预应力混凝土连续刚构箱梁挂篮主桁架初步预压试验与施工方案

摘 要：依托工程实例对预应力混凝土连续刚构箱梁桥挂篮形式的选择和挂篮主要组成构造进行了分析,通过挂篮主桁架初步预压试验,考虑周转方便、施工便捷等因素,提出合理的挂篮施工方案.

关 键 词：挂篮主桁架；初步预压试验；挂篮施工方案

桥梁施工经过多年的发展,施工技术和管理水平有了长足的进步,但目前施工方案多以项目为单位编制,根据不同的桥型、地形、工期以及设备投入编制不同的施工方案.论文通过对桥梁的挂篮主桁架初步预压试验与施工方案研究,为规范同类型桥梁施工方案提供参考,达到施工方案标准化目的.

1工程概况

X大桥位于山岭重丘区,地势落差高,枯汛期水量变化大,在汛期水流速度大,江底无土质覆盖层,便桥搭设、主墩水中桩基施工困难,主桥上构为（62+100+62）m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁,需要挂篮悬臂浇注施工,存在一定的技术难度.

X大桥主桥（62+100+62）m边中垮比值0.62,箱梁断面采用单箱单室构造,顶板横向宽度16.5m,箱梁底板宽度8m,两侧翼缘悬臂长度4.25m,箱梁顶板横向设置3%的单向横坡,横坡由内外侧腹板高低形成,底板保持水平；采用挂篮施工,挂篮现浇分1#～12#块,每个悬浇“T”纵向对称划分12个节段,梁段数及梁段长从根部至跨中分别为4×3.0m、3×3.5m、5×4.0m和2m的合拢段,节段悬浇总长42.5m,边、中跨合拢段长均为2m,边跨现浇段长度11m.

2挂篮形式的选择

根据施工图要求以及权衡比较常用的几种挂篮形式：棱形、弓形和三角形,因三角形具有拼装节点少,安拆方便,受力明确,构件周转使用率高等特点,决定采用三角拉板式的挂篮.

3挂篮主要组成构造

本挂篮主要由承重系统、悬吊和提升系统、锚固系统、挂篮的前后大梁及底平台、行走系统、防护底篮系统和模板系统组成.

（1）承重系统

主要包括主桁架、联接系.主桁架为三角桁架,由立柱（2[30b）、前后拉杆（2[22b）、大梁（2[36b）组成；联接系：两片桁架由前上横梁（2I45b）、后上横梁（2[30b）、横向连杆（2[20b）、横向斜杆（2∠100×8）、后锚横梁（2I32b）联接.

（2）挂篮悬吊和提升系统

挂篮主受力点：前横梁采用Q345钢的吊带,后下横梁主吊点采用Ф40mm40Cr短吊杆,两侧采用Q345钢的吊带.提升系统主要包括前主、副吊带（Φ220×16）、后副吊带（Φ180×16）、侧模支架前吊带（Φ180×16）、侧模支架后吊杆（Φ40,40Cr）、内顶模前吊带（Φ180×16）内顶模后吊杆（Φ40,40Cr）,起落扁担梁,垫梁,机械式千斤顶等组成.

（3）锚固系统

后下横梁通过后短吊杆（预留孔,4根Φ40mm,40Cr）锚固在已经浇好的箱梁顶板上；后支点利用3根腹板竖向预应力筋（Φ25精轧螺纹钢筋）和2根Φ32精轧螺纹钢筋（预留孔）锚固.

（4）挂篮的前后大梁及底平台

前上、下横梁取I45b,后下横梁取I56a.底平台分配梁按简支梁来计算得知箱梁腹板下的分配梁的受力较大,每侧腹板下采用三根2[40的分配梁,其它皆采用2[25分配梁.分配梁之间采用[10进行连接以加强其整体性,横梁与分配梁采用栓接,销子为45号钢；分配梁与底模连为整体,加强挂篮整体稳定性.前下横梁通过前主、副吊带悬吊在前上横梁,后下横梁通过后幅吊带（Φ180×16）和后短吊杆（Φ40mm,40Cr钢）分别悬吊在后上横梁和已浇号块上.

（5）行走系统

由主桁架走道梁（2[30b]、内顶模导梁（2[36b）、外侧模挑梁（2[32a）、锚固构件等组成.

（6）防护底篮系统

前后横梁（2I20b）、纵梁（[10）、钢管（Φ60）组成.

