连续梁挂篮采用反力架预压试验

连续梁挂篮采用反力架预压试验

连续梁挂篮采用反力架预压试验

摘要：通过对济邵高速公路南崖大桥连续刚构挂篮加载预压试验，本文介绍了反力架施工及挂篮预压试验过程，验证挂篮结构合理及安全，为悬臂段提供施工依据。

关键词：挂篮；采用；反力架；预压

中图分类号：C33 文献标识码：A文章编号：

1．施工简介

南崖大桥中心里程为K48+781，全桥长468m，共11个墩台，是济邵高速路的重点工程和控制性工程。上部结构为66+120+66m连续刚构，支点梁高7.0m，边跨现浇段及跨中梁高3.0m，底板按1.5次抛物线变化。顶宽12.1 m，底宽6.6 m。箱梁纵向分段长度从根部至跨中各为2×2.25+5×3.0+5×3.5+4×4.0m，0#段长12.0m，边跨现浇段长度为3.83m，边跨合拢段长度为3m，中跨合拢段长度为2.0m，箱梁采用纵、横、竖三向预应力体系。悬臂段采用菱形挂篮对称浇筑施工。

2．预压试验概况

2.1挂篮概况

菱形挂篮由菱形桁架、提吊系统、走行及锚固系统、模板系统共四大部分组成。每付

挂篮自重65t，承重140t，挂蓝主桁全长11.25m，高3.6m。菱形挂篮结构图见图1。

2.2预压目的

2.1.1通过预压检测挂篮系统在各种工况下的结构强度、受力变形及运行状况，验证挂篮结构形式合理性、加工制作可靠性，确保在施工及运行中的安全性。

2.1.2消除挂篮塑性变形，准确掌握挂篮各部的应力、应变值，明确弹性变形值，给后续梁段挂篮立模标高及梁体线性控制提供依据。

2.3预压内容

2.3.1调查挂篮结构状况

收集挂篮施工、设计资料，并检查挂篮构件尺寸、数量、连接、支承是否按设计文件施工。

2.3.2挂篮应力、变形试验

挂篮应力变化采用采用静态应变仪测试，测试挂篮主桁各杆件所受内力，由监控单位完成；变形测试采用测微仪进行，测量挂篮前上下横梁、吊带位移，由我方技术人员完成。

①预加载

根据监理及监控单位要求，正式预压试验前，先进行预加载，尽可能消除非弹性变形的影响，加载量为最大梁段重量的80%，预加载时间不少于30分钟。

②测试加载

根据设计要求，试验加载量为1.3倍的最大梁段重量，分7级加载，每级均进行数据读取，检测挂篮系统弹性变形及最不利荷载下的最大变形量。试验时间不少于2小时。

3．预压准备工作

3.1挂篮组装

在墩顶0#段现浇段施工完成后，用塔吊进行挂篮吊装工作。先将主桁各杆件在地面组装骨架片，各节点均采用高强螺拴连接，0#段张拉压浆后再将各骨架吊至梁顶进行拼装，安装连接件，吊带均采用Φ32精轧螺纹钢，吊带与上下横梁间连接一律采用锚接。组装顺序：菱形挂篮骨架、前后上横梁、吊带、下横梁、底模架、底模。因采用内力法加载，无外加荷载，自身具有平衡，单端试验即可，不需要两端对称配载，预压试验部位选在右幅4#墩0#段济源（小里程）方向的挂篮上进行。

3.2加工反力架及受力分析

3.2.1首先0#段砼浇筑时，在腹板上一定位置预埋锚固钢板，待砼强度达到90%后再在预埋钢板上焊接型钢组焊件，水平杆及斜杆均为2[36b槽钢，拉杆为2[18槽钢，预埋钢板采用δ=20mm的A3钢板，钢板背面焊接6根Φ25锚固钢筋，斜杆上部预埋钢板内设3层Φ12@15cm的抗压钢筋网，各部位均为焊接连接。加工后的反力架纵轴线与梁体腹板竖向中心线一致。

