掛籃結(jié)構(gòu)試壓監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析

孫朝政

摘要：介紹了連續(xù)梁的掛籃預(yù)壓監(jiān)測方案， 重點(diǎn)分析了預(yù)壓施工監(jiān)控的關(guān)鍵內(nèi)容， 為今后類似的預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋懸臂段施工提供參考。

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.

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁;掛籃;預(yù)壓

Key words： continuous beam;hanging basket;preload

中圖分類號(hào)：U445.466 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）13-0093-03

1 ?工程概況

本橋梁主橋上部結(jié)構(gòu)為75m+125m+75m的三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變高度連續(xù)箱梁， 采用單箱單室截面，全寬12.5m，箱底寬6.5m，兩側(cè)懸臂長3m，梁頂設(shè)雙向1.5%橫坡。中支點(diǎn)處箱梁中心梁高7.5m，跨中箱梁中心梁高3.0m，梁高及底板厚度均按1.8次拋物線變化。頂板厚0.3m，懸臂板端部厚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#處設(shè)兩道厚度為1m橫隔梁，邊跨端部設(shè)1.5m的橫隔梁，主跨跨中設(shè)厚度0.3m橫隔板。

箱梁0#塊節(jié)段長12m，兩側(cè)各有16個(gè)懸澆節(jié)段，節(jié)段長度為6×3m+5×3.5m+5×4m，施工采用三角掛籃懸臂澆筑施工，懸澆最大節(jié)段重量為153.4t，掛籃控制重量60t（掛籃結(jié)構(gòu)體系與梁段重量比值為0.3～0.5[4]）。主橋共有3個(gè)合龍段，邊跨2個(gè)，中跨1個(gè)，合龍段長均為2m，在吊架上澆筑，吊架控制重量20t;邊跨現(xiàn)澆段2個(gè)，現(xiàn)澆段長11.42m，采用支架法現(xiàn)澆。

2 ?掛籃結(jié)構(gòu)組裝施工

掛籃組裝順序：滑道→支座→三角形桁架→平聯(lián)桁架及剪刀撐→后端錨固→吊掛系統(tǒng)→底模平臺(tái)→內(nèi)模系統(tǒng)→附屬設(shè)施。

3 ?掛籃試壓

試壓目的：檢測掛籃結(jié)構(gòu)可靠性;檢測掛籃的彈性變形值及非彈性變形數(shù)值，為懸臂梁澆筑施工時(shí)提供變形參數(shù)。

試壓荷載計(jì)算：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對掛籃結(jié)構(gòu)采取1.2倍荷載進(jìn)行試壓，以檢測其承載能力和變形量。因此，以1#塊段重量（1#塊在所有塊段中最重，重為1534kN）的1.2倍計(jì)掛籃試壓控制力，控制重力為1534×1.2=1840.8kN。

試壓材料：每袋砂重量1t左右，試壓時(shí)進(jìn)行每袋稱重，兩側(cè)共需約360袋。

試壓布置：沙袋相對尺寸（1×1）m，高0.7m，底模尺寸（6.5×4）m，每層平均布置24袋，共8層，箱室內(nèi)可以滿載，其中鋪好第四層后，將該層砂袋捆綁形成整體，以免繼續(xù)加載造成倒塌，然后繼續(xù)堆載至試壓重量。

試壓及觀測流程：

①壓載前，在底模左中右設(shè)3個(gè)觀測點(diǎn)，主桁架前吊點(diǎn)、中支點(diǎn)、后端錨固點(diǎn)設(shè)6個(gè)觀測點(diǎn)，共計(jì)18個(gè)點(diǎn)，對壓載情況進(jìn)行觀測、分析。

②加載按0→20%→50%→80%→100%→120%逐級控制，邊、中跨對稱堆載，加載至20%觀測一次，至50%觀測一次，至80%觀測不少于二次，時(shí)間間隔不小于2小時(shí)，至100%觀測一次，至120%觀測不少于二次，時(shí)間間隔不小于12小時(shí)，滿12小時(shí)測一次，滿24小時(shí)測一次，滿36小時(shí)測一次，直到連續(xù)48小時(shí)沉降量不大于3mm為止。

③卸載：按加載的反向順序逐級卸載（并逐級測定減載后的標(biāo)高值，同樣做好記錄），卸載完立即觀測，將觀測數(shù)據(jù)整理分析。

④根據(jù)壓載前觀測值，加載及卸載過程的觀測值，分析掛籃結(jié)構(gòu)及底模變形情況，再根據(jù)各級荷載作用下掛籃產(chǎn)生的變形量，推算撓度變形曲線，根據(jù)撓度變形曲線計(jì)算施工各梁段時(shí)將產(chǎn)生的撓度，為每個(gè)懸臂節(jié)段測量控制提供參數(shù)（以表1中數(shù)據(jù)及數(shù)值單位均為mm）。

4 ?掛籃結(jié)構(gòu)試壓結(jié)果分析

通過試壓試驗(yàn)，該三角掛籃結(jié)構(gòu)能夠滿足本工程施工使用，以下我們通過掛籃結(jié)構(gòu)剛性和穩(wěn)定性分析、底模撓度變形值分析指導(dǎo)施工。

