連續(xù)梁懸臂施工掛籃預(yù)壓試驗(yàn)研究

劉建華

（中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司 天津 300459）

1 工程概況

某工程連續(xù)梁橫跨高速公路，為了保證交通的正常運(yùn)行，采用懸臂掛籃澆筑法施工。連續(xù)梁三跨總長240m，跨度為64m+112m+64m。橫斷面為單箱單室結(jié)構(gòu)，頂板寬12.2m，底部寬6.4m。箱梁截面高度由主墩中支點(diǎn)處向邊跨及跨中漸變，0#塊中支點(diǎn)處中橫梁高度8m，邊跨17#塊邊橫梁高5m，橋梁底部線型呈二次拋物線變化。共懸臂澆筑15個(gè)塊段，單個(gè)塊段長度3.5～4.0m。采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2 掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

連續(xù)梁節(jié)段編號依次為0#～17#，其中0#塊是主墩墩頂現(xiàn)澆段，17#塊為邊跨現(xiàn)澆直線段。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，11#塊混凝土設(shè)計(jì)方量為66.56m3，懸臂澆筑重量最大的節(jié)段。所以，以11#塊為重量為參照進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)。11#塊標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖1所示，梁高5.5～5.65m，翼板厚度0.8～0.6m，底板厚度0.7～0.67m，頂板約為0.4m。節(jié)段C50混凝土設(shè)計(jì)方量66.56m3。

圖1 11#塊橫斷面圖（單位：cm）

常用的掛籃形式有弓形掛籃、三角形掛籃、菱形掛籃及平弦掛籃等，本項(xiàng)目根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及結(jié)構(gòu)形式選用三角形掛籃，掛籃采用無平衡方式的走行，由模板系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)以走行系統(tǒng)、承重系統(tǒng)等組成。三角形掛籃受力特征主要是由其三角架結(jié)構(gòu)受力，承重三角桁架為掛籃懸澆主要受力構(gòu)件，下弦桿采用[36b雙槽鋼，長11.6m，前后拉桿采用[32b雙槽鋼，立柱采用[36b雙槽鋼.拉桿與下弦桿的連接采用45#號鋼φ90銷軸進(jìn)行連接.前上橫梁采用2根56a工字鋼，錨固于三角桁架前端，后上橫梁采用2根25a槽鋼，前下橫梁和后下橫梁均采用2根45a工字鋼，后錨扁擔(dān)梁采用巨2b雙槽鋼.底板縱梁采用20根22a工字鋼，腹板位置采用3根組合魚腹梁，所有吊桿均采用φ32精軋螺紋鋼，后錨采用φ25精軋螺紋鋼。

3 對于掛籃預(yù)加載研究

3.1 布置測點(diǎn)

為了監(jiān)測在不同工況下，掛籃預(yù)加載的情況，特別是對于在125%受力下的情況，在掛籃諸如前吊桿、前后拉桿、前下橫梁跨中、后錨桿、立柱等掛籃的眾多關(guān)鍵部位，在掛籃腹板位置以及掛籃的魚腹式縱梁跨中底部等眾多位置，進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)，使其符合安全性和合理性的要求，同時(shí)具備實(shí)際的可操作性，在掛籃魚腹式縱梁中，進(jìn)行縱梁跨中底部處的設(shè)計(jì)和構(gòu)思[1]。因?yàn)樵趯?shí)際生活中，掛籃具有對稱的受力作用點(diǎn)，其受力具備對稱性，因此在進(jìn)行測量時(shí)，僅僅在掛籃的一側(cè)位置進(jìn)行測點(diǎn)的布置，而在掛籃的兩側(cè)，則進(jìn)行重點(diǎn)以及關(guān)鍵檢查位置的布置。在其中，應(yīng)變計(jì)的表示使用矩形形狀來示意，共布置24個(gè)應(yīng)變計(jì)。用靜態(tài)應(yīng)變傳感器對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，使用前，傳感器須進(jìn)行標(biāo)記。

3.2 預(yù)加載試驗(yàn)的具體設(shè)計(jì)

