預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋掛籃荷載試驗研究

馬中駿

重慶仙桃數(shù)據(jù)谷投資管理有限公司 重慶 渝北 401120

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各地區(qū)之間的互通交流愈加頻繁，基礎(chǔ)交通設(shè)施必須盡快完善，橋梁作為跨越障礙物的結(jié)構(gòu)，在基礎(chǔ)工廠建設(shè)和交通運輸中扮演著重要的角色，其中大跨度梁橋占據(jù)著重要的地位，梁橋常常采用懸臂施工法進(jìn)行施工，而掛籃懸臂施工法占據(jù)了主導(dǎo)地位，該方法在上世紀(jì)50年代由西歐國家率先使用。掛籃是橋梁施工中最為主要的機具，在橋梁施工過程中，掛籃機具具有普遍的適用性以及規(guī)范性，籃懸臂施工法可以保證橋梁梁體的混凝土及鋼筋的整體連續(xù)性能，掛籃懸臂施工方法不會對自然環(huán)境因素產(chǎn)生破壞。

顯然掛籃在懸臂施工中處于舉足輕重的地位，而且須重復(fù)使用多次，整個施工過程中掛籃是否能正常安全使用，關(guān)系到大橋施工和人員的人生財產(chǎn)安全，因此需要對設(shè)計的掛籃進(jìn)行荷載試驗。對掛籃進(jìn)行預(yù)壓是檢驗掛籃系統(tǒng)各構(gòu)件的重要手段，尤其是檢驗主受力結(jié)構(gòu)制作和安裝質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

2 工程概況

該預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋位于西南片區(qū)跨越山谷，該橋主要位于直線上，全橋長（含橋臺）497米，橋?qū)?2m，橋跨布置為引橋2×30m連續(xù)T梁，主橋邊跨90m，主跨160m連續(xù)剛構(gòu)，引橋3×30m連續(xù)T梁，主橋上部箱梁為單箱單室斷面，箱梁頂寬為12m，底寬為6.5m，0#塊箱梁梁高為10m，跨中處梁高為3.5m，將連續(xù)剛構(gòu)分為2個T構(gòu)87個節(jié)段，分別為墩頂段2個、懸澆段80個、邊跨現(xiàn)澆段2個、合攏段3個。

3 掛籃荷載試驗

3.1 荷載試驗?zāi)康?/h3>

為確保連續(xù)梁懸臂澆筑施工安全，檢查掛籃的強度、剛度及穩(wěn)定性，同時通過壓重試驗使銷、栓孔連接密貼，減少掛籃的非彈性變形。測取掛籃自身的彈性變形和非彈性變形值，為懸灌梁段立模提供參數(shù)。

3.2 荷載試驗工藝流程

該預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)特大橋掛籃荷載試驗采用千斤頂預(yù)壓方式進(jìn)行，其施工工藝流程見圖1所示。

圖1 掛籃荷載試驗工藝流程圖

3.3 施工準(zhǔn)備

（1）機械設(shè)備準(zhǔn)備

電焊機、鋼筋彎曲機、鋼筋切斷機、塔吊均為既有設(shè)備且狀況良好，千斤頂校驗完成并已進(jìn)場調(diào)試完畢。

（2）物資準(zhǔn)備

鋼板（2CM厚）、Φ22鋼筋、I40b工字鋼為施工現(xiàn)場既有材料，取樣試驗工作已經(jīng)按規(guī)范要求完成。

（3）技術(shù)準(zhǔn)備

組織項目技術(shù)人員對設(shè)計圖紙及相關(guān)施工資料進(jìn)行審核，并根據(jù)施工圖及規(guī)范，對現(xiàn)場管理人員、技術(shù)人員及施工作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底。交底內(nèi)容包括：施工工藝及方法、質(zhì)量控制要點、安全及環(huán)保等。

3.4 掛籃拼裝及觀測點布設(shè)

按照掛籃設(shè)計圖紙對掛籃進(jìn)行預(yù)埋和拼裝，掛籃荷載試驗桿件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，其中荷載試驗的桿件包括G1、G2、G3桿，所有桿件均為I40b工字鋼雙拼。兩榀工字鋼之間每隔50cm，設(shè)置一道焊縫，焊縫長度為10cm，高度為6mm。

圖2 掛籃荷載試驗桿件結(jié)構(gòu)圖

（1）預(yù)埋件預(yù)埋

預(yù)埋件在澆筑1#塊砼前，加工并預(yù)埋好。預(yù)埋件要求預(yù)埋位置準(zhǔn)確，預(yù)埋件位置砼密實。預(yù)埋件的鋼筋和鋼板連接要求焊縫飽滿，鋼筋要一次彎曲成形。預(yù)埋件要求固定牢固，避免澆筑砼時發(fā)生變形；并且在拆除模板時清理出來。預(yù)埋件的鋼筋和鋼板與箱梁鋼筋有干擾時，適當(dāng)挪動箱梁鋼筋。

