千斤頂反壓技術在掛籃懸澆連續梁中的應用

李 躍 忠

(中鐵隧道集團一處有限公司,重慶 401121)

千斤頂反壓技術在掛籃懸澆連續梁中的應用

李 躍 忠

(中鐵隧道集團一處有限公司,重慶 401121)

結合通天河大橋主橋連續梁掛籃預壓的實例，在闡述千斤頂反力架預壓掛籃施工技術的基礎上，介紹了反力架臨時結構安全驗算及預壓成果，通過掛籃預壓驗證了構件的安全性，并指出采用該技術便于施作，具有較好的經濟效益。

掛籃，千斤頂，反力架，安全驗算

0 引言

掛籃為懸澆連續梁施工的主要設備，需重復使用多次，能否安全正常使用，關系到橋梁施工安全，因此應通過預壓檢驗掛籃是否滿足設計要求，消除其非彈性變形，獲取彈性變形參數，得出壓重與掛籃本身的變形關系，為掛籃施工和線性控制提供可靠依據。

1 工程概況

通天河大橋主橋上部結構為(62+110+62)m三跨預應力混凝土變截面連續箱梁。橋寬21.5 m，由上、下行分離的兩個單箱單室箱形截面組成。主橋連續箱梁采用掛籃懸臂現澆法施工。各單“T”箱梁除墩頂0號，1號塊外分為14對懸澆梁段，箱梁縱向分段長度為7×3.0 m+7×4.0 m。懸臂現澆梁段2號塊重量最大，重量為136.2 t，掛籃自重按65 t考慮。

2 預壓目的

掛籃預壓的目的：

1)消除掛籃的非彈性變形求出其彈性變形，確定各梁段立模的預抬量；

2)檢驗掛籃的安裝質量以及整體承載能力，確保橋梁施工的安全。

3 反力架設計及安全驗算

3.1 反力架設計

本工程采用千斤頂反壓法代替常規方法，如圖1所示。采用千斤頂在2號段梁底板跨中對掛籃進行加載預壓，即在1號塊腹板端面設置反力架，利用其反向作用力通過千斤頂、支墊座、Ⅰ25分配梁、方木傳到掛籃底板施加所需的預壓荷載。

澆筑0+1號塊混凝土前，在1號塊腹板上安裝預埋鋼板，預埋鋼板采用δ=20 mm的A3鋼板，鋼板開孔塞焊12根φ28錨固鋼筋，見圖2。待混凝土強度達到90%后在預埋鋼板上焊接反力架，反力架用HN500×200加工，加工后的反力架縱軸線與梁體腹板豎向中心線一致。

3.2 荷載分析

1)混凝土荷載最重節段質量：136.2 t；2)模板荷載；3)人群及施工荷載：1.5 kN/m2；4)風荷載：0.5 kN/m2；5)振搗荷載：2 kN/m2。單支掛籃荷載合計：167.6 t，加載系數取1.1。

