挂篮预压施工技术

挂篮预压施工技术（共6篇）

挂篮预压施工技术 篇1

扬州市文昌东路东延工程芒稻河大桥位于扬州城东部,桥梁起点K4+211.308~K4+555.001位于R=12000m的圆弧曲线上,K4+555.001~终点桩号K5+198.308位于直线段上。桥梁全长987m,主桥墩身与桥轴线成24.121°的夹角,按斜桥正做进行设计,主桥采用的混凝土联系箱梁,其截面为三跨变截面,并采用单箱双室形式进行布置,该主桥的底板和顶板宽度分别为14.5m和21.5m,同时还设置了翼缘板和加厚段翼缘板,其宽度分别为3.5m和7.5m。主桥箱梁和底板厚度均采用的是2次抛物线变化形势,其中主桥箱梁顶板厚度为0.28m。同时主桥箱梁分别在边跨端部和0号块处分别设置横隔板,前者厚度为3m,后者的厚度为1.6m,同时主桥箱梁在中跨跨中也设置了半隔板,其厚度为0.25m。同时箱梁采用了三向预应力体系,能够在横桥向底板保持水平,对于箱顶设置了单向横坡,其横坡坡度为1.5%。

箱梁腹板厚度:1-7号梁段采用0.8米,10-18、18’号梁段采用0.5米,8-9号梁段在0.8米处开始进行直线渐变最终到0.5米为止。本工程分别在0号块两端附近的两处进行局部加固,一处为0号块两端附近的截面顶,另一处为0号块两端附近的底板,主要目的是加强箱梁根部的截面的承受力。

对于主桥连续桥梁施工,采用的主要施工方法为挂篮悬臂浇筑法,在“T”箱梁浇筑过程中,采用支架上现浇方式,对0、1号块梁段进行浇筑,对于其余梁段的浇筑施工,均采用平衡悬臂逐段浇筑法。

箱梁纵向悬浇分段长度为(6×3.0m+5×3.5m+5×4m),箱梁墩顶现浇块件(即0、1号块)总长12.0m,中跨合拢段长度为2.0m,边跨现浇段长度为6.42(6.34)m。

在每个主墩上设置两排临时垫块,并结合墩旁支架形成墩梁临时固结。

1 施工方法的特点

(1)采用液压预压技术代替传统的堆载预压技术,能更好地模拟悬浇挂篮的实际受力,得出可靠的挂篮各项受力参数,为挂篮施工提供依据。

(2)适应范围大

能适应各种类型悬浇挂篮预压的需要。

(3)费用低,速度快

预压设施少,施工速度快,并且可以重复预压(堆载预压法难以做到)。

(4)安全性高

预压载荷是通过千斤顶控制,挂篮出现异常时,可以快速卸载,避免发生安全事故。

2 工艺原理

采用液压预压技术对悬浇挂篮进行预压的方法,主要实施设备是反力架和液压油顶。具体实施过程:首先将反力架固定在已浇筑的箱梁体上,待悬浇挂篮和箱梁底模安装结束后,再将液压油顶置于反力架与底模的预留空间内。利用控制液压油顶压力,下压底模,上拉吊杆,模拟挂篮实际受力,从而测量出挂篮各部位的变形参数,以达到挂篮预压的目的。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

3.2 反力架加工

反力架采用双拼I25b工字钢和Φ32钢管加工组合而成,首先在0、1#块浇筑之前预埋型钢和钢板,以便将反力架与箱梁联接成整体,与已浇筑块件联接成整体。

根据本项目的实际情况,预埋型钢采用双拼I25b工字钢,总长度1.4m,预埋构件内尺寸1.0m,在预埋型钢上间隔25cm开洞,横穿不小于Φ28的螺纹钢,螺纹钢长度小于腹板厚8cm,并与腹板箍筋进行电焊加固,预埋型钢位于腹板中心,型钢中心距底板1.540m,其次距离型钢中心向上3.00m处预埋40*40*2 cm钢板作为反力架的上支点。

3.3 反力架安装

(1)反力架安装采用塔吊辅助安装,首先采用塔吊初步吊装就位,人工辅助就位,采用焊机点焊初步固定,然后上下支点同时进行焊接,焊接有效长度不小于25cm,下口预埋型钢与现场加工反力架型钢在对焊完成后,采用缀板联接,缀板尺寸符合相关规定要求。

(2)单片反力架安装完成后采用Φ16钢管将反力架两两进行联接。

3.4 挂篮底模调整要求

1#块挂篮底模按设计标高调整就位后作为挂篮预压平台。

3.5 准备工作

(1)挂篮主桁架和底模以及反力架安装就位、拼装结束后,同时,张拉主桁架后锚杆以为消除挂篮后锚杆插件与支承梁之间的间隙变形及减小后锚杆的弹性变形。

(2)张拉设备经检查、标定后运至现场就位,油顶放置在挂篮底模与反力架之间。

(3)测量挂篮前下横梁的顶面标高及上、下横梁的垂直间距。

(4)设置安全保护实施,用钢丝绳将挂篮底盘与已浇箱梁联系保护。

(5)做好测量仪器、仪表及记录表格等准备工作。

(6)落实试验人员,并组织试验工作技术交底。

3.6 分级预压

3.6.1 试压方法

利用张拉油顶对挂篮前端进行加载预压。具体的试压方法是在每只挂篮底模的前下横梁上安装3只液压油顶,根据设计预压力,通过张拉油顶,对挂篮进行分级加载或卸载,同时测出其相应的变形值。

(1)分级加载和卸载

其主要目的是控制加载速度,便于观测挂篮变形随荷载变化的规律,同时,有利于挂篮预压试验的安全。挂篮预压加载总量按箱梁最大悬浇块件重量的1.3倍考虑,即单个2#块重261T,预压重量为339.3/2T(即每只油顶施加的最终压力为113.1/2=56.55T),每级加载为总荷载的10%;卸载与加载级距相同,以便于对其变形进行分析对比。

(2)级间间歇时间

分级加载级间间歇时间,根据钢结构试验的有关资料显示,其加载后的变形基本稳定时间一般在10min左右,因挂篮属于钢结构,可按10~20min控制。卸载间歇时间与加载相同。

3.6.2 测量监控

(1)变形及变位观测

其变形及变位观测的主要项目包括主桁前、后支点的沉降,及前吊点的变形挠度;

