為單箱單室斷面，箱梁頂面寬14.75m，底面寬7.75m，橋面橫坡通過腹板高差形成，主橋中墩下部結構采用3.5m厚墻式墩身、3.0m厚實體承臺、群樁基礎型式。

三跨連續梁體系的組成有：兩個支架現澆的墩頂O#、1#梁段，在兩個主墩上按T構用三角掛籃分塊對稱懸臂澆筑的梁段，在吊架上澆筑的跨中合攏段，及在落地支架上澆筑的邊跨現澆段。墩頂支架現澆0#、1#塊梁段長10.0m，單T懸臂節段數為9段，其梁段數及梁段長度從根部至跨中各為：4×3.5m、5×4.0m，整聯連續箱梁共有一個2m長的主跨跨中合攏段和兩個2m長的邊跨合攏段，兩個邊跨現澆梁段各長9.88m，梁高相同，具體詳見圖1所示。

圖1　T型剛構立面示意圖（單位：m）

2　掛籃預壓目的

（1）檢驗掛籃系統的主桁架、前后吊帶及底模架的加工和安裝質量，檢查焊縫的質量情況，測試掛籃各主要受力部件的強度、剛度和穩定性，驗證實際受力模式是否與設計理論計算模式相吻合。

（2）消除三角形桁架的非彈性變形，測定彈性變形，根據各級荷載作用下掛籃產生的撓度，繪出掛籃的荷載-撓度曲線，為模板系統及前橫梁設置正確的預拋值，確保大橋成橋后主梁線形的流暢美觀。

（3）通過分級壓載試驗，分析得出最大荷載作用下掛籃控制桿件的內力，檢驗掛籃的實際承載能力、橫向穩定性及安全可靠性，通過試驗得出的撓度與掛籃設計時的計算撓度對比，為以后改進、優化掛籃設計提供依據。

3　掛籃預壓方案的選擇

3.1直接加載法（有砂袋加載、水箱加載）

（1）砂袋加載對密封性不作要求，也不需要太大的投入，但砂袋裝砂、稱重、拆除的勞動強度大，周期長，受天氣影響大，如遇雷雨天氣，易形成砂吸水使掛籃過荷而發生工程事故。

（2）水箱加載及卸載方法簡單且準確，易于控制，但水箱高度大，對水箱密封性和水箱側壁的剛度要求也很高，同時側壁的鋼結構焊接量大、危險性高、施工周期長、經濟效益低。

3.2反力加載法

在承臺上植入精軋螺紋鋼，利用錨具連接，通過鋼絞線將掛籃上的千斤頂和承臺上的精軋螺紋鋼連接，利用千斤頂加載。該方法施工工藝較復雜，且施工成本低、施工周期短、材料可以反復利用，且需要經過詳細計算，其難點在于需要解決承臺上精軋螺紋鋼與千斤頂的連接問題。

3.3預埋型鋼加載法

采用先在已澆梁段上預埋型鋼后引出反力架，在掛籃底模上放置千斤頂頂住反力架進行預壓，千斤頂預壓可使用已有的張拉設備，準確、方便，而且安全、經濟、勞動強度低、周期短、荷載可以隨時控制，不受天氣影響，完全可以模擬真實受力。

現場需要預壓2對掛籃，掛籃的規格一致，數量較少，為了加快施工進度，降低施工成本，預壓設備選用現場已有的設備，即通過在已澆筑的1#塊梁段腹板內進行預埋型鋼后引出反力架，利用千斤頂頂壓反力架的試驗方法，達到掛籃預壓的目的。

4　預壓的原理

懸臂梁施工時，施工荷載集中在掛籃底模位置，并由底模及底模縱梁傳至底模前后托梁，再由前后托梁的吊帶傳遞到橋面主桁架，錨固在已澆混凝土上。根據施工掛籃的實際受力原理，試驗設計利用從已澆筑的梁段引出I字鋼反力架，利用千斤頂作為加載設備，作用到底模的縱梁I字鋼，傳遞到底模前后托梁上，根據實際受力狀況予以模擬。

