掛籃結構試壓監測及數據分析

孫朝政

摘要：介紹了連續梁的掛籃預壓監測方案， 重點分析了預壓施工監控的關鍵內容， 為今后類似的預應力連續梁橋懸臂段施工提供參考。

Abstract： This paper introduces the preloading monitoring scheme of continuous beam， and analyzes the key content of preloading construction monitoring， which provides reference for the similar prestressed continuous beam bridge cantilever section construction.

關鍵詞：連續梁;掛籃;預壓

Key words： continuous beam;hanging basket;preload

中圖分類號：U445.466 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）13-0093-03

1 ?工程概況

本橋梁主橋上部結構為75m+125m+75m的三跨預應力混凝土變高度連續箱梁， 采用單箱單室截面，全寬12.5m，箱底寬6.5m，兩側懸臂長3m，梁頂設雙向1.5%橫坡。中支點處箱梁中心梁高7.5m，跨中箱梁中心梁高3.0m，梁高及底板厚度均按1.8次拋物線變化。頂板厚0.3m，懸臂板端部厚0.18m，根部厚0.7m，腹板厚0.5～0.65～0.8m，底板厚0.3～0.9m。其中0#處設兩道厚度為1m橫隔梁，邊跨端部設1.5m的橫隔梁，主跨跨中設厚度0.3m橫隔板。

箱梁0#塊節段長12m，兩側各有16個懸澆節段，節段長度為6×3m+5×3.5m+5×4m，施工采用三角掛籃懸臂澆筑施工，懸澆最大節段重量為153.4t，掛籃控制重量60t（掛籃結構體系與梁段重量比值為0.3～0.5[4]）。主橋共有3個合龍段，邊跨2個，中跨1個，合龍段長均為2m，在吊架上澆筑，吊架控制重量20t;邊跨現澆段2個，現澆段長11.42m，采用支架法現澆。

2 ?掛籃結構組裝施工

掛籃組裝順序：滑道→支座→三角形桁架→平聯桁架及剪刀撐→后端錨固→吊掛系統→底模平臺→內模系統→附屬設施。

3 ?掛籃試壓

試壓目的：檢測掛籃結構可靠性;檢測掛籃的彈性變形值及非彈性變形數值，為懸臂梁澆筑施工時提供變形參數。

試壓荷載計算：根據設計要求，對掛籃結構采取1.2倍荷載進行試壓，以檢測其承載能力和變形量。因此，以1#塊段重量（1#塊在所有塊段中最重，重為1534kN）的1.2倍計掛籃試壓控制力，控制重力為1534×1.2=1840.8kN。

試壓材料：每袋砂重量1t左右，試壓時進行每袋稱重，兩側共需約360袋。

試壓布置：沙袋相對尺寸（1×1）m，高0.7m，底模尺寸（6.5×4）m，每層平均布置24袋，共8層，箱室內可以滿載，其中鋪好第四層后，將該層砂袋捆綁形成整體，以免繼續加載造成倒塌，然后繼續堆載至試壓重量。

試壓及觀測流程：

①壓載前，在底模左中右設3個觀測點，主桁架前吊點、中支點、后端錨固點設6個觀測點，共計18個點，對壓載情況進行觀測、分析。

②加載按0→20%→50%→80%→100%→120%逐級控制，邊、中跨對稱堆載，加載至20%觀測一次，至50%觀測一次，至80%觀測不少于二次，時間間隔不小于2小時，至100%觀測一次，至120%觀測不少于二次，時間間隔不小于12小時，滿12小時測一次，滿24小時測一次，滿36小時測一次，直到連續48小時沉降量不大于3mm為止。

③卸載：按加載的反向順序逐級卸載（并逐級測定減載后的標高值，同樣做好記錄），卸載完立即觀測，將觀測數據整理分析。

④根據壓載前觀測值，加載及卸載過程的觀測值，分析掛籃結構及底模變形情況，再根據各級荷載作用下掛籃產生的變形量，推算撓度變形曲線，根據撓度變形曲線計算施工各梁段時將產生的撓度，為每個懸臂節段測量控制提供參數（以表1中數據及數值單位均為mm）。