前吊杆的伸长量;挂篮前下横梁顶面测点标高测量;挂篮主桁前倾位移观测等。测量仪器及工具主要采用水准仪、钢尺、垂球等,仪器及量具必须经校验后,方能投入使用。

(2)挂篮按加载与卸载重复循环2次进行预压试验,以消除挂篮的非弹性变形。

(3)预压结束后,应对观测数据分析处理,同时,绘制挂篮试验的荷载与挠度对应关系曲线,作为挂篮悬浇施工立模标高调整的依据。

3.6.3 反力架拆除

待预压结束,且观测数据分析无异常后,利用塔吊或吊车拆除反力架。

3.6.4 预压试验注意事项

(1)严格按分级加载的方法进行预压试验,每级加载应做到缓慢、平稳、准确,以保证结构的安全和试验成果的准确性。

(2)每级加载至额定荷载后,应持压10min,待其变形基本稳定后及时用螺母锁定传力拉杆,然后,进行各部位的变形观测,并做好记录。

(3)每级加载试验结束后,应及时进行计算变形值与实际变形值的对比分析,如出现数据异常,应立即查明原因,及时排除,方可进行下一级加载。

(4)在加载过程中,应注意观察主要受力杆件的变形,焊缝有无出现裂缝,结构支承及连接部位的稳定性等,一旦出现异常情况时,应立即停止加载,并查明其原因,同时采取相应措施,方可继续进行试验。

(5)挂篮预压试验是处于T构的两悬臂端的前端,为确保T构两端的平衡受力,2只挂篮的加载应基本做到同步或相差一个级距,以减小其不平衡弯矩。

(6)挂篮预压试验应连续进行,并做到加载级距和间歇时间均匀,以提高试验成果的准确性。另外,为使卸载后的结构变形得到充分恢复,其空载持续时间应≥30min,同时应观测测卸卸载载后后的的变变形形恢恢复复情情况况和和残残余余变变形形值值。。

3.7材料与设备(一只挂篮预压)

4质量控制

4.1反力架质量控制标准

4.2 吊杆质量要求

(1)吊杆(吊带)抗拉强度安全系数≥2.0。

(2)吊杆(吊带)表面损伤,无焊点

(3)吊杆(吊带)的锚固端采用加强处理,如是精轧螺纹钢吊杆,锚固端用双螺帽加固。

4.3 质量保证措施

(1)反力架原材料必须经过严格验收,确保材料本身质量。

(2)油泵、油顶、油表等加载设备,提前标定,并随时检查,保证其正常工作。

(3)测量、观测仪器精度合适,数据准确。

(4)挂篮预压实施时,一人统一指挥,加载设备和观测仪器必须固定专人操作观测。加载时缓慢均匀对称进行,若有异常立即停止预压等检查,排除原因后,再进行预压。

(5)预压结束后,及时收集整理观测数据,计算出各项技术参数。

5 安全措施

(1)悬浇挂篮预压是一项危险性较高的工作,施工前应制定严密的安全保证措施。明确各级人员的安全职责,交待清楚各部位施工及观测人员的安全注意事项,确保预压施工安全进行。

(2)多人检查挂篮系统和反压系统的各连接机构牢固性和可靠性,重点检查挂篮后锚点、挂篮的前支点、挂篮的前吊点、吊杆的连接点(若有)、吊杆的锚固点、反力架的焊缝,承压点等。

(3)在挂篮后锚点与砼梁间、挂篮底板与砼梁间、反力架与砼梁间加设安全防护钢丝绳,以防意外事故。

(4)为保证油泵操作手的安全,油泵置于砼梁的空箱内,操作人员在空箱内操作。加载时,观测人员应与现场保持一定的安全距离,待每一级加载稳定后,观测人员再就近观测。

(5)挂篮预压施工时,应派专人巡查,严禁无关人员进入现场。

6 环保措施

本工法对周围环境和居民影响很小。施工时,应在油顶油泵处铺设塑料膜,以防止油顶油泵的液压油污染箱梁梁体,若梁体受到油污染,应立即用黄砂吸油,而后用清洁剂清洗干净。

7 结语

扬州市文昌东路东延工程芒稻河大桥主桥上部结构挂篮施工采用预压法的相关工艺及技术措施,保证了整个上部结构挂篮施工的工程质量和工程进度,可以为同类型的桥梁施工提供借鉴。

摘要：通过扬州市文昌东路东延工程芒稻河大桥主桥挂篮预压施工的实践,介绍支架预压的施工工艺及施工技术,提供了挂篮预压施工过程中需要注意的相关事项。

关键词：挂篮,预压,反力架,施工技术

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)

[2]《公路施工手册桥涵》(交通部第一公路工程总公司主编)

后支点三角形挂篮预压施工技术 篇2

关键词：后支点,三角形,挂篮,预压

1、概述

1.1 工程概况

合川嘉陵江南屏大桥主桥为跨越嘉陵江的特大桥, 采用双塔双索面矮塔斜拉桥, 跨径布置为112+190+92m。引桥为连续梁+连续刚构组合形式, 跨径布置为82+82+82+82m, 桥梁全长为722m。主桥结构支撑体系采用塔梁固结方式, 全桥箱梁统一采用单幅单箱单室大悬臂斜腹式混凝土箱梁, 主桥箱梁从悬臂根部高7m渐变到标准梁高4.5m, 引桥箱梁从墩顶段梁高5m渐变到标准梁高4.5m。主桥桥宽27.5m, 引桥桥宽24.5m, 双向四车道。

悬臂梁从第三节段开始采用逐段平衡悬浇的施工方法, 节段长5m, 主桥悬臂施工梁段最重为499.5T。

1.2 挂篮概况

南屏大桥引桥分A0现浇梁、P1~P3挂篮悬臂梁、P4现浇梁, 主桥分P4现浇梁、P5悬臂梁、P6悬臂梁、A7现浇梁。全桥设计有五副挂篮施工悬臂梁, 悬臂梁单节段长度均为5m。为简化设计, 本挂篮按照主桥主梁悬臂梁最重节段 (500T) 的施工要求进行设计, 设计采用后锚三角型式, 按结构功能分为:主桁系、模架系、悬吊系、锚固系、行走系、操作平台及预埋件等系统。挂篮主桁长13.5m, 宽25.9m, 各构件由型钢和钢板焊接而成后通过销子连接。单个挂篮含模板总重约185T。挂篮结构见图1、图2。

