■ 劉錦香(龍巖市新宇公路工程有限公司,龍巖 364000)
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三角掛籃預壓試驗方法
■劉錦香
(龍巖市新宇公路工程有限公司,龍巖364000)
摘要本文結合某大橋三角掛籃預壓試驗實例,介紹了通過在已澆筑的梁段進行預埋后引出反力架,利用千斤頂頂壓反力架的加載試驗方法,進行懸臂梁施工掛籃預壓試驗,達到預壓的目的。從預壓原理、預壓過程及預壓結果分析,總結出一套高效、快速、可行、安全性高的掛籃預壓試驗方法,可為類似工程應用參考。
關鍵詞三角掛籃預壓試驗方法
某大橋主橋為三跨預應力混凝土連續(xù)剛構,采用三角掛籃逐段懸臂澆筑施工。
上部構造為:50.96m+80m+50.96m變截面預應力混凝土連續(xù)箱梁,箱梁為單箱單室斷面,箱梁頂面寬14.75m,底面寬7.75m,橋面橫坡通過腹板高差形成,主橋中墩下部結構采用3.5m厚墻式墩身、3.0m厚實體承臺、群樁基礎型式。
三跨連續(xù)梁體系的組成有:兩個支架現(xiàn)澆的墩頂O#、1#梁段,在兩個主墩上按T構用三角掛籃分塊對稱懸臂澆筑的梁段,在吊架上澆筑的跨中合攏段,及在落地支架上澆筑的邊跨現(xiàn)澆段。墩頂支架現(xiàn)澆0#、1#塊梁段長10.0m,單T懸臂節(jié)段數(shù)為9段,其梁段數(shù)及梁段長度從根部至跨中各為:4×3.5m、5×4.0m,整聯(lián)連續(xù)箱梁共有一個2m長的主跨跨中合攏段和兩個2m長的邊跨合攏段,兩個邊跨現(xiàn)澆梁段各長9.88m,梁高相同,具體詳見圖1所示。
圖1 T型剛構立面示意圖(單位:m)
(1)檢驗掛籃系統(tǒng)的主桁架、前后吊帶及底模架的加工和安裝質量,檢查焊縫的質量情況,測試掛籃各主要受力部件的強度、剛度和穩(wěn)定性,驗證實際受力模式是否與設計理論計算模式相吻合。
(2)消除三角形桁架的非彈性變形,測定彈性變形,根據(jù)各級荷載作用下掛籃產生的撓度,繪出掛籃的荷載-撓度曲線,為模板系統(tǒng)及前橫梁設置正確的預拋值,確保大橋成橋后主梁線形的流暢美觀。
(3)通過分級壓載試驗,分析得出最大荷載作用下掛籃控制桿件的內力,檢驗掛籃的實際承載能力、橫向穩(wěn)定性及安全可靠性,通過試驗得出的撓度與掛籃設計時的計算撓度對比,為以后改進、優(yōu)化掛籃設計提供依據(jù)。
3.1直接加載法(有砂袋加載、水箱加載)
(1)砂袋加載對密封性不作要求,也不需要太大的投入,但砂袋裝砂、稱重、拆除的勞動強度大,周期長,受天氣影響大,如遇雷雨天氣,易形成砂吸水使掛籃過荷而發(fā)生工程事故。
(2)水箱加載及卸載方法簡單且準確,易于控制,但水箱高度大,對水箱密封性和水箱側壁的剛度要求也很高,同時側壁的鋼結構焊接量大、危險性高、施工周期長、經濟效益低。
3.2反力加載法
在承臺上植入精軋螺紋鋼,利用錨具連接,通過鋼絞線將掛籃上的千斤頂和承臺上的精軋螺紋鋼連接,利用千斤頂加載。該方法施工工藝較復雜,且施工成本低、施工周期短、材料可以反復利用,且需要經過詳細計算,其難點在于需要解決承臺上精軋螺紋鋼與千斤頂?shù)倪B接問題。
3.3預埋型鋼加載法
采用先在已澆梁段上預埋型鋼后引出反力架,在掛籃底模上放置千斤頂頂住反力架進行預壓,千斤頂預壓可使用已有的張拉設備,準確、方便,而且安全、經濟、勞動強度低、周期短、荷載可以隨時控制,不受天氣影響,完全可以模擬真實受力。
現(xiàn)場需要預壓2對掛籃,掛籃的規(guī)格一致,數(shù)量較少,為了加快施工進度,降低施工成本,預壓設備選用現(xiàn)場已有的設備,即通過在已澆筑的1#塊梁段腹板內進行預埋型鋼后引出反力架,利用千斤頂頂壓反力架的試驗方法,達到掛籃預壓的目的。
懸臂梁施工時,施工荷載集中在掛籃底模位置,并由底模及底模縱梁傳至底模前后托梁,再由前后托梁的吊帶傳遞到橋面主桁架,錨固在已澆混凝土上。根據(jù)施工掛籃的實際受力原理,試驗設計利用從已澆筑的梁段引出I字鋼反力架,利用千斤頂作為加載設備,作用到底模的縱梁I字鋼,傳遞到底模前后托梁上,根據(jù)實際受力狀況予以模擬。
圖2 預壓側面示意圖