3.2.2 反力架主要杆件及节点受力计算：

①AC杆：

截面面积A

A=1092*103/160=6825mm2

选用两根[36b槽钢，A=6809*2=13618mm2。

稳定性检算：

λ=L0/iy=3000/27=111.1＜[λ]=150，

满足要求，但为增大稳定系数，斜杆

采用2[18槽钢加固。

②B点强度：

焊缝长Lw=604*103/（10*0.7*160）=540mm，实际焊缝将两槽钢两侧满焊在钢板上，焊缝长1396mm。

锚固力：采用6根锚固钢筋与钢板背面满焊，焊缝长3000mm，锚固钢筋的锚固长度大于50cm，抗拉强度为942KN。

受力位移：Δ=FL/EA=604*103*600/(2.05*105*5887.5)=0.3mm。

③A点强度：

斜撑与钢板焊缝：Lw=1092*103/（10*0.7*160）=975mm，实际焊缝总长大于1396mm。

砼抗压强度：σ=1092*103/（0.6*0.5）=3.64MPa＜[σ］=54MPa（设计强度的90%），满足要求。

接点挤压强度：σbs=1092*103/13618=80.2MPa＜[σ］=160MPa，满足要求。

3.3安装预压设施

3.3.1 设置承重钢板及分配梁

在底模上铺δ=30mm钢板，钢板宽1.5m，长8m，钢板长方向沿底模宽方向铺设，钢板重心须与底模架重心重叠，将上部分配梁传来的线荷载均布分配给底模架。钢板上并排安放两根下横梁（为2[36槽钢组焊件）做分配梁，将千斤顶的集中力变为线荷载，均匀的传递给下面的承重钢板。

3.3.2 布设应力、应变观测点

应力测试是通过在挂篮受力杆件上贴电阻应变计（应力片）完成，两片主桁的上横杆、前后斜杆均设置，贴片由监控单位的监测人员完成。

挂篮及吊带受压的变形均采用测微仪完成，观测点采用在前上、下横梁对应位置设置直尺或米尺，两台测微仪分别置于0#段顶板及底板上，设点及测量均由我方技术人员操作。

3.3.3 千斤顶安装

预压采用两台3500KN液压千斤顶，每侧腹板各一台，位置设在反力架支撑点中心，顶上下各铺垫δ=30mm钢板支垫，分配千斤顶的集中力。油泵均安放在0#段箱室内。

3.4试验荷载计算

根据业主及监控单位通知要求，挂篮试验预加荷载为最大悬臂段重的1.3倍，由设计图可知最大梁段重为3#段，设计砼量为52.73m3，自重为1400KN，试验荷载为1820KN，在两侧的腹板处加压，每个千斤顶加载量为910KN。

3.5试验主要仪器设备

挂篮预压试验采用分级加载，试验使用的主要仪器见表1。

表1

4．挂篮预压

4.1试验程序

挂篮应力、变形试验采用应力片和测微仪分别进行，基本测试流程如图6。

4.2加载方式

按最大梁段（3#段）荷载的1.3倍加载，加载部位：纵向位置在箱梁两腹板中心线上，

横向位置在最大梁段（3#段）重心处，采用两台3500KN级千斤顶逐级加载进行。千斤顶加压直接顶上部的反力架，将试验荷载反压给下部的横向分配梁，分配梁再将力传递给承重钢板，钢板又将力均匀传给底模架下横梁，最后通过吊带将所有荷载上横梁及主桁架每个杆件。

4.3加载程序

经计算，最大梁段重为3#段，总重为1400KN，预压超载系数为1.3倍最大梁重，即总荷载为1820KN，采用两个千斤顶分两处加载，每个千斤顶最大加载数为910KN。加载程序如下

首先进行预加载，按最大梁段重（1400KN）的80%进行加载，按

除加载至80%时间断30分钟外，其余每级加、减载完成后间断时间为15min,间断时间内进行变形量值检测，本次加载后消除了构件的非弹性变形量，并检验了各构件的安全性。

