连续梁施工挂篮主构架地面预压技术

张小彬

(中铁十二局集团第四工程有限公司，西安 710021)

挂篮作为悬臂浇筑连续梁施工的主要设备，是一个能够沿着梁顶滑动的承重构架，作为一种桥梁节段施工设施，已经在桥梁施工中得到了广泛应用，形式也多样，其中三角挂篮在连续梁及连续刚构中应用最为广泛。其受力主构架为三角结构，由型钢组件栓接而成，具有受力明确、结构简单、稳定、计算简便等优点。作业面较为开阔，能够加快施工进度［5］。

挂篮结构的安全性能检测非常重要，主构架作为挂篮的核心受力部件，其承载力的检验更为关键，在正式进行悬浇梁施工前，对新加工的主构架或周转使用的主构架提前在地面进行预压，一方面可以切实检验其结构安全性能，另一方面可以模拟各节段施工过程工况，总结主构架的变形数据，为悬浇梁施工线形监控提供参考数据。

1 工程概况

沪杭高速铁路跨沪杭高速公路特大桥A7桥段设计采用1联(48.8+80+48.8)m预应力混凝土连续梁，全长177.5 m(包含两侧梁端至边支座中心各0.75 m)。箱梁采用单箱单室截面，顶宽12 m，底宽6.7 m，中支点处梁高6.65 m，跨中9 m直线段及边跨13.25 m直线段梁高为3.85 m;顶板厚度除梁端附近外均为40 cm，底板厚度40～100 cm，按直线线性变化，腹板厚48～60 cm，60～90 cm按折线变化。全联在端支点、中跨中及中支点处共设5个横隔板。

全梁设计共分47个梁段，其中0号块长11.0 m，一般梁段长度分为2.7、3.1、3.5 m 3种，合龙段长2.0 m，边跨现浇段长7.75 m(图1)。主梁采用悬臂浇筑法施工，墩顶梁段分别在各墩顶灌注，其余梁段采用挂篮悬臂浇筑施工。

2 挂篮概况

沪杭高速铁路跨沪杭高速公路特大桥A7桥段施工采用的是三角挂篮，悬浇挂篮总体结构见图2。这种挂篮具有以下优点。

(1)结构简单，受力明确，整体刚度较大;(2)设有行走装置，移动方便，外侧模、底模可一次就位，內模能整体抽拉;(3)本挂篮采用普通型钢，加工制作简单;(4)可用于合龙段施工。

本挂篮的主要设计性能参数见表1。三角形主构架细部结构尺寸见图3。

图1 跨沪杭高速公路特大桥A7桥段连续梁纵向分段(单侧48.8 m梁段)(单位:cm)

图2 挂篮主桁架结构

表1 挂篮主要性能参数

图3 悬浇挂篮主构架结构(单位:mm)

图4 挂篮预压方法简图

图5 挂篮预压现场

3 预压方法及过程

3.1 预压原理及方法

本次试验由于在地面平台上进行，不可能将挂篮全部拼装好，但主要承重构件均进行了拼装试验，加载工况基本与实际受力相似。在实际操作中挂篮各支点均放在钢件上，并且保持了水平，防止了下沉。整个试验工作在工作平台上进行。挂篮平躺安装，两片桁架相对。前端利用1台YC1000型千斤顶预压，中间用钢马凳支撑，后端用φ32 mm精轧螺纹钢连接，将千斤顶的作用力传给挂篮，达到给挂篮加载的目的。拼装后要严格检查中支点是否严密，后锚点是否牢固，如有松动应及时进行加固。挂篮拼装好后要严格检查挂篮主桁是否在同一平面上。预压方法见图4，挂篮预压现场照片见图5。

3.2 预压加载过程

(1)加载理论依据

预压加载计算模拟实际施工工况，主要与施工节段长度、节段荷载两项指标相关。

各节段总重力=(各节段梁体设计重力+施工荷载)×1.2

实际施工中，中支锚固点距离已浇筑梁端50 cm，如图6所示。

试验过程中的计算依据为

式中 G1——总重力;

N1——后锚点反力;

L1——挂篮主构架长度;

图6 挂篮预压加载计算简图(单位:cm)

L2——准备浇筑号段的长度［1－4］。

(2)加载程序

根据各个梁段的长度及重力，准确计算出主构架在各个节段下的受力情况，对照分级加载;每级荷载为设计荷载的50%、80%、100%，每级加荷完成后，持荷30 min，持荷完成后观测并记录各项读数，对构件分级卸荷，测试共进行3次。加载顺序及加载值见表2。分级加载及对应的油表读数见表3。

表2 各节段加载数据

表3 各节段加载力值及对应的油表读数

通过上表得知理论计算出最大加载梁段为第4号段，在试验过程中所采用的数据以第4号段的数据作为参考。

(3)数据分析及处理

通过现场试验绘制荷载值与变形检测数据曲线，见图7。

图7 荷载值与变形检测数据曲线

由于挂篮是使用过的旧挂篮，且主构架没有拆开，故其非弹性变形很小，基本上已消除。

由图7可以看出，第2次、第3次试压图中线形基本接近直线，所以，其变形以弹性变形为主

此外考虑后支座变形量15.5 mm，弹性变形量Δ4为

由图7的线形及数据处理的结果可推出挂篮加载重力与变形的线形公式:弹性变形量=0.288×力矩值，得出表4。

表4 悬灌梁各节段挂篮变形量

挂篮预压时所加载的最大力值为各节段总重力=(各节段梁体设计重力+施工荷载)×1.2，且为理想状态下的均衡加载，而实际施工混凝土浇筑时会对挂篮产生不均衡荷载，如:施工人员、施工机械、混凝土浇筑时混凝土对模板的冲击力等，导致实测数据与试验数据产生偏差。但由表5的对比可以看出，通过模拟连续梁各节段工况对挂篮预压得出的变形量，对挂篮实际施工的线形监控及高程控制提供了参考依据。

表5 挂篮预压变形量与挂篮施工实测变形量对比

4 结论

跨沪杭高速公路特大桥A7桥段连续梁三角形挂篮安全性满足要求，现场检查各焊点、联结点、各构件等均未出现塑性变形。从图7可以看出挂篮主桁架的力矩值与弹性变形曲线基本上呈直线形，说明在整个加载过程中主桁架接近于弹性工作状态，便于指导挂篮立模高程控制。本预压试验方法操作简单，安全可靠，有效避免了挂篮高空拼装后预压不合格易出的安全事故。

［1］朱伯钦，周竞欧，许哲明.结构力学［M］.上海:同济大学出版社，2004.

［2］顾安帮，等，桥梁工程［M］.北京:人民交通出版社，1999.

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［4］雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计［M］.北京:人民交通出版社，2000.

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［6］张小炜，智小慧.高速铁路桥梁施工技术与装备［M］.武汉:华中科技大学出版社，2010.

［7］顾安帮，张永水.桥梁施工监测与控制［M］.北京:机械工业出版社，2005.

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