（2）掛籃拼裝

在1#塊混凝土澆筑完成后，用1：2砂漿找平鋪設(shè)軌道的箱梁頂面，每根縱梁下設(shè)一道滑軌，便于掛籃移動。準(zhǔn)備工作就緒后拼裝掛籃。拼裝時采用吊車把掛籃各部件吊運到拼裝位置安裝就位。安裝的順序是：軌道、滑動行走系統(tǒng)、主桁及平聯(lián)、后錨、懸澆系統(tǒng)、模板系統(tǒng)及工作平臺。滿足要求后方可進(jìn)行掛籃荷載試驗，試驗現(xiàn)場布置如圖3所示。

圖3 試驗現(xiàn)場布置圖

（3）觀測點布設(shè)

本次掛藍(lán)荷載試驗在澆筑1#塊砼前，要求預(yù)埋好荷載試驗預(yù)埋件，并且保證預(yù)埋件位置準(zhǔn)確，掛藍(lán)荷載試驗應(yīng)在1#塊縱向預(yù)應(yīng)力束和豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后進(jìn)行。

在懸澆塊布設(shè)測量兩側(cè)控制斷面，測試截面布置選取五個關(guān)鍵點進(jìn)行測試，并且將掛籃的后錨固點進(jìn)行監(jiān)測；布置的三個測點位于底模，另外兩個測點在側(cè)模上（如圖4所示），對控制標(biāo)高的測點進(jìn)行標(biāo)高測量，然后進(jìn)行掛籃正式加載，加載前后，均對測點沉降量進(jìn)行測量。根據(jù)各級加載前、卸載后所測得的變形數(shù)值，得出掛籃實際變形沉降值，分析掛籃加載后變形數(shù)據(jù)?；鶞?zhǔn)標(biāo)高設(shè)在墩頂0號梁段，分別在底板、翼緣板、后錨點上布設(shè)測點(觀測點用紅色油漆作標(biāo)記)，后錨觀測點在主桁側(cè)壁上貼刻度標(biāo)志。

圖4 觀測點布置圖

3.5 掛籃荷載試驗

（1）加載量計算

掛籃荷載包括混凝土梁段自重和施工期間臨時荷載（包括模板重量、人和機械設(shè)備重量）。

梁體自重按懸臂澆筑最重塊段混凝土節(jié)段進(jìn)行考慮，自重為1850N。

施工期間臨時模板荷載按照最大面積模板考慮為49kN。

施工中的荷載取每平方米1.0kN，最大面積箱梁頂板為20kN。

荷載組合為前三者之和：1954kN。

出于安全考慮，為荷載組合值的1.2倍加載，即2345kN。

（2）千斤頂選擇

2344.5 ÷9.8÷2=120T，采用兩臺200噸千斤頂進(jìn)行荷載試驗。

（3）荷載試驗程序

荷載試驗分級進(jìn)行，詳細(xì)程序見荷載試驗工藝流程，加載情況見下表。

表1 掛籃分級加載表

荷載試驗加載完成后，在逐級卸載。

4 荷載試驗結(jié)果及分析

4.1 荷載試驗結(jié)果

按表1中的數(shù)據(jù)對掛籃進(jìn)行分級加載，其中一側(cè)斷面5個測量控制點試驗結(jié)果分別如表2所示。

表2 A斷面測試數(shù)據(jù)表（單位：mm）

注：表中變化值為前后工況的差值，正值向下，負(fù)值向上。

4.2荷載試驗結(jié)果分析

由以上試驗觀測結(jié)果可計算出支架系統(tǒng)的變形值為：

非彈性變形：δ0=H1-H3

彈性變形：δ1=H3-H2

式中，H1—加載完成并待沉降穩(wěn)定后各個控制點的標(biāo)高

H2—卸載后各個控制點的標(biāo)高

本試驗的總變形量主要是支架的彈性變形，故取各點總彈性變形的平均值作為本試驗的試驗值。根據(jù)上述公式，分別計算出各控制點的非彈性變形量和彈性變形量，如表4和表5所示。

表4 非彈性變形量（單位：mm）

由表4可知加載的最大非彈性變形量為13mm，A斷面均值為7.6mm，B斷面均值為8.8mm。

表5 彈性變形量（單位：mm）

由表5可知，滿載的1.2倍卸載至空載時，最大彈性變形量為26mm，最大彈性變形量為23mm。由于測點位于掛籃側(cè)模上，側(cè)模固定在已經(jīng)澆筑完成的混凝土節(jié)段上，故側(cè)模板變形量明顯偏小，綜上，最重測試結(jié)果測出的掛籃變形偏小。

5 結(jié)論

本文對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋掛籃進(jìn)行荷載試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：通過掛籃荷載試驗，掛籃已消除大部分的非彈性變形，荷載120%卸載至0%的最大彈性變形量為26mm，荷載100%卸載至0%的最大彈性變形量為23mm，最大非彈性變形量為10mm；以上試驗數(shù)據(jù)均滿足規(guī)范要求，該掛籃在施工過程中能滿足強度、剛度和變形的要求，結(jié)構(gòu)安全可靠，為該橋施工期間監(jiān)測提供依據(jù)，保證施工運營期間的安全。