连续梁悬臂施工挂篮预压试验研究

刘建华

（中铁十八局集团第五工程有限公司 天津 300459）

1 工程概况

某工程连续梁横跨高速公路，为了保证交通的正常运行，采用悬臂挂篮浇筑法施工。连续梁三跨总长240m，跨度为64m+112m+64m。横断面为单箱单室结构，顶板宽12.2m，底部宽6.4m。箱梁截面高度由主墩中支点处向边跨及跨中渐变，0#块中支点处中横梁高度8m，边跨17#块边横梁高5m，桥梁底部线型呈二次抛物线变化。共悬臂浇筑15个块段，单个块段长度3.5～4.0m。采用预应力钢筋混凝土结构。

2 挂篮结构设计

连续梁节段编号依次为0#～17#，其中0#块是主墩墩顶现浇段，17#块为边跨现浇直线段。根据桥梁结构设计，11#块混凝土设计方量为66.56m3，悬臂浇筑重量最大的节段。所以，以11#块为重量为参照进行预压试验。11#块标准断面如图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，顶板约为0.4m。节段C50混凝土设计方量66.56m3。

图1 11#块横断面图（单位：cm）

常用的挂篮形式有弓形挂篮、三角形挂篮、菱形挂篮及平弦挂篮等，本项目根据现场实际情况及结构形式选用三角形挂篮，挂篮采用无平衡方式的走行，由模板系统、锚固系统以走行系统、承重系统等组成。三角形挂篮受力特征主要是由其三角架结构受力，承重三角桁架为挂篮悬浇主要受力构件，下弦杆采用[36b双槽钢，长11.6m，前后拉杆采用[32b双槽钢，立柱采用[36b双槽钢.拉杆与下弦杆的连接采用45#号钢φ90销轴进行连接.前上横梁采用2根56a工字钢，锚固于三角桁架前端，后上横梁采用2根25a槽钢，前下横梁和后下横梁均采用2根45a工字钢，后锚扁担梁采用巨2b双槽钢.底板纵梁采用20根22a工字钢，腹板位置采用3根组合鱼腹梁，所有吊杆均采用φ32精轧螺纹钢，后锚采用φ25精轧螺纹钢。

3 对于挂篮预加载研究

3.1 布置测点

为了监测在不同工况下，挂篮预加载的情况，特别是对于在125%受力下的情况，在挂篮诸如前吊杆、前后拉杆、前下横梁跨中、后锚杆、立柱等挂篮的众多关键部位，在挂篮腹板位置以及挂篮的鱼腹式纵梁跨中底部等众多位置，进行针对性的设计，使其符合安全性和合理性的要求，同时具备实际的可操作性，在挂篮鱼腹式纵梁中，进行纵梁跨中底部处的设计和构思[1]。因为在实际生活中，挂篮具有对称的受力作用点，其受力具备对称性，因此在进行测量时，仅仅在挂篮的一侧位置进行测点的布置，而在挂篮的两侧，则进行重点以及关键检查位置的布置。在其中，应变计的表示使用矩形形状来示意，共布置24个应变计。用静态应变传感器对设备进行监测，使用前，传感器须进行标记。

3.2 预加载试验的具体设计

本次预加载试验通过施加1.25倍最大块重（11#块）的混凝土预压块作为预加载荷载，以检验挂篮主体结构尤其是承重系统的安全性。预加载荷载的计算依据为：11#块混凝土重量为65.56×2.65=173.7t，挂篮和模板设计重量为66t，恒载分项系数取1.2，活载分项系数取1.4，施工活荷载取4.5kPa，施工总活荷载为4.5×6.8×4=122.4kN=12.24t，总重为304.82t，后吊带F2受力按50.5%计，得1539.325kN，前吊带F1受力按49.5%计，得1508.843kN。为保证预加载安全，加载过程分为6步，分别为加载荷载的20%、50%、75%、90%、100%及125%，重点对100%及125%加载情况下的挂篮结构进行受力分析。

3.3 预加载数据分析

根据加载过程实测挂篮结构的应力，与计算值及设计允许值对比，对比结果见图2～3。

图2 实测值与计算值对比

图3 实测值与规范允许值对比

对于挂篮实际的计算值与对于模型的分析发现，两者并不一致，分析可得其原因主要有以下几点：①真正的预加载与模拟计算的预加载存在差距；②在理论假设的基础之上进行挂篮计算，与实际有一定差异的；③其他诸如工作环境的变化，对于测量的结果有影响，但因为偏差较小，因此满足工作和实际应用的要求[2]。

相比计算值，实测值更大，主要原因是预加载的方式造成的挂篮实际承受的作用力大小不同造成的，两种情况下，挂篮的实际受力最大部位是腹板处，而在预加载过程中，挂篮受力最大的部位是中部，因此相比挂篮是实际应用中的受力，在预加载过程中，挂篮的前下、后下处的横梁跨中处的内力较大。

比较允许值与挂篮实际值，通过对比可以发现，挂篮在预加载情况下，其受力构件的实际情况，因为在最大值的规定范围之内，因此其安全性较高。

4 结束语

综上所述，得出以下结论：

（1）Midas的计算结果显示：挂篮的构造设计，安全性较高，符合目前对于挂篮设计的要求，挂篮的受力安全性，采用数值模拟计算的方式对其进行计算，能够保证挂篮构造的合理性以及安全性。

（2）预加载试验是对实际施工的模拟，是对挂篮实际设计的分析，对挂篮的安全性进行检验时，要对其关键承重构造进行检测，所以，挂篮结构的安全性要在施工之前的检验，挂篮预加载实验，其实验的最终结果也显示，在规定的范围之内，挂篮的构造以及应力值也都符合要求，并且也具有安全性，因此挂篮主梁的设计，对于抗弯拉能力也是符合要求的。

（3）此挂篮的设计，以及后续的预加载实验、包括挂篮实施后的实际操作，相似挂篮工程的设计都可以适用，所以，该实验和操作具有极大的现实意义，在实际操作中也有一定的理论价值。

[1]罗力军，付军，余昆.大跨度桥梁悬臂施工挂篮预压试验加载方法研究[J].交通科技，2014（02）：31～33.

[2]赵金祥.嘉绍跨海大桥北副航道桥挂篮设计[J].桥梁建设，2013（02）：116～120.