顧吉祥,朱宏偉

（江蘇燕寧建設(shè)工程有限公司，江蘇 南京 210019）

卡納普里三橋連續(xù)箱梁掛籃靜載試驗(yàn)

顧吉祥,朱宏偉

（江蘇燕寧建設(shè)工程有限公司，江蘇 南京 210019）

為保障施工過程的安全性，消除彈性變形及控制線形，混凝土連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工前需進(jìn)行掛籃靜載試驗(yàn)。文章結(jié)合孟加拉國(guó)卡納普里三橋的施工工程，對(duì)其掛籃靜載試驗(yàn)采用的“預(yù)應(yīng)力筋配合千斤頂模擬施加力”的方式進(jìn)行介紹，結(jié)果表明該種方法簡(jiǎn)單、快捷、可靠，可供同類似工程參考。

橋梁工程；懸臂施工；靜載試驗(yàn)；掛籃

1 工程概況

卡納普里三橋（The 3rd Karnaphuli Bridge）是孟加拉國(guó)境內(nèi)第3座橫跨卡納普里河（Karnaphuli River）的橋梁，連接吉大港（Chittagong）和科克斯巴扎爾（Cox's Bazar）［1］，其主橋?yàn)?塔矮塔斜拉橋，主梁截面為預(yù)應(yīng)力混凝土寬幅箱梁，跨徑布置為115 m+3×200 m+115 m。

主橋箱梁為單箱單室結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置了混凝土斜撐以增強(qiáng)箱梁的剛度和改善箱梁的受力，目前國(guó)內(nèi)橋梁還很少采用此類構(gòu)造。梁頂設(shè)2.5%雙向橫坡,箱梁底橫向保持水平，斜腹板變高度，箱梁頂板寬24.47 m，厚0.25 m，腹板厚0.4 m，梁高由6.75 m（墩頂）漸變?yōu)?.0 m（跨中），底板厚由0.65 m漸變?yōu)?.25 m，底板寬由10.1m漸變?yōu)?2.85 m（見圖1）。箱梁采用C50混凝土（圓柱體強(qiáng)度，相當(dāng)于立方體強(qiáng)度C62）。

根據(jù)施工方案的總體要求，主橋施工工期為20個(gè)月，需要從4個(gè)主塔處相繼開展連續(xù)梁懸臂現(xiàn)澆施工，因此需要制造4套（8只）掛籃。

圖1 主橋箱梁墩頂斷面和跨中斷面示意圖（單位：mm）

2 掛籃構(gòu)造

主橋箱梁0#塊長(zhǎng)12 m，每個(gè)懸臂T構(gòu)共分24個(gè)懸澆節(jié)段，節(jié)段長(zhǎng)度3.5 m或4 m，根據(jù)箱梁橫截面的布置和受力特點(diǎn)，內(nèi)部的斜撐需與梁體同時(shí)澆筑，施工難度大。

根據(jù)本橋的結(jié)構(gòu)和施工特點(diǎn)，掛籃設(shè)計(jì)為鉸接三角形雙主桁寬幅掛籃［2］，由主桁架、前后上橫梁、后錨固系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)、施頂系統(tǒng)及外導(dǎo)梁、底模平臺(tái)、內(nèi)外模、限位設(shè)施等組成。

掛籃主桁高4.0 m，主桁全長(zhǎng)10.2 m，后錨至三角立柱5.0 m，三角立柱至前上橫梁中5.2 m，雙主桁橫向中距15.6 m。掛籃前支點(diǎn)支承在距梁端0.5 m處，箱梁腹板頂中距15.6 m，掛籃雙主桁支點(diǎn)設(shè)置在箱梁腹板頂?shù)臉蛎嫖恢谩?/p>

掛籃自重1 076 kN（單端），箱梁節(jié)段最大重量為2 200 kN［3］，掛籃與懸澆梁段混凝土重量比為0.489，滿足規(guī)范不大于0.5的要求［3］。

3 掛籃靜載試驗(yàn)方案

3.1 掛籃靜載試驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）通過預(yù)先施加大于掛籃工作荷載的豎向壓力，檢驗(yàn)掛籃主體結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性，確保在箱梁掛籃懸澆作業(yè)中的施工安全。