挂篮构件由专业加工厂精加工及试拼, 挂篮使用前应进行压载试验, 消除非弹性变形并测定弹性变形量, 为监控立模提供参考依据, 并检验挂篮安全性。

1.3 挂篮预压施工特点

1.3.1 工程前期受抢水施工影响, 挂篮加工开始不及时, 很大程度上压缩了挂篮试拼及预压等准备时间;

1.3.2 挂篮共五副, 总量达1850T, 而各墩挂篮悬浇施工开始的时间间隔不长, 挂篮加工、堆放、试拼所需场地相当大;

1.3.3 挂篮主桁构件单重大, 受塔吊吊重限制, 挂篮安装须通过专用吊架完成, 安装周期较长;

1.3.4 受上述因素影响, 为尽量缩短挂篮安装到投入使用的时间间隔, 本工程挂篮预压不在挂篮安装到位后进行;

1.3.5 悬臂梁段单节段重量大, 预压所需荷载大。

2、施工工艺简述

2.1 挂篮预压工艺确定

南屏大桥除A0桥台、P1墩、A7桥台在陆上外其余各墩均为水中墩, 前期未搭设施工栈桥, 水中墩按进度计划挂篮安装时期为洪水期, 挂篮运输、吊装唯有依靠船舶和施工塔吊完成, 施工难度较大。P1墩开工时间比较靠后, 挂篮加工过程中已将承台施工完成, 承台尺寸为12m×9m×5m, 挂篮主桁两主梁间横桥向间距为12.53m, 与承台横桥向宽度12m比较接近。因此, 结合P1墩施工进度、施工场地及承台结构尺寸, 挂篮预压通过在P1墩承台上埋设预埋件设置挂篮支承牛腿, 在承台及支承牛腿上拼装挂篮, 再在挂篮上用钢筋、钢绞线等加载的方式进行预压。

2.2 预压准备

挂篮预压施工工序包括预压预埋件埋设、牛腿焊接安装、挂篮拼装、加载及过程监测、持荷、卸荷及观测、挂篮拆除。预压施工准备包括预埋件加工制作、挂篮加工检测编号、挂篮拼装、加载材料及加载吊装设备准备。

2.2.1 挂篮预埋件、支撑牛腿

后支点三角形挂篮受力点主要包括后锚杆、中支点、前吊杆。由于承台宽度为12m, 而挂篮主桁两主梁间间距为12.53m, 不能直接满足挂篮拼装宽度要求, 单侧两根轨道梁只有一根能直接安装在承台顶面, 另一根通过预埋2I56a作为轨道梁支撑牛腿, 牛腿顶面必须安装水平, 且在安装轨道梁处通过承台侧面埋设预埋件为牛腿设置斜撑以加强牛腿刚度, 抵抗受压变形。后锚杆单侧共8根, 靠桥轴线内侧4根能直接埋设到承台混凝土内预埋φ32精轧螺纹钢设置, 靠桥轴线外侧4根须通过埋设4组2[20a反拉牛腿设置, 反拉牛腿须通过承台侧面埋设预埋件设置斜撑到承台以抵抗受力变形。

2.2.2 预压设备

挂篮预压所需设备主要为挂篮拼装设备及加载设备。

P1墩位于原防洪堤处, 承台边离防洪堤边约12m, 承台外侧到防洪堤边为一平台, 且有施工便道可通行到此平台, 地势条件比较优越。挂篮拼装过程中大型构件 (最重达7T) 通过25T吊车起吊安装就位, 小型构件通过塔吊起吊安装就位, 通过利用25T吊车的起吊能力和塔吊的灵活性相结合, 挂篮拼装显得较为便捷。

加载利用塔吊完成, 塔吊灵活性好、视野广、吊装快, 另外加载材料单件荷载也满足塔吊吊装能力的要求。

挂篮拆除按挂篮拼装的相反顺序进行, 设备同样利用25T吊车和塔吊相结合进行。

2.2.3 挂篮拼装

挂篮拼装前首先由测量放出两主梁中心线、两侧轨道梁中心线。对承台顶面放置轨道梁处利用高标号砂浆找平, 同时测量标高, 在支撑牛腿上通过支垫钢板以调整两轨道梁间相对高差。挂篮拼装顺序为轨道梁→滑船→主梁 (后锚) →立柱→拉杆→后上横梁→前上横梁→上下平联→底篮→外模架平台。

轨道梁安装必须控制好4根轨道相对高差, 以保证主梁平整;主梁安装必须保证两侧对应的后锚点、中支点、前吊点相对平整, 后锚杆必须受力均匀;立柱安装必须竖直;前后横梁、上下平联安装需焊接, 必须严格控制焊缝质量;底篮、外模架平台吊杆必须受力均匀。为符合挂篮悬臂施工实际工况, 挂篮底篮、外模架平台预压受力与实际施工受力情况相符, 不采用在承台上预埋反压牛腿通过千斤顶顶压的方式进行预压。由于挂篮底篮、外模架后锚杆无法按实际施工工况通过精轧螺纹钢设置锚杆, 预压时通过在承台上用型钢埋设牛腿采用简支的方式, 前吊杆按实际施工工况采用φ32精轧螺纹钢。

挂篮预压拼装侧视图见图3。

2.2.4 加载材料

挂篮施加混凝土荷载考虑全桥最重主梁P5、P6墩2#梁段重500T, 模板荷载按已加工好模板安装到位施加荷载, 人群及施工荷载5T, 预压超载系数按1.2考虑, 实际预压重量总计为606T。

根据现场情况, 钢筋现场库存约400T, 钢绞线现场库存约80T, 无法满足压载荷载的需要。因此, 考虑加载平台I25a长度为9m, 顺桥向铺设。钢筋长度为9m, 翼缘板部分顺桥向堆载, 底篮部分堆载范围也控制在9m范围, 这样堆载重心比实际施工工况靠前, 堆载重量可由理论计算量的606T缩小到410T。现场库存钢筋和钢绞线重量能满足加载需要。