4 ?掛籃結構試壓結果分析

通過試壓試驗，該三角掛籃結構能夠滿足本工程施工使用，以下我們通過掛籃結構剛性和穩定性分析、底模撓度變形值分析指導施工。

4.1 掛籃桁架結構變形分析

①掛籃結構主桁架前端變形值為：邊跨左側12mm，右側11mm;中跨左側17mm，右側14mm;均沒有超過20mm，說明該三角掛籃結構剛性滿足要求[2]。

②由于后端錨固和中支點彈性變形影響，掛籃結構整體變形值計算為：邊跨左側13.024mm，右側12.652mm;中跨左側22.75mm，右側24.25mm。

③由于施工原因掛籃結構主桁架前端非彈性變形值主要由后端錨固和中支點非彈性變形值、觀測誤差產生，桁架前端非彈性變形值計算為：邊跨左側15.976mm，右側18.348mm;中跨左側18.25mm，右側21.75mm。

通過對掛籃主桁架結構在試壓情況分析總結，中支點墊板完整性非常重要，對前端影響較明顯，后端錨固螺栓松弛情況對前端也起到一定程度影響，因此，在塊段施工中須著重解決支點墊板和螺栓松弛問題。

4.2 掛籃系統結構變形分析

利用三角掛籃結構，通過試壓試驗，采集觀測數據，進行分析掛籃模板撓度變形情況、前端吊桿變形值。根據觀測數據分析，詳情如下：

邊跨掛籃彈性變形函數：Y邊=0.038*（Xi/184）;

中跨掛籃彈性變形函數：Y中=0.049*（Xi/184）;

其中Xi為第i塊段自重，Yi為彈性變形量;1#為所有塊重量最大為153.4t，試壓1.2倍為184t;則，1#塊段最大彈性變形值：

Y邊=0.038*（153.4/184）=0.032m;

Y中=0.049*（153.4/184）=0.041m;

i塊段具體彈性變形值用內差法計算。根據掛籃結構非彈性值分析結果說明：

①當加載重量等級達到20%，加載重量為：153.4t*20%=30.68t，掛籃結構主桁架、吊桿彈性變形量較小，主要表現非彈性數值情況，如：后端螺栓松弛、中支點墊板、吊桿螺栓松弛、觀測誤差。

②當加載重量等級達到50%，加載重量為：153.4t*50%=76.70t，掛籃結構主桁架、吊桿彈性變形量較明顯，實際情況由于中支點墊板和后端螺栓松弛，非彈性數值情況依然存在，但是漸漸穩定。此時，前端吊桿非彈性變形值累計為：邊跨左側3mm，右側3mm;中跨左側5mm，右側4mm。

③當壓載100%時，前端吊桿彈性變形值為：邊跨左側14mm，右側15mm;中跨左側15mm，右側16mm。

當壓載100%時，掛籃變形值計算后為：邊跨左側30mm，右側30.7mm;中跨左側42.8mm，右側44.3mm。其邊跨均值30.35mm，中跨均值43.55mm;觀測值Y邊=32mm，Y中=41mm;兩者相比相差較小，數據相吻合。

5 ?結論

①隨著塊段結構重量變小，掛籃系統變形也隨之減小，非彈性變形數值占變形量比重增大，在分析桁架結構和底模變形值情況中，非彈性變形量也占有主導，所以確保數據采集完整、準確、可靠，為結構變形分析及控制起到關鍵性作用。

②掛籃變形值主要有：前端彈性變形值、吊桿彈性變形值、吊桿螺栓非彈性變形值。其中前端因中支點和后端原因引起變形值（彈性和非彈性值）不計入掛籃變形值。為此減小彈性變形量，減小掛籃系統整體形變量，更能較好控制好掛籃系統變形，減少橋梁線形控制變化的可變性。

③本次三角掛籃試壓試驗數據可靠，可為本工程提供施工依據，通過本次對掛籃桁架、系統整體分析，更加清晰的了解每個監測數據的重要性，監測工作的重要意義。

參考文獻：

[1]周水興.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術規范[M].北京：人民交通出版社，2011.

[3]TZ 324-2010，鐵路預應力混凝土連續梁（鋼構）懸臂澆筑施工技術指南[M].北京：中國鐵道出版社，2017.

[4]Q/CR 9603-2015，高速鐵路橋涵工程施工技術規程[M].北京：中國鐵道出版社，2017.