方案要求先在墩頂支架現(xiàn)澆1#塊時設置預壓所需的反力架預埋件,在腹板位置預埋倒置的三角托架,以托架為支撐,借助千斤頂提供壓力,從而達到預壓的目的,具體如下:
(1)梁體1#段腹板處錨固倒置三角托架作為臨時承重結構,根據(jù)現(xiàn)場的施工條件,托架橫梁采用40B大型工字鋼,斜桿采用25B對扣槽鋼。
(2)腹板處錨固20mm鋼板與倒置三角架焊接,三角架的斜桿與鋼板的鏈接采用牛腿支架結構。
(3)20mm鋼板制作牛腿固結斜桿,鋼板鑲嵌在梁體混凝土表面,鋼板背后焊接錨固鋼筋。
(4)為增加托架的穩(wěn)定性,斜桿之間由20槽鋼相連。
(5)大型I字鋼作為底模系上的分配梁,按40cm間距排列。具體詳見圖2、圖3。
圖3 預壓示意圖
預壓是掛籃施工安全管理的重要內容之一,預壓前要緊固后錨系統(tǒng)受力拉桿,使各拉桿能受力均勻。預壓荷載按照箱梁最重塊段1#梁段砼自重超載120%進行實驗,經全面檢查結構各焊縫、支點、桿件連接,確保無誤后,四臺千斤頂同時同步分0、10%、20%、50%、75%、90%、100%、110%、120%八級荷載緩慢加載,各級荷載持荷30~40min后,測量下沉量及主要受力桿的應力和應變,最后以100%、75%、50%、20%、0五級緩慢卸載后再測下沉量。在加載過程中,設專人負責掛籃的檢查,密切注意各結點、各受力構件、各聯(lián)接器部位及托架的變形情況,確保安全。具體加載順序和加載量如表1所示。
測點布置:撓度和變形觀測點的設置為掛籃前橫梁桁片主吊帶及中點(3點)、前托梁主吊帶及中點(3點),主桁后錨處(3點)及前支點(3點)、分力工字鋼中點(1點)、邊縱梁中間(2點)共15個點。
圖4 掛籃預壓
表1 掛籃加載試驗程序表
(1)在加載過程中安排專人加強對掛籃情況的觀測,密切注意各結點、各受力構件、各聯(lián)接器部位及托架的變形情況,如有異常應及時通知現(xiàn)場施工管理人員立即停止加載,在采取足夠的加固措施后方可繼續(xù)加載,以免出現(xiàn)重大安全事故。
(2)在加載及卸裁過程中,要求兩個掛籃同步進行,確保四臺千斤頂同時同步、分級緩慢的加載與卸載,要對反力架水平工字鋼的千斤頂集中著力點進行局部加強。
(3)確保預埋件尺寸及位置的準確,確保反力架焊接的質量,確保反力架桿件的剛度與強度,確保千斤頂上、下受力面的精確水平,相對高差不得超過3mm,確保分配梁即工字鋼排架的剛度,確保各精軋螺紋鋼及螺母的受力均勻。
(4)為了保證加載試驗所測數(shù)據(jù)的可靠性,變形觀測點要設置在掛籃體系受力變形的關鍵位置,并要確保布點的均勻性和對稱性。
(5)通過所測數(shù)據(jù)進行對比分析,分析橋梁縱坡對掛籃受力的影響及確定相關的施工控制參數(shù)。
(1)掛籃加載程序到八級后,掛籃預壓試驗各項實測變形值和應力值均在理論控制范圍內,說明該掛籃主梁抗彎能力等均滿足設計要求,加工質量較好,具有足夠的應力和變形儲備,檢驗了掛籃在承受最不利工況時的安全性。
(2)前上、下橫梁懸臂段最大撓度值在試驗過程中基本呈線性變化,殘余變形值較小,表明該掛籃的彈性性能和恢復性能較好。
(3)卸載后掛籃變形不能完全恢復,不同掛籃變形恢復程度不同,因此,每個掛籃都必須進行預壓,以減少掛籃的非彈性變形,保證線性控制的質量。
(4)從測試數(shù)值看,掛籃下橫梁變形大于掛籃上橫梁變形,說明前吊帶變形較大,施工放樣應該以掛籃底模進行合理控制。
(5)通過對實測掛籃變形值與計算掛籃變形值的比較分析,為掛籃變形誤差預報提供依據(jù)。
(6)根據(jù)試驗數(shù)據(jù)得出了掛籃撓度與承受荷載回歸線,為計算其它節(jié)段得出依據(jù)。
采用千斤頂頂壓反力架的加載方法進行掛籃預壓試驗,其一大大縮短了工期,通常只需要一天的時間,加快了施工進度,而且不受天氣影響;其二簡單易行,操作方便,勞動強度低,大大減少了試驗成本;其三能進行試驗數(shù)據(jù)的實時跟蹤,可以即時加載卸載,從而保證了試驗過程的安全和試驗數(shù)據(jù)的準確;其四提高了現(xiàn)場文明施工。
參考文獻
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