預應力混凝土連續剛構橋掛籃荷載試驗研究

馬中駿

重慶仙桃數據谷投資管理有限公司 重慶 渝北 401120

1 引言

隨著我國經濟的不斷發展，各地區之間的互通交流愈加頻繁，基礎交通設施必須盡快完善，橋梁作為跨越障礙物的結構，在基礎工廠建設和交通運輸中扮演著重要的角色，其中大跨度梁橋占據著重要的地位，梁橋常常采用懸臂施工法進行施工，而掛籃懸臂施工法占據了主導地位，該方法在上世紀50年代由西歐國家率先使用。掛籃是橋梁施工中最為主要的機具，在橋梁施工過程中，掛籃機具具有普遍的適用性以及規范性，籃懸臂施工法可以保證橋梁梁體的混凝土及鋼筋的整體連續性能，掛籃懸臂施工方法不會對自然環境因素產生破壞。

顯然掛籃在懸臂施工中處于舉足輕重的地位，而且須重復使用多次，整個施工過程中掛籃是否能正常安全使用，關系到大橋施工和人員的人生財產安全，因此需要對設計的掛籃進行荷載試驗。對掛籃進行預壓是檢驗掛籃系統各構件的重要手段，尤其是檢驗主受力結構制作和安裝質量的重要環節。

2 工程概況

該預應力混凝土連續剛構橋位于西南片區跨越山谷，該橋主要位于直線上，全橋長（含橋臺）497米，橋寬12m，橋跨布置為引橋2×30m連續T梁，主橋邊跨90m，主跨160m連續剛構，引橋3×30m連續T梁，主橋上部箱梁為單箱單室斷面，箱梁頂寬為12m，底寬為6.5m，0#塊箱梁梁高為10m，跨中處梁高為3.5m，將連續剛構分為2個T構87個節段，分別為墩頂段2個、懸澆段80個、邊跨現澆段2個、合攏段3個。

3 掛籃荷載試驗

3.1 荷載試驗目的

為確保連續梁懸臂澆筑施工安全，檢查掛籃的強度、剛度及穩定性，同時通過壓重試驗使銷、栓孔連接密貼，減少掛籃的非彈性變形。測取掛籃自身的彈性變形和非彈性變形值，為懸灌梁段立模提供參數。

3.2 荷載試驗工藝流程

該預應力混凝土連續剛構特大橋掛籃荷載試驗采用千斤頂預壓方式進行，其施工工藝流程見圖1所示。

圖1 掛籃荷載試驗工藝流程圖

3.3 施工準備

（1）機械設備準備

電焊機、鋼筋彎曲機、鋼筋切斷機、塔吊均為既有設備且狀況良好，千斤頂校驗完成并已進場調試完畢。

（2）物資準備

鋼板（2CM厚）、Φ22鋼筋、I40b工字鋼為施工現場既有材料，取樣試驗工作已經按規范要求完成。

（3）技術準備

組織項目技術人員對設計圖紙及相關施工資料進行審核，并根據施工圖及規范，對現場管理人員、技術人員及施工作業人員進行技術交底。交底內容包括：施工工藝及方法、質量控制要點、安全及環保等。

3.4 掛籃拼裝及觀測點布設

按照掛籃設計圖紙對掛籃進行預埋和拼裝，掛籃荷載試驗桿件結構圖如圖2所示，其中荷載試驗的桿件包括G1、G2、G3桿，所有桿件均為I40b工字鋼雙拼。兩榀工字鋼之間每隔50cm，設置一道焊縫，焊縫長度為10cm，高度為6mm。

圖2 掛籃荷載試驗桿件結構圖

（1）預埋件預埋

預埋件在澆筑1#塊砼前，加工并預埋好。預埋件要求預埋位置準確，預埋件位置砼密實。預埋件的鋼筋和鋼板連接要求焊縫飽滿，鋼筋要一次彎曲成形。預埋件要求固定牢固，避免澆筑砼時發生變形；并且在拆除模板時清理出來。預埋件的鋼筋和鋼板與箱梁鋼筋有干擾時，適當挪動箱梁鋼筋。

