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摘要：本文结合多年的工作实践及大桥连续刚构施工实例，详细介绍了菱形挂蓝主桁试压的全过程，实践证明地面预压避免了高空作业，操作简单，施工便利安全。
关键词：菱形挂蓝主桁；预压；千斤顶
一、工程概述
本大桥主桥左、右线孔跨布置均为80m+3×150m+80m，共计8个T构。主桥为全预应力混凝土连续刚构箱梁桥，采用C50混凝土。每个悬浇“T”纵向对称划分为18个节段，其梁段数及梁段长度从根部至跨中分别为：10×3.5m、8×4.0m，累计悬臂总长67m，菱形挂篮悬臂浇筑施工；1号块体重量最大，重约2486kN。桥梁平面位于直线段上。
悬臂浇筑施工的主要设备为菱形挂篮，对挂篮按设计荷载加安全系数进行预压试验，检验挂篮结构的可靠性，观测挂篮加载后产生的弹性和非弹性变形量。确保挂篮在加载预压过程中的各项性能和指标能够符合设计、施工的要求，保证箱梁节段悬臂施工过程中的安全和质量。
本大桥主墩墩身最高105米，结合实际情况，经过与挂篮施工专家及挂蓝厂家的研讨，参照既有的挂篮预压方法，决定采用千斤顶对挂篮的主桁架进行试压。
二、试验目的
1.通过设计荷载千斤顶试压，检验菱形挂篮主桁在最大荷载情况下的稳定性及整体安全性。
2.根据设计荷载进行试压，以消除自身非弹性变形，测定弹性变形关系曲线，为线性控制提供重要数据。
三、试验步骤
1、一块平整场地，选择本大桥右5号墩下方一处平整场地；
2、对拼装好的挂篮主桁架按照挂篮预压图纸的位置平放在场地上，在主桁架下面用工字钢将其垫高，最后用钢板垫片调整主桁架的结点标高，使整个主桁架处于水平的状态。（挂篮主桁架预压示意图1、2）；
图2 挂篮主桁架预压现场图
3、两个挂篮主桁架对拼后，其中支点和中支点之间的空隙用型钢或者钢板进行填充，并用螺栓进行固定；
4、两个主桁架的后锚用4根φ32精轧螺纹钢和后锚固梁，通过后锚的预留孔将其锁紧；
5、在挂篮主桁架中支点和前吊点中间位置上下层安装型钢，将两个主桁架夹在上下层型钢中并锁紧，防止挂篮在预压过程中出现主桁架向上反弹的现象；
6、在两个主桁架的前支点上侧分别放置一道锚固梁，使用4根通长的φ32精轧螺纹钢作为预压束，使用500吨千斤顶置于桁架前鼻梁和锚固梁之间，对其进行预压；
7、用钢尺测量主桁架变形量，测量位置见挂篮主桁架预压图3，同时对后锚固位置进行压紧量观测；
图3 挂篮主桁架预压现场观测图
8、预压的荷载分为四级：30%——60%——90%——100%；
预压按混凝土浇注重量分4级加载，每一级加载后持荷30分钟，持荷过程中及时检查各杆件的连结和工作情况，直至全部荷载预压完成。卸载时同样采取逐级卸载方式，记录回弹量，操作过程要缓慢进行。
9、挂篮预压荷载控制方法和预应力筋张拉一样，采用已标定好和千斤顶配套的油表读数来控制千斤顶的张拉力；
10、做好主桁架变形量数据的记录，经过整理计算挂篮在各级荷载作用下的弹性和非弹性变形量，以供后续挂篮悬臂施工时模板标高的调整。
四、试验荷载计算
1、荷载系数
根据设计和施工规范，荷载系数取值如下：
考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等因素的超载系数：1.05；浇筑混凝土时的动力系数：1.2；挂篮行走时的冲击系数：1.3；浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：1.5
2、作用于挂篮的荷载
A.箱梁混凝土重量：最大节段箱梁为1#段，其混凝土重量为248.6t；
B.施工机具及人群荷载：2.5kPa×14.13m×3.5m=124kN，即12.4t；
C.挂篮自重：主要包括菱形主桁架、吊挂系统、行走系统、锚固系统及模板系统的质量86t；
D.动力附加荷载：0.2×248.6=49.72t；
E.风荷载：取1.52kN/m2，1#块单面风荷载为49kN，即4.9t；
F.混凝土偏载：箱梁两侧腹板浇筑最大偏差取10m3混凝土，重量为27.3t。
3、荷载组合
荷载组合Ⅰ：混凝土重量+动力附加荷载+挂篮自重+施工机具及人群荷载；
荷载组合Ⅱ：混凝土重量+挂篮自重+混凝土偏载+施工机具及人群荷载；
荷载组合Ⅲ：混凝土重量+挂篮自重+风荷载
荷载组合Ⅰ：N1=248.6+49.72+86+12.4=396.72t；
对以上三个荷载组合分析，荷载组合Ⅰ为最不利组合。故挂篮预压由于选择单片桁架仅承受总荷载的一半，并设置4根φ32精轧螺纹钢，所以单个千斤顶预压荷载取：N=396.72÷2=198.36t
每根精轧螺纹钢筋承受荷载为198.36÷4=49.59t，即495.9kN。
以上荷载为假设全部荷载作用于菱形桁架前支点处，实际情况则是整片桁架共同承担荷载，因此此预压荷载为保守值。
五、加载
1）在预压加载过程中严格按照设计预压顺序进行，逐级进行预压，测得位移，观察焊缝、销子及构件的受力情况，做好预压记录。加载及卸载顺序如表1；
说明：
①千斤顶必须均匀加载、每级荷载持荷时间为30min，到达最大荷载时持荷60min，加载过程中对挂篮结构进行挠度观测，分级加载、分步观测、采用的千斤顶和油压表必须经过配套标定。
2）每次加载都必须对焊缝、螺旋及构件的受力情况进行认证仔细的观察，测得弹性变形计非弹性变形，并做好记录。
六、数据分析
1、通过对最不利荷载组合情况下，30%、60%、90%、100%四级荷载作用下测得应变平均值。
2、记录菱形桁架前鼻梁在加载前、加载后、卸载后的变形量，焊缝、螺栓及各杆件是否发生异常现象。根据形变量变化情况计算挂篮在施工荷载作用下的弹性、非弹性变形和总变形量。
七、试验结果
此挂篮在承受最大荷载的情况下变形为16.3mm，而且焊缝、螺旋及各类杆件未发生异常现象。数据分析桁架总变形量为第5级和第9级测量间距之差：5.9515-5.9075=0.0325m，单片桁架变形量为0.0163m。说明：第1级和第9级测量间距之差为非弹性变形，即5.9525-5.9515=0.001m，与实际情况基本吻合。按照JTG/T F50-2011公路桥梁施工技术规范，挂篮设计要求：允许最大变形为20mm。此挂蓝最大变形量为16.3mm<20mm能满足规范和施工要求。
记录及数据对比如表2：
本大桥共计用了8套挂蓝，按照传统的预压方案，必须等0号块施工完毕后才能安装挂蓝，另外墩身105米比较高，考虑到安全问题。所以将传统的方法变成了现在的方法，事实证明从工期上加快了进度，效益上减少了投入提高了效益，最关键的安全施工方面得到了很大保障。
参考文献：
（1） JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范.
论文作者:吴喜武
论文发表刊物:《防护工程》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/18
标签：挂篮论文; 荷载论文; 预压论文; 桁架论文; 混凝土论文; 组合论文; 千斤顶论文; 《防护工程》2017年第20期论文;