3.3 反力架計算

反力架用HN500×200(Q235C)加工，與預埋件焊接，焊縫厚度10 mm。用Midas軟件進行分析計算，結果如下：

1)最大位移：1.85 mm，符合要求；2)最大組合應力：158.6 N/mm2，符合要求。

3.4 埋件計算

1)上預埋件計算。

a.焊縫強度計算。

預埋件焊縫承受的最大壓力為：N=740 kN；

預埋件焊縫承受的最大剪力為：V=780 kN；

焊縫截面參數(偏安全的按HN500×200正截面計算)：A=0.017 8 m2；

焊縫正應力：σ=N/A=740×103/0.017 8=41.57 MPa<[σ]=160 MPa。

焊縫剪應力：

τ=1.5V/A=1.5×780×103/0.017 8=65.7 MPa<[τ]=100 MPa。

焊縫承受的綜合折算應力：

σ′=(σ2+3τ2)0.5=77.75 MPa<[σ]=160 MPa。

焊縫強度滿足要求。

b.埋件計算。

埋件在順剪力作用方向錨筋層數共4層，影響系數ar=0.85；

錨筋間距b與錨板厚度t比值b/t=9>8，錨板彎曲變形的折減系數：

錨筋的總截面面積為As=7 385 mm2,外層錨筋中心線之間距離為z=500 mm。錨板面積為A=700×500=350 000 mm2。

同時承受壓力、剪力作用的埋件，其直錨筋截面面積As應取以下兩式計算結果的較大值：

N≤0.5fcA。

法向壓力N=740kN≤0.5fcA=0.5×350 000×25=4 375kN。上埋件滿足要求。

2)下預埋件計算。

a.焊縫強度計算。

預埋件焊縫承受的最大拉力為：N=740kN；

預埋件焊縫承受的最大剪力為：V=140kN；

預埋件焊縫承受的最大彎矩為：M=183.7kN·m；

焊縫正應力(偏安全的僅考慮翼緣板焊縫承受彎矩)：

翼緣板焊縫截面參數：I=4.8×10-4m4,W=1.96×10-3m3。

σ=N/A+M/W=134.8MPa<[σ]=160MPa。

牛腿焊縫剪應力(偏安全的僅考慮腹板焊縫承受剪力)：

腹板焊縫：A=0.009 4m2。

τ=1.5V/A=1.5×140×103/0.009 4=22.3MPa<[τ]=100MPa。

焊縫承受的綜合折算應力：

σ′=(σ2+3τ2)0.5=140MPa<[σ]=160MPa。

焊縫強度滿足要求。

b.埋件計算。

同時承受拉力、剪力和彎矩作用的上埋件，其直錨筋截面面積As應取以下兩式計算結果的較大值：

以上兩式取大值，即As≥7 890mm2，φ28鋼筋不能滿足要求，故下埋件錨筋采用12根φ32鋼筋。

4 預壓

為獲得準確的預壓數據，正式預壓前，先進行預加載，盡可能消除非彈性變形的影響，加載量為最大梁段重量的60%，預加載時間不少于30 min。將預加載完成后正式加載前觀測的數據作為預壓初始數據。

2號塊長3 m，加載位置設在距1號塊端部1.5 m處兩腹板位置，通過Ⅰ25工字鋼傳到鋪設在工字鋼下面的方木上，再把作用力傳到底模上，使應力得到分散，更接近實際受力狀況。兩側掛籃同時采用千斤頂分級壓載，分級加卸載順序為：

0%→20%→60%→80%→100%→110%→100%→80%→60%→20%→0%，加卸載各分為5級，各級加載力見表1。

表1 預壓荷載分級表

預壓采用4臺150 t液壓千斤頂，設在反力架支撐點中心，千斤頂同步施加作用力，每個千斤頂最終控制施加的力為921.8 kN，通過千斤頂油壓表讀數控制加載力。

5 試驗結果

通過各級加載及變形觀測得到了掛籃的彈性變形和非彈性變形值。通過對觀測成果的分析，底籃豎直向下的最大變形為-17.5 mm，出現在前托梁中部；主桁架豎直向下的最大變形為-11.0 mm，出現在主桁架頭部，均小于設計計算值。掛籃在預壓過程中沒出現任何異常，說明掛籃的強度和承載能力滿足要求，安全可靠。

以左幅28號墩掛籃為例，各級荷載的彈性變形數據用最小二乘法模擬出作用荷載與彈性變形量的線性關系式:h=0.005 83×F+6.582(h為變形量，mm；F為各梁段的重量，kN)。

6 結語

通過對本工程4對掛籃的預壓，檢驗了掛籃的安全性能，測出了掛籃的彈性變形及非彈性變形值，為懸澆梁段施工高程控制提供了可靠依據。千斤頂反壓掛籃技術在本項目的成功實施，說明在結構分析計算的基礎上，掛籃預壓能在短時間內安全地完成，且便于施作，有顯著的經濟效益和社會效益。

[1] 周水興，何兆益.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2011:411-422.

[2] 張耀春.鋼結構設計原理[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3] 劉 斌.懸臂梁菱形掛籃預拼與變形試驗[J].國防交通工程與技術，2010(9)：7-9.

The application of jack back pressure technology in hanging basket casting continuous beam

LI Yue-zhong

(ChinaRailwayTunnelGroupFirstDepartmentLimitedCompany,Chongqing401121,China)

Combining with the examples of continuous beam hanging basket preloading of Tongtian river bridge, based on elaboration of preloading hanging basket construction technology of jack reaction frame, introduced the safety check and preloading results of reaction frame temporary structure, through the hanging basket preloading verified the security of component, and pointed out that using this technology easy to implement, had good economic benefits.

hanging basket, jack, reaction frame, safety check

1009-6825(2014)13-0202-02

2014-02-22

李躍忠(1986- )，男，助理工程師

U448.215

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