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挂篮结构试压监测及数据分析

范文

孙朝政

摘要：介绍了连续梁的挂篮预压监测方案，重点分析了预压施工监控的关键内容，为今后类似的预应力连续梁桥悬臂段施工提供参考。

Abstract： This paper introduces the preloading monitoring scheme of continuous beam， and analyzes the key content of preloading construction monitoring， which provides reference for the similar prestressed continuous beam bridge cantilever section construction.

关键词：连续梁;挂篮;预压

Key words： continuous beam;hanging basket;preload

中图分类号：U445.466 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2019）13-0093-03

1 ?工程概况

本橋梁主桥上部结构为75m+125m+75m的三跨预应力混凝土变高度连续箱梁，采用单箱单室截面，全宽12.5m，箱底宽6.5m，两侧悬臂长3m，梁顶设双向1.5%横坡。中支点处箱梁中心梁高7.5m，跨中箱梁中心梁高3.0m，梁高及底板厚度均按1.8次抛物线变化。顶板厚0.3m，悬臂板端部厚0.18m，根部厚0.7m，腹板厚0.5～0.65～0.8m，底板厚0.3～0.9m。其中0#处设两道厚度为1m横隔梁，边跨端部设1.5m的横隔梁，主跨跨中设厚度0.3m横隔板。

箱梁0#块节段长12m，两侧各有16个悬浇节段，节段长度为6×3m+5×3.5m+5×4m，施工采用三角挂篮悬臂浇筑施工，悬浇最大节段重量为153.4t，挂篮控制重量60t（挂篮结构体系与梁段重量比值为0.3～0.5[4]）。主桥共有3个合龙段，边跨2个，中跨1个，合龙段长均为2m，在吊架上浇筑，吊架控制重量20t;边跨现浇段2个，现浇段长11.42m，采用支架法现浇。

2 ?挂篮结构组装施工

挂篮组装顺序：滑道→支座→三角形桁架→平联桁架及剪刀撑→后端锚固→吊挂系统→底模平台→内模系统→附属设施。

3 ?挂篮试压

试压目的：检测挂篮结构可靠性;检测挂篮的弹性变形值及非弹性变形数值，为悬臂梁浇筑施工时提供变形参数。

试压荷载计算：根据设计要求，对挂篮结构采取1.2倍荷载进行试压，以检测其承载能力和变形量。因此，以1#块段重量（1#块在所有块段中最重，重为1534kN）的1.2倍计挂篮试压控制力，控制重力为1534×1.2=1840.8kN。

试压材料：每袋砂重量1t左右，试压时进行每袋称重，两侧共需约360袋。

试压布置：沙袋相对尺寸（1×1）m，高0.7m，底模尺寸（6.5×4）m，每层平均布置24袋，共8层，箱室内可以满载，其中铺好第四层后，将该层砂袋捆绑形成整体，以免继续加载造成倒塌，然后继续堆载至试压重量。

试压及观测流程：

①压载前，在底模左中右设3个观测点，主桁架前吊点、中支点、后端锚固点设6个观测点，共计18个点，对压载情况进行观测、分析。

②加载按0→20%→50%→80%→100%→120%逐级控制，边、中跨对称堆载，加载至20%观测一次，至50%观测一次，至80%观测不少于二次，时间间隔不小于2小时，至100%观测一次，至120%观测不少于二次，时间间隔不小于12小时，满12小时测一次，满24小时测一次，满36小时测一次，直到连续48小时沉降量不大于3mm为止。

③卸载：按加载的反向顺序逐级卸载（并逐级测定减载后的标高值，同样做好记录），卸载完立即观测，将观测数据整理分析。

④根据压载前观测值，加载及卸载过程的观测值，分析挂篮结构及底模变形情况，再根据各级荷载作用下挂篮产生的变形量，推算挠度变形曲线，根据挠度变形曲线计算施工各梁段时将产生的挠度，为每个悬臂节段测量控制提供参数（以表1中数据及数值单位均为mm）。

