掛籃預壓方法探析

楊志超

中國鐵建大橋工程局集團

掛籃預壓方法探析

楊志超

中國鐵建大橋工程局集團

根據(jù)梯子峪特大橋懸臂澆筑掛藍施工實際情況，提出千斤頂預壓方法，從設計、構(gòu)造、預埋、安裝、操著等多方面介紹其施工技術(shù)，與傳統(tǒng)沙袋預壓相對比，體現(xiàn)其諸多優(yōu)點，以供類似工程應用。

掛籃 液壓預壓 預埋

1 工程簡介

梯子峪大橋為北京興延高速公路重點工程之一，梯該橋主墩高50余米，主跨梁部為81+152+81m懸臂澆筑變截面預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，采用掛籃懸臂澆筑施工。施工特點：墩身高、跨度大、節(jié)段多、工期長、懸澆施工工序繁雜。懸臂段為4×3.5m+9×4.0m+4×4.5m對稱梁段結(jié)構(gòu)，最大梁重285.3t。規(guī)范規(guī)定新掛籃在初次使用之前必須預壓。預壓的目的主要是檢查掛籃加工質(zhì)量和設計性能，驗證掛籃的可靠性和消除其非彈性變形，同時測出掛籃在不同荷載下的實際變形值，為設置箱梁預拱度提供依據(jù)，以便修正立模標高。該橋預壓考慮1.2倍安全系數(shù)，加載342.36t。

2 掛籃預壓方法的選擇

掛籃懸澆法施工的關(guān)鍵是掛籃。掛籃的預壓是必不可少的施工步驟，目前，掛籃預壓的方法主要袋裝砂預壓、水箱加水預壓、圍水預壓。

2.1 沙袋預壓

將沙袋同步均勻的布置在兩端掛籃的底板上，以此來模擬砼的重量進行預壓。該方法操作簡單、容易實現(xiàn)、比較經(jīng)濟，但工期長(一般4-7天)，花費勞力多，堆放高度高，施工不安全，預壓精度差，不能很好的完全模擬掛籃實際受力狀態(tài)。

2.2 水箱加水預壓

利用鋼護筒加工成水桶(或水箱)，將水桶掛在掛藍前橫梁和底板上灌水進行預壓。水桶可提前加工好，預壓進度較快，預壓過程人員遠離操著區(qū)，較為安全，但所需焊工等勞力多，鋼材多，不經(jīng)濟，難以模擬掛籃實際受力狀態(tài)。

2.3 圍水預壓

利用擋板將掛籃前后端封閉好，在空腔內(nèi)用彩條布圍好，灌水進行預壓。所需操著人員少，施工較為安全，但加工、安裝、加固擋板所需時間長，所需材料多、不經(jīng)濟，擋板加固不好或彩條布漏水容易預壓失敗，不能模擬掛籃實際受力狀態(tài)。

2.4 千斤頂預壓

提前在0#塊混凝土中預埋構(gòu)件，在已澆筑梁端上設置反力架，利用張拉油頂對掛籃前端進行加載預壓，滿足了各種懸澆掛籃預壓的需要，還能更好地模擬懸澆掛籃的實際受力情況。該方法操作人員少，時間短，數(shù)據(jù)準確，掛籃受力明確，容易控制預壓荷載，安全性高，且預壓設施簡單，省時省力，費用相對較低。

結(jié)合本工程重難點及各方法比較，使用液壓千斤頂對掛籃進行預壓作業(yè)。在具體實施中應根據(jù)現(xiàn)場情況，配備能滿足本工程施工的技術(shù)力量和機械設備的投入，做到合理安排、靈活調(diào)動和穿插流水作業(yè)。

3 液壓千斤頂預壓工藝

液壓千斤頂預壓技術(shù)對懸澆掛籃進行預壓的方法，主要實施設備是反力架和液壓千斤頂。具體實施過程：首先將反力架固定在已澆筑的箱梁體上，待懸澆掛籃和箱梁底模安裝結(jié)束后，再將液壓油頂置于反力架與底模的預留空間內(nèi)。利用控制液壓油頂壓力，下壓底模，上拉吊桿，模擬掛籃實際受力，從而測量出掛籃各部位的變形參數(shù)，以達到掛籃預壓的目的。