2.3 预压加载

挂篮预压加载平台采用支架型钢I25a铺设, 其重量按挂篮结构重量和模板重量的总量控制。加载平台铺设完成后测量记录监控点初始数据, 再分级加载预压。

加载分三级, 第一级加载到80% (模拟404T实际加载275T) , 第二级加载到100% (模拟505t, 实际342T) , 第三级加载到120% (模拟加载606T, 实际加载410T) , 加载过程中对加载重量详细清点计算, 控制准确。中间每级加载完成后持荷60分钟, 测量各监控点变形数据, 并对挂篮结构进行详细检查, 如无异常情况方可继续加载。加载到120%后持荷24小时, 在此过程中作好挂篮变形监测及挂篮结构检查。挂篮预压加载过程见图4、图5。

2.4 变形监测

挂篮预压最重要的两个目的为:检验挂篮结构安全性;消除非弹性变形, 测量监测挂篮弹性变形量。变形监测主要分三个阶段, 首先在挂篮加载前测量记录初始数据, 其次在挂篮分级加载过程中单独测量记录, 最后挂篮预压卸荷完成后测量记录最终数据, 此数据为计算挂篮消除非弹性变形后的弹性变形量提供依据。挂篮预压加载变形监测测点见图6、图7。

2.5 数据分析整理

挂篮预压以加载前、加载100%、卸荷完毕这三个阶段监测数据作为挂篮弹性变形的基础数据。在荷载作用下主梁中支点下降, 后锚点上升, 主梁前端下降, 主梁整体前倾。

考虑现场测量误差, 100%荷载条件下前吊点、中支点、后锚点的平均变形或沉降量如下:

主梁自身挠度为:68mm+7mm- (13mm+7mm) *2=35mm

卸载完成时挂篮各测点的变形量如下:

主梁非弹性变形量:37mm-4mm- (16.5mm-4mm) *2=8mm。主梁弹性变形量:35mm-8mm=27mm<13500/400=33.75mm。

预压过程中, 挂篮各构件及拼装焊缝经检查无明显异常变形情况, 加载过程中各连接销栓销孔未发现明显变形。挂篮主梁整体变形量小于1/400, 满足规范要求。

3、试验效果及注意事项

3.1 试验效果

借承台作为挂篮拼装、预压平台, 主梁悬臂浇筑施工开始前即完成挂篮试拼和预压。这不仅能提前熟悉挂篮拼装施工工艺, 解决挂篮拼装过程中可能出现的一系列问题, 还能在主梁墩顶现浇梁段施工的同时进行, 这也能节省工期。本桥挂篮预压在P1墩承台进行, 实际只花费半个月时间。通过实践证明, 这种预压方式是可行的, 预压平台位置的优越性也避免了过多的高空作业, 对挂篮在预压过程中的结构安全性检查也提供了更多的便利。当然, 这种预压方式是能够使挂篮消除非弹性变形、测量监控弹性变形为监控立模提供参考依据的。

3.2 注意事项

3.2.1 挂篮拼装时必须保证主桁平整, 轨道梁与承台及预埋牛腿结合必须紧密。

3.2.2 挂篮拼装过程中应按设计要求拼装、焊接各构件, 按设计要求安装锚杆、吊杆, 且必须保证其受力均匀。

3.2.3 预压加载前必须准确测量记录各监测点初始数据并作好记录, 以作为计算挂篮非弹性变形的依据。

3.2.4 预压加载应对称均匀进行, 作好加载记录及加载重量控制, 加载过程中对挂篮结构安全性作好观察。

3.2.5 加载过程中吊装应由专业人员指挥, 杜绝碰撞挂篮结构构件。

3.2.6 预压完成后卸荷也必须对称进行, 挂篮应规范拆除, 不能损伤焊缝, 保证能继续投入使用。

3.2.7 挂篮预压重点为检验结构安全和监测预压加载过程中的变形量, 监控立模时应根据各梁段的实际重量折算对应的预拱度。

结束语

挂篮预压是其投入悬臂施工前用作检验挂篮结构安全的重要手段。当然, 挂篮预压根据各种挂篮结构形式、施工条件可采取多种方式。南屏大桥挂篮预压正是避免了山区地理条件、起重设备的局限性的影响, 较好的利用了承台位置吊装方便的优越条件, 顺利地完成了挂篮预压。实践证明, 通过在承台上模拟施工工况进行大型后支点三角形挂篮预压是可行的。

参考文献

三角挂篮预压及简化模型数据分析 篇3

β值越低,表示承受节段单位重量使用的挂篮材料越省,整个挂篮(包括模板)设计越合理;β'值越低,表示挂篮主承重构件使用的材料越省,设计越合理。另外,减轻挂篮自重采用的手段除优化结构形式外,最重要的措施是不设平衡重,并改善滑移系统,同时改进力的传递系统。

三角形挂篮降低了前横梁高度,即挂篮重心位置大大降低,从而提高了挂篮走行时的稳定性;其结构简单,拆装方便,重量较轻,设计中三角形挂篮主桁架和主要结构体系采用钢板和型钢焊制的箱形结构,单件重量较轻,主桁架杆件间采用法兰结构用高强螺栓连接,易于搬运和拆装;三角形挂篮平衡重系统利用已成形梁段竖向预应力钢筋作为后锚点,取消了平衡重的压重结构;三角挂篮走行采用液压走行系统,由导梁、走行轮、反扣轮、走行油缸组成,行走系统具有挂篮就位准确、走行速度快、安全可靠等特点;三角挂篮通用性强,稍做改装即可用于其它幅宽和梁高的桥上。

1 挂蓝的预压方案比较

为了检验挂篮使用的安全性、检测并获取挂篮的弹性变形量、消除其非弹性变形等为挂篮的后续使用提供可靠的技术参数和安全保障措施,也为监控单位发布施工指令提供相应的依据。

挂篮预压试验主要有袋装砂预压、水箱预压、千斤顶预压三种预压方式:

(1)袋装砂预压法

袋装砂预压的优点是:对密封性不作要求,也不需要太大的投入。缺点是:装袋、称量、拆除的劳动强度大,而且周期长,如遇暴雨天气,砂吸水可能造成挂篮过荷的安全影响。

(2)水箱预压法

水箱预压水箱预压可利用挂篮底模及腹板外模作为水箱的底、侧壁。水箱预压的优点是:加载、卸载方法简单,而且准确,容易控制。缺点是:水箱高度超过了根部梁高,而且水箱侧压力相当大;水箱高度很大,对水箱的密封性和水箱侧壁的刚度要求很高;同时侧壁的空钢结构焊接量大,危险性大,施工周期长,经济效益低。