（2）掛籃拼裝

在1#塊混凝土澆筑完成后，用1：2砂漿找平鋪設軌道的箱梁頂面，每根縱梁下設一道滑軌，便于掛籃移動。準備工作就緒后拼裝掛籃。拼裝時采用吊車把掛籃各部件吊運到拼裝位置安裝就位。安裝的順序是：軌道、滑動行走系統、主桁及平聯、后錨、懸澆系統、模板系統及工作平臺。滿足要求后方可進行掛籃荷載試驗，試驗現場布置如圖3所示。

圖3 試驗現場布置圖

（3）觀測點布設

本次掛藍荷載試驗在澆筑1#塊砼前，要求預埋好荷載試驗預埋件，并且保證預埋件位置準確，掛藍荷載試驗應在1#塊縱向預應力束和豎向預應力筋張拉完成后進行。

在懸澆塊布設測量兩側控制斷面，測試截面布置選取五個關鍵點進行測試，并且將掛籃的后錨固點進行監測；布置的三個測點位于底模，另外兩個測點在側模上（如圖4所示），對控制標高的測點進行標高測量，然后進行掛籃正式加載，加載前后，均對測點沉降量進行測量。根據各級加載前、卸載后所測得的變形數值，得出掛籃實際變形沉降值，分析掛籃加載后變形數據。基準標高設在墩頂0號梁段，分別在底板、翼緣板、后錨點上布設測點(觀測點用紅色油漆作標記)，后錨觀測點在主桁側壁上貼刻度標志。

圖4 觀測點布置圖

3.5 掛籃荷載試驗

（1）加載量計算

掛籃荷載包括混凝土梁段自重和施工期間臨時荷載（包括模板重量、人和機械設備重量）。

梁體自重按懸臂澆筑最重塊段混凝土節段進行考慮，自重為1850N。

施工期間臨時模板荷載按照最大面積模板考慮為49kN。

施工中的荷載取每平方米1.0kN，最大面積箱梁頂板為20kN。

荷載組合為前三者之和：1954kN。

出于安全考慮，為荷載組合值的1.2倍加載，即2345kN。

（2）千斤頂選擇

2344.5 ÷9.8÷2=120T，采用兩臺200噸千斤頂進行荷載試驗。

（3）荷載試驗程序

荷載試驗分級進行，詳細程序見荷載試驗工藝流程，加載情況見下表。

表1 掛籃分級加載表

荷載試驗加載完成后，在逐級卸載。

4 荷載試驗結果及分析

4.1 荷載試驗結果

按表1中的數據對掛籃進行分級加載，其中一側斷面5個測量控制點試驗結果分別如表2所示。

表2 A斷面測試數據表（單位：mm）

注：表中變化值為前后工況的差值，正值向下，負值向上。

4.2荷載試驗結果分析

由以上試驗觀測結果可計算出支架系統的變形值為：

非彈性變形：δ0=H1-H3

彈性變形：δ1=H3-H2

式中，H1—加載完成并待沉降穩定后各個控制點的標高

H2—卸載后各個控制點的標高

本試驗的總變形量主要是支架的彈性變形，故取各點總彈性變形的平均值作為本試驗的試驗值。根據上述公式，分別計算出各控制點的非彈性變形量和彈性變形量，如表4和表5所示。

表4 非彈性變形量（單位：mm）

由表4可知加載的最大非彈性變形量為13mm，A斷面均值為7.6mm，B斷面均值為8.8mm。

表5 彈性變形量（單位：mm）

由表5可知，滿載的1.2倍卸載至空載時，最大彈性變形量為26mm，最大彈性變形量為23mm。由于測點位于掛籃側模上，側模固定在已經澆筑完成的混凝土節段上，故側模板變形量明顯偏小，綜上，最重測試結果測出的掛籃變形偏小。

5 結論

本文對預應力混凝土連續剛構橋掛籃進行荷載試驗，并對試驗數據進行分析，得出以下結論：通過掛籃荷載試驗，掛籃已消除大部分的非彈性變形，荷載120%卸載至0%的最大彈性變形量為26mm，荷載100%卸載至0%的最大彈性變形量為23mm，最大非彈性變形量為10mm；以上試驗數據均滿足規范要求，該掛籃在施工過程中能滿足強度、剛度和變形的要求，結構安全可靠，為該橋施工期間監測提供依據，保證施工運營期間的安全。