陳勇

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

在現(xiàn)代化建設(shè)中，掛籃懸澆施工工藝在公路橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用，作為橋梁施工的主要承重結(jié)構(gòu)，掛籃施工的安全性尤為重要。橋梁懸澆結(jié)構(gòu)施工前，應(yīng)先對掛籃進(jìn)行模擬荷載試驗(yàn)，通過試驗(yàn)得出壓重與掛籃自身的變形關(guān)系，以檢驗(yàn)掛籃的承載能力與安全可靠性。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析獲得彈性變形規(guī)律，以便修正立模標(biāo)高，為掛籃的后續(xù)使用提供可靠的技術(shù)參數(shù)?；诖耍恼陆Y(jié)合實(shí)例項(xiàng)目對連續(xù)梁三角形掛籃液壓反力加載預(yù)壓計(jì)算進(jìn)行以下探討。

1 工程概述

本工程合同段路線全長12.854km，設(shè)橋梁3 641m/8座，其中特大橋1座（擺金特大橋），大橋5座，中橋2座。本項(xiàng)目中，梁段位于16#、17#主墩處，全橋共計(jì)236 個(gè)節(jié)段，其中2-12 節(jié)段為掛籃懸澆段，13 節(jié)段為合龍段，14-16 節(jié)段為邊跨現(xiàn)澆段。施工中，主要選用液壓反力預(yù)壓技術(shù)落實(shí)掛籃預(yù)壓。圖1為連續(xù)梁三角形掛籃結(jié)構(gòu)實(shí)際施工圖，圖2為三角形掛籃結(jié)構(gòu)圖。

圖1 連續(xù)梁三角形掛籃結(jié)構(gòu)實(shí)際施工圖

圖2 連續(xù)梁三角形掛籃結(jié)構(gòu)模型圖

2 液壓反力預(yù)壓原理

掛籃預(yù)壓是采用千斤頂在底板范圍內(nèi)進(jìn)行加載，其設(shè)備主要是反力架和液壓油頂。其操作步驟如下：

（1）將反力架固定在已澆筑的梁體腹板端面上。

（2）待掛籃和箱梁底模安裝結(jié)束后，將液壓油頂置于反力架與底模的預(yù)留空間內(nèi)。

（3）通過控制液壓油頂壓力，向反力架施壓，利用反向作用力下壓底模，上拉吊帶，模擬掛籃實(shí)際受力，從而獲取掛籃在荷載作用下各部位的變形數(shù)據(jù)及規(guī)律，達(dá)到掛籃預(yù)壓目的。

3 連續(xù)梁三角形掛籃液壓反力預(yù)壓施工的總體思路分析

在本工程中，掛籃結(jié)構(gòu)主要分為主桁承重和模板兩大部分。其中，主桁承重系統(tǒng)可以進(jìn)一步細(xì)化出5個(gè)部分，具體為2片主桁片、前上橫梁、橫聯(lián)、后錨和行走部分；模板系統(tǒng)可以進(jìn)一步細(xì)化出4個(gè)部分，具體為底籃、外模、內(nèi)模、工作平臺(tái)。掛籃無平衡重，是通過精軋螺紋鋼筋將掛籃錨固在已澆筑成形的箱梁節(jié)段的豎向精軋螺紋上來確保其抗傾覆能力的。2 號箱梁段施工前，要在地面上試拼掛籃，檢查其結(jié)構(gòu)尺寸、主桁各吊點(diǎn)的位置是否準(zhǔn)確無誤。在整個(gè)懸臂澆筑施工過程中，掛籃發(fā)揮著極為重要的作用。實(shí)際施工過程中，主要在已經(jīng)張拉錨固的箱梁梁段上懸掛掛籃結(jié)構(gòu)，懸臂澆筑時(shí)箱梁段的模板安裝、鋼筋綁扎等工作均需要施工人員在掛籃上展開，當(dāng)一個(gè)梁段施工完成后，掛籃解除后錨，依靠反掛輪暫時(shí)錨固于軌道上，與內(nèi)外模整體移向下一個(gè)掛籃施工。