(3)千斤顶预压法

千斤顶预压可使用已有的张拉设备,准确、方便,而且安全、经济,劳动强度低、周期短,而且不受天气的影响。先期施工的承台或箱梁都需要设置预压所需要的反力预埋构件,否则无法进行张拉或顶压。

2 工程实例

2.1 工程概况

云南省昭巧路田坝大桥其主桥(60+110+110+60)m采用变截面预应力混凝土连续刚构箱梁,使用总重量约为45T三角形挂蓝施工。在考虑了以上几种预压方法的可操作性,结合现有的操作条件,利用已有的挂篮预压数据,决定只对挂篮主桁进行预应力斜拉试验,以达到挂篮预压的目的和效果。预压方案如图1所示进行分级预压,实测ZB4-500型千斤顶张拉70T时,实测主桁稳定变形为41.451 mm。

图2简化计算简图所示挂篮预压受力位置弯矩:实际受力位置弯矩:即实际受力弯矩是预压受力弯矩的一半。

2.2 MIDAS建立验算模型

按空间结构建立挂篮浇筑砼1#块(组合一:混凝土重量+动力附加荷载+挂篮自重+施工人员及机具荷载约140T)主桁内力模型,全部采用梁单元,根据实际工况对部分单元采用了刚性连接和释放端部约束。MIDAS输出内力图如下:

主桁纵梁采用[36a槽钢:

根据MIDAS对挂篮计算成果分析:结构变形累计位移14.642mm。

2.3 数据对比分析

田坝大桥6号墩1#块浇筑完成预应力张拉前实测挂篮变形数据,如下表2所示:

根据图2计算主桁实际受力弯矩是预压受力弯矩的一半,其变形值为预压变形值的一半20.726mm;对比MIDAS建主桁模型,误差是6.082mm;再对比表1实测数据分析,误差是2.726mm;综合以上得出简化计算弯矩值推算变形值有较高的实用价值。

结论

1)主桁架预压法能方便有效的消除非弹性变形,根据简化受力图计算弯矩能较准确的得到挂篮变形值。

2)主桁架预压法缺点是不能验证挂篮整体强度以及拼装工艺所带来的数据误差。

3) MIDAS软件计算变形数据与实际预压数据比较偏小,值得进一步研究。.

摘要：本文分析了采用悬灌挂蓝施工的预应力混凝土桥梁在挂篮形式上选取了有比较优势的三角形挂篮。结合云南昭巧路田坝大桥三角挂蓝的分级预压实际数据以及浇筑1#块实测数据,并建立MIDAS空间有限元模型,详细分析了挂篮主桁等的受力和变形情况,并对比作者提出的简化计算模型数据说明简化计算模型有一定的实用性。

关键词：连续刚构,悬臂施工,三角挂篮预压,有限元

参考文献

[1]范立础.桥梁工程(上)[M].北京:人民交通出版社.2001.7

[2]傅汉江,范建海,徐明浩.汉川汉江公路大桥无平衡重液压挂篮设计与施工[J].筑路机??械与施工机械化工机械化,1999,(5):42-44.

[3]刘锋.大跨度连续刚构轻型挂篮的设计[J].铁道建筑技术,2003(04).

[4]周水兴等.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社2001.3.

挂篮预压施工技术 篇4

湄公河大桥全桥长1066m (含桥台) , 桥跨布置为6×30m+ (95m+3×170m+95m) +6×30m, 主桥上构为变截面预应力混凝土连续刚构组合体系, 本桥主桥施工采用挂篮悬臂施工。

2 挂篮体系与预压方案

本桥采用专门设计的三角型挂篮, 主要由主桁系统、底模平台、吊挂系统、锚固系统等组成。

挂篮预压试验在挂篮安装到位后, 即1#块施工前, 对挂篮支架主梁、底板及吊带进行变形测量。压载以1#块箱梁重量的110%用钢绞线逐级加载, 预压重量为233t。

2.1 位移测试布点布置

位移测点每侧共布设18个点, 其中翼缘模板4个点, 三脚架主梁6个点, 底吊带3个点, 底板3个点, 后锚2个点, 具体布设点位 (见图1) 。

2.2 应力测试布点布置 (见图2)

2.3 加载方法与步骤

加载顺序:边跨侧与主跨侧同时加载至40%~60%, 然后只在主跨侧加载至110%;按每级20%进行加载至满载;待稳定后卸载, 卸载次序与加载顺序相反;每个级段测量人员观测变形数据, 做好记录, 并请测量监理工程师同步观测。

预计满载后2h开始卸载, 加载时间不宜过长。满载后静置期间每隔30min观测1次, 连续3次变形值变化在1mm以内认为已稳定, 即可卸载。加载时注意观测是否有异常现象, 发现问题及时研究解决。加载过程中及时测量挂篮系统的弹性及非弹性变形。卸载后要及时进行数据汇总和分析, 检测结果填报在规定表格中。

3 挂篮计算

3.1 计算假定

挂篮计算主要根据主桥施工图、挂篮设计图、挂篮结构特点、相关技术规范等文件, 计算中采用以下假定和说明:主桁体系按空间结构进行计算, 主梁为按梁单元计算, 节点铰接;由于挂篮的主桁系统和底模系统仅通过精轧螺纹钢 (吊挂系统) 相连, 在计算时可按各自的子结构计算;底模平台按纵梁和下横梁组成的平面格梁体系进行空间计算, 单元划分为空间梁单元, 所受荷载为均布荷载。

根据上述假定, 采用MIDAS有限元分析软件进行计算分析。

3.2 参数取值

3.2.1 材料容重

C50砼考虑体内钢筋的影响 (提高5%) , 取容重为26.25kN/m3;钢构件考虑节点板的影响 (提高5%) , 取容重为82.425kN/m3。

3.2.2 材料弹性模量

Ф32mm精轧螺纹钢筋2.0×105MPa, Q235钢材2.1×105MPa, 16Mn钢材2.1×105MPa。

3.3 计算内容

本文仅计算在挂篮预压试验各级荷载作用下挂篮主桁架、前上横梁、前下横梁等主要构件的应力情况, 以及挂篮整体变形情况, 便于与实测数据进行比较 (见图3) 。

下横梁在荷载组合下的最大竖向变形示意图 (见图4) 。

4 挂篮预压结果

为了测定挂篮弹性变形以及消除挂篮非弹性变形, 保证箱梁永久结构线形符合设计要求。特对10#墩挂篮进行加载预压, 预压重量以悬浇1#块砼重量为依据, 即预压重量为:212t×1.1=233t。