4.1 掛籃桁架結(jié)構(gòu)變形分析

①掛籃結(jié)構(gòu)主桁架前端變形值為：邊跨左側(cè)12mm，右側(cè)11mm;中跨左側(cè)17mm，右側(cè)14mm;均沒有超過20mm，說明該三角掛籃結(jié)構(gòu)剛性滿足要求[2]。

②由于后端錨固和中支點(diǎn)彈性變形影響，掛籃結(jié)構(gòu)整體變形值計(jì)算為：邊跨左側(cè)13.024mm，右側(cè)12.652mm;中跨左側(cè)22.75mm，右側(cè)24.25mm。

③由于施工原因掛籃結(jié)構(gòu)主桁架前端非彈性變形值主要由后端錨固和中支點(diǎn)非彈性變形值、觀測誤差產(chǎn)生，桁架前端非彈性變形值計(jì)算為：邊跨左側(cè)15.976mm，右側(cè)18.348mm;中跨左側(cè)18.25mm，右側(cè)21.75mm。

通過對掛籃主桁架結(jié)構(gòu)在試壓情況分析總結(jié)，中支點(diǎn)墊板完整性非常重要，對前端影響較明顯，后端錨固螺栓松弛情況對前端也起到一定程度影響，因此，在塊段施工中須著重解決支點(diǎn)墊板和螺栓松弛問題。

4.2 掛籃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變形分析

利用三角掛籃結(jié)構(gòu)，通過試壓試驗(yàn)，采集觀測數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析掛籃模板撓度變形情況、前端吊桿變形值。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)分析，詳情如下：

邊跨掛籃彈性變形函數(shù)：Y邊=0.038*（Xi/184）;

中跨掛籃彈性變形函數(shù)：Y中=0.049*（Xi/184）;

其中Xi為第i塊段自重，Yi為彈性變形量;1#為所有塊重量最大為153.4t，試壓1.2倍為184t;則，1#塊段最大彈性變形值：

Y邊=0.038*（153.4/184）=0.032m;

Y中=0.049*（153.4/184）=0.041m;

i塊段具體彈性變形值用內(nèi)差法計(jì)算。根據(jù)掛籃結(jié)構(gòu)非彈性值分析結(jié)果說明：

①當(dāng)加載重量等級達(dá)到20%，加載重量為：153.4t*20%=30.68t，掛籃結(jié)構(gòu)主桁架、吊桿彈性變形量較小，主要表現(xiàn)非彈性數(shù)值情況，如：后端螺栓松弛、中支點(diǎn)墊板、吊桿螺栓松弛、觀測誤差。

②當(dāng)加載重量等級達(dá)到50%，加載重量為：153.4t*50%=76.70t，掛籃結(jié)構(gòu)主桁架、吊桿彈性變形量較明顯，實(shí)際情況由于中支點(diǎn)墊板和后端螺栓松弛，非彈性數(shù)值情況依然存在，但是漸漸穩(wěn)定。此時(shí)，前端吊桿非彈性變形值累計(jì)為：邊跨左側(cè)3mm，右側(cè)3mm;中跨左側(cè)5mm，右側(cè)4mm。

③當(dāng)壓載100%時(shí)，前端吊桿彈性變形值為：邊跨左側(cè)14mm，右側(cè)15mm;中跨左側(cè)15mm，右側(cè)16mm。

當(dāng)壓載100%時(shí)，掛籃變形值計(jì)算后為：邊跨左側(cè)30mm，右側(cè)30.7mm;中跨左側(cè)42.8mm，右側(cè)44.3mm。其邊跨均值30.35mm，中跨均值43.55mm;觀測值Y邊=32mm，Y中=41mm;兩者相比相差較小，數(shù)據(jù)相吻合。

5 ?結(jié)論

①隨著塊段結(jié)構(gòu)重量變小，掛籃系統(tǒng)變形也隨之減小，非彈性變形數(shù)值占變形量比重增大，在分析桁架結(jié)構(gòu)和底模變形值情況中，非彈性變形量也占有主導(dǎo)，所以確保數(shù)據(jù)采集完整、準(zhǔn)確、可靠，為結(jié)構(gòu)變形分析及控制起到關(guān)鍵性作用。

②掛籃變形值主要有：前端彈性變形值、吊桿彈性變形值、吊桿螺栓非彈性變形值。其中前端因中支點(diǎn)和后端原因引起變形值（彈性和非彈性值）不計(jì)入掛籃變形值。為此減小彈性變形量，減小掛籃系統(tǒng)整體形變量，更能較好控制好掛籃系統(tǒng)變形，減少橋梁線形控制變化的可變性。

③本次三角掛籃試壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，可為本工程提供施工依據(jù)，通過本次對掛籃桁架、系統(tǒng)整體分析，更加清晰的了解每個(gè)監(jiān)測數(shù)據(jù)的重要性，監(jiān)測工作的重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]周水興.路橋施工計(jì)算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[M].北京：人民交通出版社，2011.

[3]TZ 324-2010，鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁（鋼構(gòu)）懸臂澆筑施工技術(shù)指南[M].北京：中國鐵道出版社，2017.

[4]Q/CR 9603-2015，高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)規(guī)程[M].北京：中國鐵道出版社，2017.