圖2　預壓側面示意圖

方案要求先在墩頂支架現澆1#塊時設置預壓所需的反力架預埋件，在腹板位置預埋倒置的三角托架，以托架為支撐，借助千斤頂提供壓力，從而達到預壓的目的，具體如下：

（1）梁體1#段腹板處錨固倒置三角托架作為臨時承重結構，根據現場的施工條件，托架橫梁采用40B大型工字鋼，斜桿采用25B對扣槽鋼。

（2）腹板處錨固20mm鋼板與倒置三角架焊接，三角架的斜桿與鋼板的鏈接采用牛腿支架結構。

（3）20mm鋼板制作牛腿固結斜桿，鋼板鑲嵌在梁體混凝土表面，鋼板背后焊接錨固鋼筋。

（4）為增加托架的穩定性，斜桿之間由20槽鋼相連。

（5）大型I字鋼作為底模系上的分配梁，按40cm間距排列。具體詳見圖2、圖3。

圖3　預壓示意圖

5　預壓

預壓是掛籃施工安全管理的重要內容之一，預壓前要緊固后錨系統受力拉桿，使各拉桿能受力均勻。預壓荷載按照箱梁最重塊段1#梁段砼自重超載120％進行實驗，經全面檢查結構各焊縫、支點、桿件連接，確保無誤后，四臺千斤頂同時同步分0、10％、20％、50％、75％、90％、100％、110％、120％八級荷載緩慢加載，各級荷載持荷30～40min后，測量下沉量及主要受力桿的應力和應變，最后以100％、75％、50％、20％、0五級緩慢卸載后再測下沉量。在加載過程中，設專人負責掛籃的檢查，密切注意各結點、各受力構件、各聯接器部位及托架的變形情況，確保安全。具體加載順序和加載量如表1所示。

測點布置：撓度和變形觀測點的設置為掛籃前橫梁桁片主吊帶及中點（3點）、前托梁主吊帶及中點（3點），主桁后錨處（3點）及前支點（3點）、分力工字鋼中點（1點）、邊縱梁中間（2點）共15個點。

圖4　掛籃預壓

表1　掛籃加載試驗程序表

6　注意事項

（1）在加載過程中安排專人加強對掛籃情況的觀測，密切注意各結點、各受力構件、各聯接器部位及托架的變形情況，如有異常應及時通知現場施工管理人員立即停止加載，在采取足夠的加固措施后方可繼續加載，以免出現重大安全事故。

（2）在加載及卸裁過程中，要求兩個掛籃同步進行，確保四臺千斤頂同時同步、分級緩慢的加載與卸載，要對反力架水平工字鋼的千斤頂集中著力點進行局部加強。

（3）確保預埋件尺寸及位置的準確，確保反力架焊接的質量，確保反力架桿件的剛度與強度，確保千斤頂上、下受力面的精確水平，相對高差不得超過3mm，確保分配梁即工字鋼排架的剛度，確保各精軋螺紋鋼及螺母的受力均勻。

（4）為了保證加載試驗所測數據的可靠性，變形觀測點要設置在掛籃體系受力變形的關鍵位置，并要確保布點的均勻性和對稱性。

（5）通過所測數據進行對比分析，分析橋梁縱坡對掛籃受力的影響及確定相關的施工控制參數。

7　預壓結果

（1）掛籃加載程序到八級后，掛籃預壓試驗各項實測變形值和應力值均在理論控制范圍內，說明該掛籃主梁抗彎能力等均滿足設計要求，加工質量較好，具有足夠的應力和變形儲備，檢驗了掛籃在承受最不利工況時的安全性。

（2）前上、下橫梁懸臂段最大撓度值在試驗過程中基本呈線性變化，殘余變形值較小，表明該掛籃的彈性性能和恢復性能較好。

（3）卸載后掛籃變形不能完全恢復，不同掛籃變形恢復程度不同，因此，每個掛籃都必須進行預壓，以減少掛籃的非彈性變形，保證線性控制的質量。

（4）從測試數值看，掛籃下橫梁變形大于掛籃上橫梁變形，說明前吊帶變形較大，施工放樣應該以掛籃底模進行合理控制。

（5）通過對實測掛籃變形值與計算掛籃變形值的比較分析，為掛籃變形誤差預報提供依據。

（6）根據試驗數據得出了掛籃撓度與承受荷載回歸線，為計算其它節段得出依據。

8　結束語

采用千斤頂頂壓反力架的加載方法進行掛籃預壓試驗，其一大大縮短了工期，通常只需要一天的時間，加快了施工進度，而且不受天氣影響；其二簡單易行，操作方便，勞動強度低，大大減少了試驗成本；其三能進行試驗數據的實時跟蹤，可以即時加載卸載，從而保證了試驗過程的安全和試驗數據的準確；其四提高了現場文明施工。

參考文獻

［1］JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術規范.

［2］杜曉偉.掛籃施工技術在橋梁施工中的運用［J］.科技與生活，2012，（11）：132-133.