（2）通過預(yù)加載，消除掛籃的非彈性變形［4-5］，測(cè)定掛籃的彈性變形與荷載之間的關(guān)系曲線，為掛籃立模標(biāo)高計(jì)算提供依據(jù)［4］，確保主梁施工線形滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

3.2 靜載試驗(yàn)的檢驗(yàn)指標(biāo)

（1）強(qiáng)度：在設(shè)計(jì)荷載作用下，各桿件強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）剛度：消除非彈性變形，同時(shí)掛籃各部位彈性變形在L/400（L指構(gòu)件懸臂長(zhǎng)度或兩支點(diǎn)間的跨度）范圍內(nèi)，掛籃主桁前端變形量不大于16 mm（理論計(jì)算值），最大變形不大于20 mm（規(guī)范要求值）［3］。

（3）穩(wěn)定性：在設(shè)計(jì)荷載作用下，掛籃錨固系統(tǒng)工作正常（抗傾覆安全系數(shù)不小于2）［3］。

3.3 靜載試驗(yàn)基本步驟

本工程采用預(yù)應(yīng)力筋配合千斤頂?shù)姆绞侥M施加力，基本步驟如下：

在上述風(fēng)流流場(chǎng)及硫化氫濃度場(chǎng)耦合計(jì)算過程中，設(shè)置風(fēng)筒出口風(fēng)速均為10 m/s，根據(jù)掘進(jìn)機(jī)割煤速度及煤層硫化氫賦存量，設(shè)置硫化氫涌出量為3.78×10-4 mol/(m2·s)，分別得到不同風(fēng)筒位置下掘進(jìn)工作面風(fēng)流流場(chǎng)及硫化氫的濃度，如圖2、圖3所示。

（1）根據(jù)不同的施加力要求，采用鋼板和鋼筋焊接而成預(yù)埋件，并設(shè)置于承臺(tái)前端的側(cè)面。

（2）在承臺(tái)預(yù)埋件上焊接相應(yīng)型鋼組合的牛腿（含Φ15.24 mm鋼絞線錨固端）。

（3）配置不同長(zhǎng)度的Φ15.24 mm鋼絞線、Φ36 mm精軋螺紋鋼筋及兩者的連接裝置（連接轉(zhuǎn)換接頭），一根Φ36 mm精軋螺紋鋼筋通過連接轉(zhuǎn)換接頭連接3根Φ15.24 mm鋼絞線。Φ36 mm精軋螺紋鋼筋錨固于掛籃上橫梁頂部的600 kN穿心千斤頂，3根Φ15.24 mm鋼絞線則錨固于承臺(tái)牛腿結(jié)構(gòu)上。

（4）按靜載試驗(yàn)方案進(jìn)行模擬力的施加和卸載，全程測(cè)量，直至完成靜載試驗(yàn)。

掛籃靜載試驗(yàn)立面和斷面見圖2。

圖2 掛籃靜載試驗(yàn)立面和斷面示意圖（單位：mm）

試驗(yàn)所需材料和機(jī)具準(zhǔn)備見表1。

表1 一套（2只）掛籃靜載試驗(yàn)需用主要材料、機(jī)具表

試驗(yàn)采用預(yù)應(yīng)力加載方式，其預(yù)應(yīng)力筋張拉體系由下錨系統(tǒng)（承臺(tái)預(yù)埋件+牛腿+反力座+錨板+錨固夾片）+傳力系統(tǒng)（3根Φ15.24 mm鋼絞線+連接轉(zhuǎn)換接頭+1根Φ36 mm精軋螺紋鋼筋）+上錨系統(tǒng)（墊梁+錨板+螺母，錨固于墊梁頂）+施力設(shè)施（撐腳+穿心千斤頂）構(gòu)成，詳見圖3。

預(yù)應(yīng)力筋張拉體系從上至下構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力明確，預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)換接頭的設(shè)計(jì)（見圖4）也巧妙解決了2種預(yù)應(yīng)力筋材料之間聯(lián)合使用的問題。