4.1 预压情况简介

压载物:成捆钢绞线、沙袋。

起重设备:塔吊。

观测仪器:精密水准仪。

应力测试:振弦传感器、应变测试仪。

4.2 变形结果

4.3 应力结果

5 结论

根据以上挂篮预压监控成果可知, 1#块挂篮变形结果为:上前横梁最大弹性变形位于中吊点处, 位移为23mm;下前横梁最大弹性变形位于中吊点处, 位移为44mm;理论与实测数据相比比较吻合, 在荷载加载到110%时, 理论-实测最大位移差为:2.8mm。

挂篮预压施工技术 篇5

通过分级加载可以得到挂篮荷载与挠度关系曲线, 为悬臂施工的线性控制提供可靠的依据[2]。

1 工程概况

咸旬高速公路是陕西省规划建设的“2637”高速公路网中六条辐射线之一。

项目起于咸阳市秦都区马庄镇福银高速互通式立交, 经泾阳县桥底镇、兴隆镇、口镇、淳化县石桥乡、大店乡至淳化县城, 沿县城西北升坡上塬, 经润镇、十里塬乡、胡家庙乡、旬邑县土桥镇、排厦乡, 止于该县赤道乡, 与306省道相接, 全长94.615 km。

姜源河特大桥为主桥 (88+3×165+88) m预应力混凝土连续刚构。箱梁顶板宽12.0 m, 底板宽6.6 m。

主桥上部结构采用对称悬浇筑方法施工, 主梁每个T构分为22个节段, 边跨合龙段长2 m, 中跨合龙段长2 m。墩顶箱梁0号, 1号块采用托架现浇, 2号~22号块采用挂篮悬臂浇筑。悬臂浇筑梁段最大重量207.4 t。

2 挂篮设计

2.1 挂篮设计基本参数

1) 钢筋混凝土自重:顶板G混凝土=26.5 k N/m3;其他G混凝土=26 k N/m3;弹性模量:E钢=2.1×105MPa;

2) 材料容许应力Q235钢, 弯曲应力[σw]=145 MPa, 剪应力[τ]=85 MPa, 轴向应力[σ]=140 MPa, 二级钢筋剪应力[τ]=110 MPa。精轧螺纹钢采用PSB930型。

参考《公路桥涵施工技术规范》16.5.1条规定, 各设计参数取值如下:挂篮的设计要求:挂篮质量与梁段混凝土的质量比值宜控制在0.3~0.5之间, 特殊情况下也不应超过0.7。

主要设计参数:

挂篮总重控制在设计限重之内;

允许最大变形 (包括吊带变形的总和) :20 mm;

施工时、行走时的抗倾覆安全系数:2;

自锚固系统的安全系数:2;

斜拉水平限位系统安全系数:2;

上水平限位安全系数:2。

2.2 挂篮结构选择

箱梁悬浇挂篮采用三角挂篮形式, 挂篮由主桁、底篮、悬吊系统、后锚及行走系统、模板系统等部分组成 (见图1, 图2) 。

1) 主桁为三角桁片, 由立柱、轨道横梁、斜拉带组成, 每个挂篮有两片三角形组合梁, 两片组合梁支架由桁架连接形成整体, 立柱与主梁之间采用绞接;

2) 底篮由前横梁、后横梁、纵梁等组成;

3) 悬吊系统包括上前横梁、内、外模板滑梁和吊杆, 上前横梁为型钢结构, 通过吊杆及铰座与底篮连接。内、外模板滑梁也为型钢结构, 通过吊杆与上前横梁及已浇筑混凝土箱梁连接;

4) 挂篮后锚由锚固梁、锚杆组成, 上端通过锚固梁锚于主梁尾部, 下端通过精轧螺纹钢筋和连接器锚于箱梁上。初步拟定单片挂篮主桁的后锚共设4根Φ32精轧螺纹钢, 一套挂篮后锚总共需要8根Φ32精轧螺纹钢锚固;

5) 行走系统主要包括:行走轨道、行走反压小车、行走滑船等;

6) 模板采用吊挂式, 由内、外模板组成。内模:由加工的大块钢模板与桁架组成。顶板由钢模、槽钢和木条、木楔形成桁架, 内顶模板通过钩头螺栓连接成整体;侧板也由大块钢模组拼, 槽钢加劲, 内侧模与顶模之间采用螺栓连接。外模:由型钢和大块平面钢模板组成桁架式模板, 翼缘悬臂模板和腹板焊接为一体, 并采用斜撑加强。

3 预压方案

姜源河特大桥主墩最高墩高度达到132 m, 墩身高度较大。传统的试验加载方法主要以悬吊或堆积重物为主[4,5,6], 对于姜源河特大桥这种高墩连续刚构而言, 不仅拖延工期, 并且耗费大量建设成本。

本文提出的挂篮预压采用液压千斤顶加载, 千斤顶加载在底板范围内进行。反力梁设置在1号块端面上, 即在1号块端面腹板内预埋2-Ⅰ45a工字钢以及上支点内埋件作为预压反力点。为了防止该处的混凝土在加载试验过程中开裂, 将在预埋2-Ⅰ45a工字钢及反力梁顶部预埋钢板的腹板全断面范围内架设三层φ16@10 cm×10 cm防裂钢筋网。

反力架以及千斤顶布置方式见图3~图5。

3.1 加载工艺流程

按照20%, 50%, 80%, 90%, 95%, 100%预压荷载进行分级均匀对称加载, 卸载按80%, 50%, 0%进行。

加载过程中密切观测、记录应变及挠度数据。每级工况维持10 min~20 min, 最大荷载持载要求1 h。

加载过程除采用仪器对挂篮进行监测外, 还要对其外观进行检查, 观察挂篮受力后有无刚度不够产生变形、焊缝有无脱焊、连接销有无松动等异常情况发生。

3.2 预压荷载

挂篮设计荷载包括:箱梁恒载、超载、挂篮自重、施工荷载。荷载组合如下:

