淺析掛籃預壓及力學檢算

王龍

（陜西鐵路工程職業技術學院 陜西渭南 714000）

1 引言

實際工程中，掛籃施工比較常見，因此，測定掛籃的實際承載力是非常重要的。為了保證掛籃在最不利荷載條件下的安全性，使用之前必須對掛籃進行試壓試驗，以確定其安全可靠。通過對掛籃預壓，測得掛籃在預壓荷載作用下的彈性變形值，依據所測得的數據繪制P—Δ關系曲線，為施工時結構的線形控制提供重要數據，并根據實測數據，預測掛籃在各個階段澆筑施工時的豎向位移。

桁架結構屬于空間結構，受力情況比較復雜，特別是各組成部分的受力，如主桁節點板之間，上橫梁及主桁錨固點處的受力復雜，內力及變形計算比較困難，因此在進行試壓實驗時，主要測試主桁架的受力，通過掛籃主桁架在外力作用下的變形，評價該掛籃的安全性。

2 掛籃預壓

掛籃在施工工程中的梁段荷載分布如圖1所示。

圖1 梁段荷載分布

底模平臺混凝土荷載采用千斤頂在1#段梁底板跨中對掛籃底模平臺進行加載預壓，即在0#段腹板端面設置反力架，利用其反向作用力通過反力架、橫梁、千斤頂、墊梁傳到掛籃底板施加所需的預壓荷載（詳見布置圖2）；頂板混凝土荷載通過在內模板頂板堆載砂袋的方式進行模擬；翼緣混凝土板荷載通過在外側模頂板堆載砂袋的方式進行模擬。通過以上三種預壓方式結合完成模擬懸灌最重節段混凝土荷載的1.2倍（85t×1.2=102t），并分級進行加載。

具體預壓步驟為：

（1）在0#段施工過程中預埋好反力架，埋設位置在0#段端面腹板上。

（2）在底模板上鋪設10×10方木、I25b分配梁、安裝液壓千斤頂、雙I40b工字鋼橫梁，進行千斤頂調試，做好預壓前準備工作。

圖2 掛籃預壓布置圖（mm）

（3）設置掛籃預壓測量控制點，進行預壓前測量工作。單側掛籃設置4個測點，分別設置在兩側后支座處、兩側前支座處、兩側節點D處及前上橫梁跨中處，具體分布如圖3和圖4所示。

圖3 測點位置

圖4 測點位置

（4）分3級（50%、100%、120%的預壓力）加載進行掛籃預壓，在加載過程中嚴密注視底模臨時測點的變化，防止因為超載導致底模塑性變形。

測量加載前、50%荷載、100%荷載、120%荷載、卸載后測點標高，試驗數據如表1所示。

表1 掛籃預壓測點讀數

（5）對掛籃預壓數據進行整理分析，得出掛籃彈性變形及非彈性變形，調整掛籃底板標高，指導掛籃施工。

3 試驗結論

（1）考慮掛籃受力的離散性能，設計時取用了較大的安全系數，并對掛籃主縱梁與底平臺之間吊桿進行多次預拉，以消除掛籃吊桿的非彈性變形，由于掛籃的變形主要是由主縱梁的彈性變形引起的，所以試驗與實際設計情況比較接近。

（2）本次加載試驗，掛籃的工作狀態與正常使用情況是有一定的不同的，因此試驗較能大致反應出了掛籃的受力狀態，檢驗掛籃主體結構及主要承載系統的安全性，獲得的試驗數據對以后掛籃的使用有一定的借鑒意義。

4 掛籃預壓受力檢算

在澆筑混凝土工況時，底模平臺承受均布荷載；在加載試驗時，底模平臺承受集中荷載。底板加載構件細部圖如圖5所示。需對底模平臺進行復核檢算，并對反力裝置進行檢算。

圖5 底板加載構件細部圖

根據反力裝置及底橫梁的受力情況，采用計算軟件進行整體空間進行三維建模，按允許應力法進行檢算。計算模型全部采用梁單元，將各點所對應的千斤頂荷載（120%荷載）加載至該節點上，計算模型如圖6。

圖6 反力架加載模型

圖7 底板加載計算模型

4.1 反力架計算

4.1.1 橫梁計算

圖8 橫梁應力圖

橫梁最大應力б=45.9MPa<[б]=170MPa，強度滿足要求。

4.1.2 三腳架強度

圖9 三角反力架應力圖

三角反力架最大應力б=51.5MPa<[б]=170MPa，強度滿足要求。

4.1.3 橫梁和三腳架的變形

圖10 變形圖

三角架最大變形1.1mm；橫梁最大變形2.5mm。

4.1.4 三角反力架支座反力

圖11 三角托架支座反力圖

下預埋件處最大支座反力為Fx=272.4kN；Fz=-16.2kN；My=21.7kN·m；

上預埋件處最大支座反力為Fx=-272.4kN；Fz=318.6kN；My=33.3kN·m。

4.2 預埋件的檢算

4.2.1 下預埋件處混凝土拉拔力的計算

假定在拉力作用下，下預埋件及周圍混凝土以錐形從墩柱中破壞，錨板按45°投影如圖12所示。

允許拉力為：

圖12 下預埋件處混凝土拉拔力的計算

其中：

As——錨板投影面積；

ft——混凝土容許拉應力。

4.2.2 上預埋件處混凝土局部承壓驗算

上預埋根部的彎矩：M=33.3×106N·mm；

上預埋根部的剪力：V=318.6×103N。

預埋件受壓處側翼緣的基礎混凝土的受壓應力，應滿足下式要求：

式中：M——預埋件根部的彎矩；

V——預埋件根部的剪力；

Sd——預埋件埋設深度Sd=1000mm；

Wc——相當于埋入埋件翼緣寬度和牛腿埋入深度的混凝土截面的模量

σc=4.9N/mm2<[σc]=23.2N/mm2，混凝土局部受壓符合要求。

4.3 底模平臺計算

底模平臺最大應力б=128.6MPa<[б]=170MPa，強度滿足要求。

5 結論

通過對掛籃預壓實驗測定，確定其在施工過程中能滿足承載能力的要求，同時通過計算軟件的計算，掛籃能夠滿足工程施工中的強度、剛度和穩定性的要求。