施工中，提前完成對4個(gè)反力架預(yù)埋件的預(yù)埋處理，在完成對三角形掛籃的安裝以及質(zhì)量檢驗(yàn)后，于底板橫橋向落實(shí)方木的敷設(shè)工作，設(shè)定方木的尺寸為10cm×10cm；在方木的上方加設(shè)型鋼，數(shù)量為4根，方向設(shè)定為順橋向，型鋼敷設(shè)完成后，設(shè)置千斤頂加載傳力分配梁，此時(shí)，傳力分配梁的加設(shè)區(qū)域可以視為千斤頂加載位置；將單臺(tái)規(guī)格為200t的液壓千斤頂安裝在單組分配梁上，并利用156工字鋼實(shí)現(xiàn)對千斤頂與三角反力架之間的荷載傳遞。反力架主要構(gòu)件為156工字鋼，數(shù)量為2根，這兩根156工字鋼構(gòu)成三腳架結(jié)構(gòu)，從而生成預(yù)壓的反力點(diǎn)；在前期預(yù)埋件與梁體內(nèi)鋼板的支撐下，反力架可以與箱梁構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。出于對降低實(shí)際加載過程中梁體連接區(qū)域混凝土出現(xiàn)開裂問題的考慮，在本次加載試驗(yàn)前主要在其中加設(shè)了防裂鋼筋網(wǎng)，規(guī)格為Ф16@10cm×10cm，數(shù)量為三層，加設(shè)范圍為預(yù)埋156工字鋼、反力梁頂部預(yù)埋鋼板的腹板全斷面。需要注意的是，在實(shí)際的預(yù)壓過程中，要求切實(shí)保證單一主墩內(nèi)所包含的2個(gè)掛籃可以實(shí)現(xiàn)對稱預(yù)壓，避免在液壓反力法預(yù)壓過程中對連續(xù)梁結(jié)構(gòu)造成損壞。

4 基于液壓反力法的加載預(yù)壓計(jì)算分析

4.1 預(yù)壓荷載的計(jì)算

在三角形掛籃底模上實(shí)施液壓反力預(yù)壓，實(shí)踐中，模板自重、掛籃自重均已經(jīng)完成施加，因此選取梁段的頂板、腹板以及底板自重荷載、施工荷載為預(yù)壓荷載的主要模擬量。在本次預(yù)壓荷載的計(jì)算過程中，涉及的參數(shù)及其真實(shí)數(shù)據(jù)如下所示：混凝土超灌系數(shù)設(shè)定為1.05；混凝土容重穩(wěn)定在26kN/m3；沖擊系數(shù)設(shè)定為1.2；施工荷載設(shè)定為7.1t。在實(shí)際的計(jì)算過程中，計(jì)算單元設(shè)置為順橋向的1m，在選取的三角形掛籃底板上設(shè)定4個(gè)處于中心線位置的預(yù)壓點(diǎn)，分別為a點(diǎn)、b點(diǎn)、c 點(diǎn)以及d 點(diǎn)。其中，腹板、翼緣板混凝土的自重荷載主要由a 點(diǎn)以及d 點(diǎn)加載模擬；頂板、底板混凝土的自重荷載主要由b 點(diǎn)和c 點(diǎn)加載模擬。單臺(tái)液壓千斤頂?shù)暮奢d具體有：a 點(diǎn)和d 點(diǎn)荷載為88.03kN/m；b 點(diǎn)和c點(diǎn)荷載為42.75kN/m。

研究中選取梁段的長度為4m，根據(jù)計(jì)算公式：預(yù)壓反力=單臺(tái)液壓千斤頂單延米荷載×梁段長度+施工荷載×g/預(yù)壓點(diǎn)數(shù)量（其中g(shù) 取值9.8）可以得出，在a 點(diǎn)以及d 點(diǎn)，千斤頂集中預(yù)壓反力達(dá)到369.515kN；在b點(diǎn)以及c 點(diǎn)，千斤頂集中預(yù)壓反力達(dá)到188.395kN，計(jì)算可以得到本梁段的自重荷載總數(shù)為1 046.24kN。參考預(yù)壓總荷載量1 116kN，根據(jù)計(jì)算公式：加載力=預(yù)壓總荷載×加載系數(shù)（其中加載系數(shù)設(shè)為1.2），可以得到加載力為1 339.5kN。