3.1 材料設備介紹

一只掛籃預壓需液壓油頂兩臺(可用張拉縱向預應力鋼絞線千斤頂)，反力架一套，用型鋼焊接而成，反力架預埋件應根據(jù)設計計算確定其尺寸和數(shù)量。

3.2 勞動力及設備投入計劃

反力架安裝需焊工4人，塔吊或吊車一臺，電焊機2臺。

3.3 施工工藝流程

圖3.1 千斤頂預壓施工工藝流程圖

圖3.2 液壓千斤頂預壓示意圖

3.3.1 準備工作

對所有連接部位進行常規(guī)檢查，對受力較大的部位進行詳細的檢查。預壓加載前應對施工人員進行交底及設備的提前檢查和調(diào)試。

3.3.2 分級預壓

試壓方法：利用張拉油頂對掛籃前端進行加載預壓。具體的試壓方法是在每只掛籃底模的前下橫梁上安裝2只液壓油頂，根據(jù)設計預壓力，通過張拉油頂，對掛籃進行分級加載或卸載，同時測出其相應的變形值。

3.3.3 測量監(jiān)控

變形及變位觀測的主要項目包括主桁前、后支點的沉降，及前吊點的變形撓度；前吊桿的伸長量；掛籃前下橫梁頂面測點標高測量；掛籃主桁前傾位移觀測等。

3.3.4 預壓試驗注意事項

嚴格按分級加載的方法進行預壓試驗，每級加載應做到緩慢、平穩(wěn)、準確，以保證結(jié)構(gòu)的安全和試驗成果的準確性。

掛籃預壓試驗應連續(xù)進行，并做到加載級距和間歇時間均勻，以提高試驗成果的準確性。另外，為使卸載后的結(jié)構(gòu)變形得到充分恢復，其空載持續(xù)時間應≥30min，同時應觀測卸載后的變形恢復情況和殘余變形值。

4、效益分析（見表1）

表1 掛籃千斤頂預壓和沙袋預壓工期、費用對比表

興延高速公路梯子峪大橋主橋箱梁為單箱單室斷面，箱梁頂板寬17.5m，底板寬度10m。為了對掛籃強度、剛度和穩(wěn)定性進行評價，驗證掛籃的安全性，并獲取掛籃在荷載作用下的變形數(shù)據(jù)及規(guī)律。需對掛籃進行預壓試壓。根據(jù)工期要求4個主墩共采用4套掛籃施工，4套掛籃結(jié)構(gòu)完全相同，結(jié)合現(xiàn)場的實際進度，掛籃預壓選擇施工進度最快的1#墩右幅掛籃。其它3套參照該套掛籃的預壓數(shù)據(jù)。上部結(jié)構(gòu)懸澆共17個梁段，其中1#段重量最大，為285.3t。考慮施工荷載及安全系數(shù)1.2.模擬加載力p=285.3*1.2=342.36t。試驗荷載按0-20%-40%-60%-80%-100%-120%逐級加載，每級持載時間20分鐘，以測點變形數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定為原則。由于千斤頂易于操著加載，整個預壓過程耗時較短，與沙袋預壓相比一套掛籃節(jié)約工期5天，節(jié)省費用8萬余元。

根據(jù)掛籃的預壓觀測數(shù)據(jù)分析，得出了掛籃底模的預留沉降值，指導掛籃的實際施工。通過施工實踐證明，預留沉降值適當而準確。

綜上所述，采用液壓千斤頂反力架的加載方法進行掛籃預壓試驗，相對于傳統(tǒng)沙袋堆載、水箱預壓等方法，第一大大縮短了試驗工期，保證了試驗數(shù)據(jù)免受環(huán)境影響；第二減少了工人工作量，因無需像傳統(tǒng)加載方法需對稱加載，大大減少了試驗成本。第三安全性高，預壓載荷是通過油頂油泵控制，掛籃出現(xiàn)異常時，可以快速卸載，避免發(fā)生安全事故。第四是數(shù)據(jù)準確，本工法可以重復多次預壓，是堆載法預壓法難以做到的，從而保證了試驗數(shù)據(jù)的質(zhì)量。因此建議該方法作為工程試驗新方法予以推廣。

[1]橋梁懸臂施工掛籃預壓試驗方法研究， 華南理工大學交通學院，廣州510640

[2]懸澆掛籃液壓預壓施工工法JTEG-02-2007，李善超，鞏艷國