（7）模板系统

本挂篮底模、侧模、内顶模采用大块钢模,由专业厂家提供,侧模支架、内顶模托架由项目部加工制作.挂篮主桁架、前后横梁材料为Q235B钢,吊带为Q345B钢,后吊杆采用Φ32精轧螺纹钢筋,侧模和内顶模吊杆采用直径40mm的40Cr钢,销子为45号钢.

4挂篮主桁架初步预压试验

4.1预压目的

（1）利用千斤顶对挂篮主桁架进行加载试验,验证设计参数和承载能力,检验挂篮的安全与否；

（2）近似测定挂篮的弹性变形及非弹性变形,为各段箱梁立模的抬高量提供初步依据.

4.2预压试验内容

挂篮地面预压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,并且保持水平,防止下沉.

（1）三角型桁架弹性变形量,每加减一级荷载测量一次；

（2）三角型桁架非弹性变形量,由加载前与卸载后的变形量之差除以2即得.

4.3测点布置

测点布置分布：主要测量两片三角型桁架悬臂前端（1号点）、中间（2号点）处的间距变化.

4.4挂篮加载预压过程

（1）加载等级

由表1知道,挂篮前上横梁最大受力为105.46t,单片桁架前端点受力53t,分4次加载,每次加载时间为30分钟.

第一次加载30%,即16t；第二次加载50%,即27t；第三次加载100%,即53t；第四次加载120%,即64t.

表1前、后上横梁受力情况表

工况各构件轴力（t）

合计（t）

前主吊带

前副吊带

侧模前吊带

内托架前吊带

后副吊带

前上横梁

3.0m梁段

25.78

6.56

7.64

6.21

3.22

92.38

3.5m梁段

25.35

6.1

9.72

7.75

2.68

97.84

4.0m梁段

25.48

5.75

12.04

9.46

2.28

105.46

走行状态

6.3

38

5.61

5.02

8.06

36.62

（2）卸载步骤,按加载等级逐级卸荷.

（3）测量观察：每加一级荷载或卸一级荷载均要进行测量,主要测量两片三角型桁架悬臂前端（1号点）、中间（2号点）处的间距变化.

（4）承力点检算：后连接点为4根Ф25精扎螺纹钢,前预压点通过4根由Φs15.2钢绞线单端张拉,均满足受力要求.

4.5挂篮地面预压试验效果

通过挂篮地面预压试验,主绗架变形在设计理论计算范围内,主绗架受力满足要求.

5挂篮施工方案

5.1挂篮安装

挂篮安装顺序如图1.

图1挂篮吊装顺序图

考虑施工便利性及经济性,武江大桥挂篮吊装利用120t汽车吊吊装挂篮构件.

5.2挂篮前移

挂篮前移是在纵向预应力筋张拉完成后开始的,包括安装延长滑道,拆除底模、侧模、内模,前移模板等工序,挂篮前移示意图见图2.

图2挂篮前移示意图

5.3挂篮拆除

待合拢段施工后,便可拆除挂篮,拆除顺序如下：

（1）在梁顶面安装卷扬机,根据起吊能力将外侧模分节拆除,河道位置租赁船只,

将所拆模板直接落在船上；

（2）根据起吊能力将底模架整体或分片拆除,河道位置将所拆杆件直接落在船上；

（3）合拢段不用的内模、走行梁,在合拢段施工前拆除,余者可从两端梁的出口拆除；

（4）主构架及前上横梁可整体移至吊车范围内或者合拢后用吊车先拆除前上横梁,再拆除主构架连接系,最后分片拆除主构架.主构架拆除时每片主构架两侧用倒链稳定,分片拆除.

（5）拆除轨道及钢枕.

5.4挂篮预压

本桥挂篮采用三角挂篮形式,箱梁梁段划分4×3m,3×3.5m,5×4m,最重梁段为1号梁段153吨,变长度梁段：5号梁段143吨,8号梁段138吨.挂篮预压分两次进行,第一次在地面预压试验,确定挂篮各部位的设计是否合理；第二次在桥上堆载预压,确定挂篮的弹性和非弹性变形.

6结束语

桥梁施工是一个复杂而涉及面很广的工作,根据不同的桥型、地形、工期以及设备投入都有不同的施工方案,但随着施工工艺的成熟和施工标准化的推广,类似桥梁的施工方案思路基本一致,相互间有很强的借鉴和参考作用.本文依托工程采用三角挂篮,利用后锚减少配重,结构简单,操作方便,施工快捷.