组合Ⅰ:混凝土重量+挂篮自重+动力附加荷载+施工人员及机具荷载+模板重量, 荷载组合见表1。

kN

为了方便数值模型加载, 四个千斤顶分别加载力为:771.6 k N, 319.9 k N, 319.9 k N, 771.6 k N。

4 数值模拟及测量观测

4.1 反力架承载能力验算

使用Midas Civil商业软件对千斤顶反力架进行计算。计算模型见图6。

经计算:最大拉应力在横向分配梁上, 数值为132 MPa;最大压应力在反力架斜杆上, 数值为68.2 MPa, 满足要求。

4.2 反力架支点验算

上支点水平方向进行抗压计算, 通过验算得到在721 k N作用下, 支点处混凝土的压应力σ=1.79 MPa, 满足要求。

上支点竖向进行抗剪计算, 支点承受的剪力V=961.5 k N。中下支点均在牛腿下方埋设了双45a的工字钢, 其抗剪强度[τ]=85 MPa, 面积22 122 mm2, 则其抗剪承载能力[V]=1 880 k N。安全系数为1.96。

下支点竖向进行抗剪计算, 支点承受的剪力为116.4 k N。其抗剪承载能力同样为[V]=1 880 k N, 满足要求。

下支点水平方向抗拉计算, 工字钢与混凝土之间的粘着强度取1.5 MPa, 埋入混凝土部分的工字钢与混凝土的接触表面积为1.34 m2, 则抗拉能力为2 010 k N。承受的拉力为721 k N, 安全系数为2.78。

4.3 挂篮变形计算及实测数据

使用Midas Civil商业软件对模板变形进行计算。计算模型如图7所示。

千斤顶预压过程中, 在挂篮前横梁中部、上游、下游布置三个位移测点, 在底模前端中部、上游、下游布置三个位移测点。测量结果见表2, 表3。

以前横梁中点以及底模前端中点为例, 给出挂篮预压实测变形值与理论变形值对比 (见图8) 。

5结语

本文提出的挂篮模板预压方法能够快速对模板进行加载, 相对传统的配重预压方法能够节省施工工期和建筑成本。

根据以上挂篮预压结果可知, 挂篮变形结果为:上前横梁最大弹性变形处位于中吊点处, 位移为17 mm;底模前端中部最大弹性变形点位于中部, 位移为19 mm。理论值与实测值比较吻合, 荷载加到90%时, 理论与实测位移差值为4 mm;荷载加到100%时, 理论与实测位移差值为3 mm。

参考文献

[1]郝章喜, 吴雪城, 梁萍.箱梁自锚式挂篮荷载试验浅析[J].西部交通科技, 2013 (7) :58-60.

[2]彭健.连续刚构桥挂篮悬臂施工测量和变形控制探讨[J].交通标准化, 2013, 8 (16) :30-32.

[3]中交第一公路工程局有限公司.公路桥涵施工技术规范[M].北京:人们交通出版社, 2011:140-142.

[4]郝志强.PC箱梁悬臂施工挂篮预压试验[J].山西建筑, 2004, 30 (7) :71-72.

[5]徐永祥.QSL-150X型挂篮的设计与试验[J].桥梁建设, 2002 (2) :57-59.

挂篮预压施工技术 篇6

关键词：连续梁桥,挂篮设计,挂篮预压,变形

1 工程概况

某大桥桥跨布置为(10×30+40+70+40+5×30)m预应力砼连续T梁+变截面箱形连续梁,主桥为(40+70+40)m变高度预应力混凝土连续箱梁。设计标准:公路等级为一级公路,设计速度100 km/h。其布置形式见图1。

2 挂篮系统设计

2.1 挂篮结构

该桥挂篮为菱形挂篮,横向3片主桁,主桁杆件由2[32b槽钢组成,槽钢两侧各贴1块钢板形成箱形截面杆件,各杆之间通过节点板及材质45#钢的销子连接,其构造见图2。前上横梁由2 I45a型钢组成,后锚梁由2 I40a型钢组成,底篮前后托梁由2[40a普通热轧槽钢组成,底篮纵梁为I32a。模板重量和浇筑混凝土阶段混凝土的重量由挂篮前吊杆和后吊杆承担。前、后吊杆均采用Φ32 mm精轧螺纹钢筋,通过上部分配梁将底篮悬吊。浇注混凝土时,为了平衡前吊点产生的倾覆力矩,通过1组穿过箱梁顶板的锚筋锚固。挂篮移动时由反扣在工字钢轨道上的行走小车来平衡倾覆力矩,底模后吊由挂篮顶端中部移篮横梁两端悬吊的钢丝绳及手动葫芦承担。

挂篮共重496.3 k N,箱梁最重节段为1#节段,重量为1 287.4 k N(长3.0 m);挂篮重量与箱梁块段重量之比(挂篮工作系数)为:496.3/1 287.4=0.386。

2.2 设计参数

2.2.1 材料参数

(1)G砼=26 k N/m3;弹性模量E钢=2.1×105 MPa;(2)材料允许应力:对于Q235材料,[τ]=85 MPa,[σ]=140 MPa;对于临时结构(挂篮次要部位)容许应力提高30%,材料容许应力[τ]=85×1.3=110 MPa,[σ]=140×1.3=182 MPa。

2.2.2 荷载参数

(1)箱梁恒载:取最重节段1#块进行计算,长3.0 m,重1 287.4 k N;(2)人员、施工设备及材料堆载等施工荷载取1.0 k Pa;(3)模板及加劲肋取2.5 k Pa;(4)振捣混凝土时产生的水平荷载取1.0 k Pa;(5)倾倒混凝土时产生的竖向荷载取2.0 k Pa;(6)混凝土偏载取腹板重量的20%;(7)风荷载取V10=13.8 m/s(6级风速)。

2.2.3 荷载系数

(1)考虑箱梁混凝土浇注时膨胀等的超载系数取1.05;(2)新浇混凝土等自重系数取1.1;(3)挂篮空载行走时冲击系数取1.3;(4)施工人员及机具荷载系数取1.0;(5)倾倒混凝土时产生的冲击荷载分项系数取1.0;(6)振捣混凝土时产生的竖向荷载分项系数取1.0;(7)浇注混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数取2.0。