4 ?挂篮结构试压结果分析

通过试压试验，该三角挂篮结构能够满足本工程施工使用，以下我们通过挂篮结构刚性和稳定性分析、底模挠度变形值分析指导施工。

4.1 挂篮桁架结构变形分析

①挂篮结构主桁架前端变形值为：边跨左侧12mm，右侧11mm;中跨左侧17mm，右侧14mm;均没有超过20mm，说明该三角挂篮结构刚性满足要求[2]。

②由于后端锚固和中支点弹性变形影响，挂篮结构整体变形值计算为：边跨左侧13.024mm，右侧12.652mm;中跨左侧22.75mm，右侧24.25mm。

③由于施工原因挂篮结构主桁架前端非弹性变形值主要由后端锚固和中支点非弹性变形值、观测误差产生，桁架前端非弹性变形值计算为：边跨左侧15.976mm，右侧18.348mm;中跨左侧18.25mm，右侧21.75mm。

通过对挂篮主桁架结构在试压情况分析总结，中支点垫板完整性非常重要，对前端影响较明显，后端锚固螺栓松弛情况对前端也起到一定程度影响，因此，在块段施工中须着重解决支点垫板和螺栓松弛问题。

4.2 挂篮系统结构变形分析

利用三角挂篮结构，通过试压试验，采集观测数据，进行分析挂篮模板挠度变形情况、前端吊杆变形值。根据观测数据分析，详情如下：

边跨挂篮弹性变形函数：Y边=0.038*（Xi/184）;

中跨挂篮弹性变形函数：Y中=0.049*（Xi/184）;

其中Xi为第i块段自重，Yi为弹性变形量;1#为所有块重量最大为153.4t，试压1.2倍为184t;则，1#块段最大弹性变形值：

Y边=0.038*（153.4/184）=0.032m;

Y中=0.049*（153.4/184）=0.041m;

i块段具体弹性变形值用内差法计算。根据挂篮结构非弹性值分析结果说明：

①当加载重量等级达到20%，加载重量为：153.4t*20%=30.68t，挂篮结构主桁架、吊杆弹性变形量较小，主要表现非弹性数值情况，如：后端螺栓松弛、中支点垫板、吊杆螺栓松弛、观测误差。

②当加载重量等级达到50%，加载重量为：153.4t*50%=76.70t，挂篮结构主桁架、吊杆弹性变形量较明显，实际情况由于中支点垫板和后端螺栓松弛，非弹性数值情况依然存在，但是渐渐稳定。此时，前端吊杆非弹性变形值累计为：边跨左侧3mm，右侧3mm;中跨左侧5mm，右侧4mm。

③当压载100%时，前端吊杆弹性变形值为：边跨左侧14mm，右侧15mm;中跨左侧15mm，右侧16mm。

当压载100%时，挂篮变形值计算后为：边跨左侧30mm，右侧30.7mm;中跨左侧42.8mm，右侧44.3mm。其边跨均值30.35mm，中跨均值43.55mm;观测值Y边=32mm，Y中=41mm;两者相比相差较小，数据相吻合。

5 ?结论

①随着块段结构重量变小，挂篮系统变形也随之减小，非弹性变形数值占变形量比重增大，在分析桁架结构和底模变形值情况中，非弹性变形量也占有主导，所以确保数據采集完整、准确、可靠，为结构变形分析及控制起到关键性作用。

②挂篮变形值主要有：前端弹性变形值、吊杆弹性变形值、吊杆螺栓非弹性变形值。其中前端因中支点和后端原因引起变形值（弹性和非弹性值）不计入挂篮变形值。为此减小弹性变形量，减小挂篮系统整体形变量，更能较好控制好挂篮系统变形，减少桥梁线形控制变化的可变性。

③本次三角挂篮试压试验数据可靠，可为本工程提供施工依据，通过本次对挂篮桁架、系统整体分析，更加清晰的了解每个监测数据的重要性，监测工作的重要意义。

参考文献：

[1]周水兴.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[M].北京：人民交通出版社，2011.

[3]TZ 324-2010，铁路预应力混凝土连续梁（钢构）悬臂浇筑施工技术指南[M].北京：中国铁道出版社，2017.

[4]Q/CR 9603-2015，高速铁路桥涵工程施工技术规程[M].北京：中国铁道出版社，2017.

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