連續(xù)梁懸臂施工掛籃預壓試驗研究

劉建華

（中鐵十八局集團第五工程有限公司 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處向邊跨及跨中漸變，0#塊中支點處中橫梁高度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個塊段，單個塊段長度3.5～4.0m。采用預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2 掛籃結(jié)構(gòu)設計

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)設計，11#塊混凝土設計方量為66.56m3，懸臂澆筑重量最大的節(jié)段。所以，以11#塊為重量為參照進行預壓試驗。11#塊標準斷面如圖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混凝土設計方量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，本項目根據(jù)現(xiàn)場實際情況及結(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 對于掛籃預加載研究

3.1 布置測點

為了監(jiān)測在不同工況下，掛籃預加載的情況，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，進行針對性的設計，使其符合安全性和合理性的要求，同時具備實際的可操作性，在掛籃魚腹式縱梁中，進行縱梁跨中底部處的設計和構(gòu)思[1]。因為在實際生活中，掛籃具有對稱的受力作用點，其受力具備對稱性，因此在進行測量時，僅僅在掛籃的一側(cè)位置進行測點的布置，而在掛籃的兩側(cè)，則進行重點以及關鍵檢查位置的布置。在其中，應變計的表示使用矩形形狀來示意，共布置24個應變計。用靜態(tài)應變傳感器對設備進行監(jiān)測，使用前，傳感器須進行標記。

3.2 預加載試驗的具體設計

本次預加載試驗通過施加1.25倍最大塊重（11#塊）的混凝土預壓塊作為預加載荷載，以檢驗掛籃主體結(jié)構(gòu)尤其是承重系統(tǒng)的安全性。預加載荷載的計算依據(jù)為：11#塊混凝土重量為65.56×2.65=173.7t，掛籃和模板設計重量為66t，恒載分項系數(shù)取1.2，活載分項系數(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，得1539.325kN，前吊帶F1受力按49.5%計，得1508.843kN。為保證預加載安全，加載過程分為6步，分別為加載荷載的20%、50%、75%、90%、100%及125%，重點對100%及125%加載情況下的掛籃結(jié)構(gòu)進行受力分析。

3.3 預加載數(shù)據(jù)分析

根據(jù)加載過程實測掛籃結(jié)構(gòu)的應力，與計算值及設計允許值對比，對比結(jié)果見圖2～3。

圖2 實測值與計算值對比

圖3 實測值與規(guī)范允許值對比

對于掛籃實際的計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：①真正的預加載與模擬計算的預加載存在差距；②在理論假設的基礎之上進行掛籃計算，與實際有一定差異的；③其他諸如工作環(huán)境的變化，對于測量的結(jié)果有影響，但因為偏差較小，因此滿足工作和實際應用的要求[2]。

相比計算值，實測值更大，主要原因是預加載的方式造成的掛籃實際承受的作用力大小不同造成的，兩種情況下，掛籃的實際受力最大部位是腹板處，而在預加載過程中，掛籃受力最大的部位是中部，因此相比掛籃是實際應用中的受力，在預加載過程中，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際值，通過對比可以發(fā)現(xiàn)，掛籃在預加載情況下，其受力構(gòu)件的實際情況，因為在最大值的規(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的計算結(jié)果顯示：掛籃的構(gòu)造設計，安全性較高，符合目前對于掛籃設計的要求，掛籃的受力安全性，采用數(shù)值模擬計算的方式對其進行計算，能夠保證掛籃構(gòu)造的合理性以及安全性。

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

（3）此掛籃的設計，以及后續(xù)的預加載實驗、包括掛籃實施后的實際操作，相似掛籃工程的設計都可以適用，所以，該實驗和操作具有極大的現(xiàn)實意義，在實際操作中也有一定的理論價值。

[1]羅力軍，付軍，余昆.大跨度橋梁懸臂施工掛籃預壓試驗加載方法研究[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計[J].橋梁建設，2013（02）：116～120.