圖3 預(yù)應(yīng)力筋張拉系統(tǒng)示意圖

圖4 預(yù)應(yīng)力筋連接轉(zhuǎn)換接頭大樣圖（單位：mm）

預(yù)埋件預(yù)埋于承臺(tái)側(cè)面，為簡(jiǎn)化施工每端6組預(yù)埋件統(tǒng)一按最不利荷載要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，分為預(yù)埋件1和預(yù)埋件2。預(yù)埋件1為承壓預(yù)埋件，預(yù)埋件2為剪拉預(yù)埋件。本項(xiàng)目用于掛籃靜載試驗(yàn)的承臺(tái)預(yù)埋件大樣見圖5。牛腿與反力座設(shè)計(jì)按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017—2003）的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，其大樣見圖6。三角牛腿與反力座在工廠做成整體，現(xiàn)場(chǎng)與預(yù)埋板焊接，所有焊縫滿焊，焊腳尺寸不小于8 mm?，F(xiàn)場(chǎng)焊接牛腿前，須將承臺(tái)上預(yù)埋板上清理干凈后再焊接，保證焊縫質(zhì)量。

4 試驗(yàn)加載與觀測(cè)分析

4.1 施壓節(jié)點(diǎn)荷載及張拉順序

根據(jù)掛籃結(jié)構(gòu)計(jì)算，澆筑節(jié)段混凝土工況下前上橫梁各吊帶荷載值見表2，其值為節(jié)段混凝土自重、掛籃自重、施工荷載與風(fēng)荷載作用下的理論數(shù)值。

圖5 預(yù)埋件1和2大樣圖（單位：mm）

圖6 牛腿與反力座大樣圖（單位：mm）

為簡(jiǎn)化加載，每側(cè)前上橫梁吊帶位置共計(jì)設(shè)置了6個(gè)施壓點(diǎn)，將外導(dǎo)梁荷載疊加在底模1處位置。靜載張拉順序、加載荷載值見表3，最大加載荷載值為工作荷載（F）的1.2倍。

表2 澆筑節(jié)段混凝土工況下前上橫梁各吊帶設(shè)計(jì)荷載值

表3 張拉順序及加載荷載值表

4.2 加卸載程序

兩端的掛籃對(duì)稱加載和卸載，單個(gè)掛籃的橫向加載和卸載也需對(duì)稱進(jìn)行。先對(duì)施壓點(diǎn)2～5同時(shí)對(duì)稱施壓，然后將千斤頂移到1和6施壓點(diǎn)同時(shí)對(duì)稱施壓，每級(jí)持荷時(shí)間約10 min［5］。

加載程序：0→0.2F→0.4F→0.6F→0.8F→F→ 1.2F（持荷30 min）。卸載程序：1.2F→F→0.6F→0%。

第1套和第2套掛籃加、卸載2次，即第1次卸載后，再進(jìn)行1遍上述加載和卸載程序，以便確定掛籃的彈性變形y與荷載x的關(guān)系曲線y?=kx+m。第3套和第4套加、卸載1次。分級(jí)加卸載過程中注意觀察掛籃結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取措施。

4.3 試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果與分析

試驗(yàn)過程中，重點(diǎn)觀測(cè)主桁架結(jié)構(gòu)的變形及安全性，同時(shí)測(cè)量主桁前端、前支點(diǎn)及后錨位置的變形數(shù)據(jù)，包括各部位彈性與非彈性變形情況，找出彈性變形規(guī)律。表4為主桁與前上橫梁交點(diǎn)處的測(cè)量結(jié)果（單側(cè)為主桁與前上橫梁2處交點(diǎn)的平均值）及經(jīng)線性回歸的掛籃的彈性變形y與荷載x的方程式。

Static Test for Form Traveler of the 3rd Karnafuli Bridge with Continuous Box Girder

Gu Jixiang, Zhu Hongwei
（Jiangsu Yearning Construction Co., Ltd, Nanjing 210019, China）

To ensure construction safety and eliminate elastic deformation and control linear, the form travelers static test before cast-in-cantilever construction of the continuous beam bridge is necessray. This paper introduces the force simulation method of combing stressed tendon with jack in form travelers static test according to the construction of 3rd Karnafuli bridge in bangladesh. The results indicate that this method is simple, fast, reliable and available for the similar projects..

bridge engineering; cantilever construction; static test; form travelers

U414

A

1672-9889（2016）05-0040-03

顧吉祥（1975-），男，江蘇南京人，工程師，主要從事公路工程建設(shè)與管理工作。