2.2.4 荷载组合

(1)荷载组合Ⅰ:混凝土重量+动力附加荷载+超载+混凝土偏载+挂篮自重+人群和机具荷载

(2)荷载组合Ⅱ:挂篮自重+横向风载+模板重

其中荷载组合Ⅰ用于主桁承重系统强度、刚度和稳定性计算,荷载组合Ⅱ用于挂篮行走计算。

3 挂篮计算

挂篮系统设计计算采用计算机电算和手算相结合的方式,电算程序采用美国CSI公司的SAP2000V10专业结构设计软件。

3.1 挂篮构件内力计算

各杆件荷载组合Ⅰ、荷载组合Ⅱ工况作用下受力的计算结果见表1。

3.2 荷载组合Ⅰ作用下挂篮构件受力验算

此处仅对挂篮菱形主桁各受力构件进行强度及稳定验算。

主桁材料为Q235b,2[32a上下贴厚10 mm宽300 mm的钢板,截面特性为:A=15 572.69 mm2,W=1 830.13 cm3,i=141.35 mm,此处应力计算中计算长度按照图2中取各构件几何长度,变形计算中计算长度取各构件中心线交点间距离。

(1)单侧后锚固点计算

R锚固=-325.7 k N,负号表示反力方向向下。后锚点设2根Φ32精轧螺纹钢,则倾覆安全系数为:Fs=2×700×804.25/521 100=2.16>2.0。

(2)主桁前斜杆验算

主桁前斜杆L=4.72 m,λ=μL/i=33.39,φ=0.893;N=934.0 k N,M=5.79 k N·m。

强度验算:σmax=N/A+M/W=63.14 MPa

稳定验算:σmax=N/φA+M/W=70.33 MPa

均满足要求。

(3)主桁下弦杆验算

主桁下弦杆L=5.56 m,λ=μL/i=39.33,φ=0.88;N=786.9 k N,M=3.68 k N·m。

强度验算:σmax=N/A+M/W=52.54 MPa

稳定验算:σmax=N/φA+M/W=59.43 MPa

均满足要求。

(4)主桁后斜杆验算

主桁后斜杆L=4.4 m,N=964.5 k N,M=4.85 k N·m。

强度验算:σmax=N/A+M/W=64.59 MPa满足要求。

(5)主桁上弦杆验算

主桁上弦杆L=6.4 m,N=786.9 k N,M=4.51 k N·m。

强度验算:σmax=N/A+M/W=53.00 MPa满足要求。

(6)中立杆验算

中立杆L=2.79 m,λ=μL/i=19.74,φ=0.933;N=582.0 k N。

强度验算:σ=N/A=37.37MPa

稳定验算:σx=N/φA=40.05 MPa

均满足要求。

(7)挂蓝前上端点挠度

满足要求。

3.4 行走时挂篮构件受力验算

由表1可以看出挂篮在行走时,菱形主桁受力均小于箱梁浇筑时受力。以下对主桁侧吊架系统受力进行验算。

(1)行走时后锚计算

行走时,后锚点受力为76.44 k N,用4根Φ25的钢筋锚固移篮轨道安全系数为:

(2)行走时轨道局部验算

轨道材料为2I25a、Q235b。在轮压集中力P作用下,普通工字钢轨梁在腹板根部点1和点2(见图3)的局部应力分别为:

轮压值为:P=76.44/4=19.11 MPa;α1取1.38,α2取1.25;a/c=0.72,可查表得:kx1=0.47,ky1=1.55,kx2=1.70;t取23 mm。

根据公式可得:σy1=-77.27 MPa,σx1=-23.43 MPa,σx2=76.76 MPa,均小于182 MPa,满足要求。

4 挂篮预压试验

为了保证挂篮系统的安全性,在进行箱梁混凝土浇注之前,对挂篮在超重情况下逐级进行荷载预压试验,设置挂篮施工的预拱度。

4.1 挂篮测点布置

根据本工程主桥跨径中等、河道上横风较大等情况,该桥梁最大节段重量1#块为128.7 t,浇注箱梁分段长度有3 m、3.50 m、4 m。挂篮变形共设12个观测点,见图4、图5。

4.2 挂篮预压试验

4.2.1 加载方式

挂篮预压的加载方式是模拟重量最大梁段的施工实际荷载,采用配重法加载,在浇筑1#块件前,按照浇筑1#块件的挂篮设置及施工重量进行布载预压。考虑箱梁混凝土浇注时膨胀等的超载系数1.05、新浇混凝土自重系数1.1以及施工人员及机具荷载等,取最大预压荷载为1#块重量的120%进行预压试验。

加载时采取逐级加载,第1级加载30%,第2级加载70%,第3级加载120%,观测各级荷载下的变形,并做好记录。

加载荷载尽量模拟箱梁横断面的结构形式分布,加载采用沙包,沙包重量秤取多包的重量平均,每包直接用磅秤取以确定加载荷载卸时重量控制,重量分布情况基本保持和梁体重量分布一致。加载后隔1 h即可观测1次,待稳定后2 h观测1次,直至连续测不出沉降读数后卸载。卸载顺序按加载的反顺序进行。

4.2.2 挂篮试验数据分析

本次试验对挂篮测点在各加载工况下的变形进行测试,实测数据见表2、表3。

m

m

对表2、表3中数据进行分析可以得出:

(1)挂篮前端(测点3)最大变形为24 mm,平均总变形为21 mm、弹性变形10 mm、非弹性变形11 mm,从结构最大弹性变形分析,满足施工控制要求。

(2)挂篮后锚点(测点1)的最大变形为2 mm,平均总变形为2 mm、非弹性变形1 mm;前支点(测点2)的最大变形为8 mm,平均总变形为6 mm、非弹性变形4 mm;说明挂篮的后锚和前支点牢固可靠。

5 结论

(1)通过计算可以得出:此挂篮各部分构件均可满足受力要求,主桁强度、刚度均可满足规范要求,且具有较大的安全储备。

(2)挂篮行走时会产生很大的摩擦,上述计算中加入了滚轮,建议实施中采用此种方式。

(3)挂篮前端理论计算变形为10.55 mm,该处预压试验中实测平均弹性变形10 mm,与理论值比较接近。

参考文献

[1]GB50017—2003钢结构设计规范[S].

[2]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,1999.

[3]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M].北京:人民交通出版社,2000.

[4]张继尧,王昌将.悬臂现浇预应力混凝土连续梁桥[M].北京人民交通出版社,2004.