本次預(yù)加載試驗(yàn)通過施加1.25倍最大塊重（11#塊）的混凝土預(yù)壓塊作為預(yù)加載荷載，以檢驗(yàn)掛籃主體結(jié)構(gòu)尤其是承重系統(tǒng)的安全性。預(yù)加載荷載的計(jì)算依據(jù)為：11#塊混凝土重量為65.56×2.65=173.7t，掛籃和模板設(shè)計(jì)重量為66t，恒載分項(xiàng)系數(shù)取1.2，活載分項(xiàng)系數(shù)取1.4，施工活荷載取4.5kPa，施工總活荷載為4.5×6.8×4=122.4kN=12.24t，總重為304.82t，后吊帶F2受力按50.5%計(jì)，得1539.325kN，前吊帶F1受力按49.5%計(jì)，得1508.843kN。為保證預(yù)加載安全，加載過程分為6步，分別為加載荷載的20%、50%、75%、90%、100%及125%，重點(diǎn)對100%及125%加載情況下的掛籃結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。

3.3 預(yù)加載數(shù)據(jù)分析

根據(jù)加載過程實(shí)測掛籃結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，與計(jì)算值及設(shè)計(jì)允許值對比，對比結(jié)果見圖2～3。

圖2 實(shí)測值與計(jì)算值對比

圖3 實(shí)測值與規(guī)范允許值對比

對于掛籃實(shí)際的計(jì)算值與對于模型的分析發(fā)現(xiàn)，兩者并不一致，分析可得其原因主要有以下幾點(diǎn)：①真正的預(yù)加載與模擬計(jì)算的預(yù)加載存在差距；②在理論假設(shè)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行掛籃計(jì)算，與實(shí)際有一定差異的；③其他諸如工作環(huán)境的變化，對于測量的結(jié)果有影響，但因?yàn)槠钶^小，因此滿足工作和實(shí)際應(yīng)用的要求[2]。

相比計(jì)算值，實(shí)測值更大，主要原因是預(yù)加載的方式造成的掛籃實(shí)際承受的作用力大小不同造成的，兩種情況下，掛籃的實(shí)際受力最大部位是腹板處，而在預(yù)加載過程中，掛籃受力最大的部位是中部，因此相比掛籃是實(shí)際應(yīng)用中的受力，在預(yù)加載過程中，掛籃的前下、后下處的橫梁跨中處的內(nèi)力較大。

比較允許值與掛籃實(shí)際值，通過對比可以發(fā)現(xiàn)，掛籃在預(yù)加載情況下，其受力構(gòu)件的實(shí)際情況，因?yàn)樵谧畲笾档囊?guī)定范圍之內(nèi)，因此其安全性較高。

4 結(jié)束語

綜上所述，得出以下結(jié)論：

（1）Midas的計(jì)算結(jié)果顯示：掛籃的構(gòu)造設(shè)計(jì)，安全性較高，符合目前對于掛籃設(shè)計(jì)的要求，掛籃的受力安全性，采用數(shù)值模擬計(jì)算的方式對其進(jìn)行計(jì)算，能夠保證掛籃構(gòu)造的合理性以及安全性。

（2）預(yù)加載試驗(yàn)是對實(shí)際施工的模擬，是對掛籃實(shí)際設(shè)計(jì)的分析，對掛籃的安全性進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，要對其關(guān)鍵承重構(gòu)造進(jìn)行檢測，所以，掛籃結(jié)構(gòu)的安全性要在施工之前的檢驗(yàn)，掛籃預(yù)加載實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果也顯示，在規(guī)定的范圍之內(nèi)，掛籃的構(gòu)造以及應(yīng)力值也都符合要求，并且也具有安全性，因此掛籃主梁的設(shè)計(jì)，對于抗彎拉能力也是符合要求的。

（3）此掛籃的設(shè)計(jì)，以及后續(xù)的預(yù)加載實(shí)驗(yàn)、包括掛籃實(shí)施后的實(shí)際操作，相似掛籃工程的設(shè)計(jì)都可以適用，所以，該實(shí)驗(yàn)和操作具有極大的現(xiàn)實(shí)意義，在實(shí)際操作中也有一定的理論價(jià)值。

[1]羅力軍，付軍，余昆.大跨度橋梁懸臂施工掛籃預(yù)壓試驗(yàn)加載方法研究[J].交通科技，2014（02）：31～33.

[2]趙金祥.嘉紹跨海大橋北副航道橋掛籃設(shè)計(jì)[J].橋梁建設(shè)，2013（02）：116～120.