其次进行试验加载，按1.3倍的总荷载数进行加载，加载程序为：

减载程序为：

除满载时间断2h外，其余每级加、减载完成后间断时间为15min,间断时间内记录千斤顶逐级加压变形情况，测定在各级荷载状态下构件的应力、变形数据。

应力、变形观测同步进行，将观测记录的数据整理、分析，及时把变形数据提供给监控量测单位，将弹性变形及非弹性变形作为控制梁段悬灌标高的依据。

4.4试验数据整理、分析

4.4.1 应力数据

①主桁应力测点布置

经计算，将应力测点布置在每片桁架受力最不利位置的三根杆件上，将挂篮主桁架按左右位置依次编号为1#和2#，左侧桁架的三根试验杆件测点编号分别为1-1、1-2、1-3，右侧杆件编号分别为2-1、2-2、2-3。

②主桁应力测试数据整理、分析

主桁各测点应力（应变）实测值及理论值见表2。

表2

注：应力以受拉为正，受压为负。

由表2可知，在各工况试验荷载作用下：

a．各测点应力校验系数介于0.64～0.95之间，表明桁架各构件联系较好，桁架处于整体受力状态；

b．桁架最大拉应力出现在1-2杆件130%工况，σmax=62.76Mpa＜[σ]=195Ppa；表明主桁架杆件强度满足规范要求，且有较大的安全储备；

c．卸载后的最大卸载残余应变量为4µε，对应最大残余应力为0.8Mpa，表明桁架构件处于良好的弹性工作状态。

4.4.2 变形数据

挂篮各变形观测点实测数据见表3，变形量及挠度理论计算值如表4。

表3

注:表中测点顺序自左向右编号。

表4

注：表中1、2、3为下横梁观测点，1´、2´、3´为上横梁观测点；变形（挠度）以向上为正，向下为负。

由表3可知，在试验荷载作用下：

4#墩右幅挂篮最大变形为-27.6mm，发生在前下横梁第二观测点处，该处挠度理论计算值为-25.13mm(不含塑性变形和构件间隙量)，实测值-理论值为-2.47mm；表明通过预加载和试验加载，挂篮体系塑性变形得到消除以及挂篮构件间隙得以压实。

4.5注意事项

4.5.1反力架预埋钢板的锚固钢筋必须焊接牢固，锚固长度大于50cm，钢筋规格为ф25螺纹钢。

4.5.2反力架及千斤顶位置必须置于该梁段的重心处，保证加载时挂篮底模架均匀受力。

4.5.3千斤顶下的通长型钢件与分配钢板接触紧密，缝隙处采用钢板支垫稳当。

4.5.4 两侧的千斤顶加减压行程要一致，油压升降要均匀，要有专人指挥。

4.5.5 千斤顶加减压及应变观测时，墩身附着的塔吊及电梯要停止工作，以免影响数据准确性。

4.5.6 应变观测的参照点要选择牢固、可靠的材料或结构，保证预压过程中不受干扰，保证数据准确。

4.5.7 对反力架各杆件材料、连接部位焊缝的抗压和抗剪强度及预埋钢板处的挤压强度和锚固力必须经过准确检算，并认真检查加工质量，确保预压时数据准确及操作安全。

4.5.8 预压前及时通知监测及监理单位，预压过程中共同检测见证，保证数据真实性。

5．试验结论

5.1挂篮承载力满足设计、规范要求

挂篮系统安全地通过了预压试验荷载等级ησ为130%的静荷载作用的考核，试验中结构无异常表现。表明试验挂篮承载能力满足规范对挂篮系统承载能力的要求。

5.2挂篮主桁杆件强度满足设计、规范要求

主桁杆件强度满足规范要求，且有较大的安全储备，能够满足本桥较多不确定作用荷载和较长工期的施工要求。

5.3挂篮变形在合理和可控范围之内

变行（挠度）实测值和理论计算值比较结果表明，试验挂篮变形量在合理和可控范围之内。在后续梁段施工中，计算立模标高时应充分考虑挂篮系统塑性变形和杆件间隙压实对立模标高的影响。

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