4.2 測量監(jiān)控

4.2.1 設(shè)置變形測點(diǎn)

對于預(yù)壓操作來說，其主要目的在于完成對掛籃主桁架懸臂端前、后托梁撓度的確定。在進(jìn)行預(yù)壓操作的過程中，針對每側(cè)6個(gè)掛籃布設(shè)測點(diǎn)，用于測定出掛籃的變形情況，具體位置為掛籃支點(diǎn)、后錨、前上橫梁的左右兩側(cè)。在選取梁段配套底板的中點(diǎn)位置加設(shè)水準(zhǔn)儀，落實(shí)逐級加載，并對各個(gè)觀測點(diǎn)所產(chǎn)生的位移實(shí)際變化進(jìn)行觀測。完成預(yù)壓后，整合所有觀測數(shù)據(jù)并實(shí)施綜合處理，確定出三角形掛籃荷載與變形之間的關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)調(diào)整連續(xù)梁三角形掛籃施工中的立模標(biāo)高。

4.2.2 設(shè)置外觀檢查點(diǎn)

在依托水準(zhǔn)儀完成變形監(jiān)測之后，還要進(jìn)行外觀檢查，綜合確定在受力條件下，三角形掛籃是否會(huì)發(fā)生變形、脫焊等問題。如果條件允許，還需要針對三角形掛籃關(guān)鍵受力位置落實(shí)應(yīng)變片的布設(shè)，以此完成對掛籃主要桿件受力情況的測定。

4.3 液壓反力預(yù)壓加載施工

本次施工中，主要選用反力架與液壓千斤頂共同完成對三角形掛籃前端的加載預(yù)壓，實(shí)踐中，將液壓千斤頂架設(shè)于所有三角形掛籃底模的前下橫梁位置，并對最大梁段施工荷載進(jìn)行模擬，分級加載。通過這樣的方式，可以達(dá)到穩(wěn)定加載速度的效果，為三角形掛籃在不同荷載條件下產(chǎn)生的變形情況及其規(guī)律總結(jié)創(chuàng)造更好條件，同時(shí)提高三角形掛籃預(yù)壓的安全水平。

實(shí)踐中，設(shè)定預(yù)壓等級為20%預(yù)壓荷載、50%預(yù)壓荷載、80%預(yù)壓荷載、90%預(yù)壓荷載、95%預(yù)壓荷載以及100%預(yù)壓荷載，應(yīng)用的方式為均勻?qū)ΨQ加載。在此過程中，重點(diǎn)落實(shí)對桁架節(jié)點(diǎn)變形、焊接情況變化的觀察，并提取三角形掛籃橫梁以及底模的沉降值。

在本次液壓反力預(yù)壓試驗(yàn)過程中，分級加載情況具體如下：

第一級加載（20%預(yù)壓荷載）中，a 點(diǎn)以及d 點(diǎn)的加載力為74kN，累計(jì)加荷載總量為148kN；b 點(diǎn)以及c點(diǎn)的加載力為38kN，累計(jì)加載總量為76kN。第二級加載（50%預(yù)壓荷載） 中，a 點(diǎn)以及d 點(diǎn)的加載力為185kN，累計(jì)加荷載總量為370kN；b點(diǎn)以及c點(diǎn)的加載力為94kN，累計(jì)加荷載總量為188kN。第三級加載（80%預(yù)壓荷載）中，a點(diǎn)以及d點(diǎn)的加載力為296kN，累計(jì)加荷載總量為592kN；b點(diǎn)以及c點(diǎn)的加載力為151kN，累計(jì)加荷載總量為302kN。第四級加載（90%預(yù)壓荷載）中，a 點(diǎn)以及d 點(diǎn)的加載力為333kN，累計(jì)加荷載總量為666kN；b點(diǎn)以及c點(diǎn)的加載力為170kN，累計(jì)加荷載總量為340kN。第五級加載（95%預(yù)壓荷載）中，a點(diǎn)以及d點(diǎn)的加載力為351kN，累計(jì)加荷載總量為702kN；b點(diǎn)以及c點(diǎn)的加載力為180kN，累計(jì)加荷載總量為360kN。第六級加載（100%預(yù)壓荷載）中，a點(diǎn)以及d點(diǎn)的加載力為370kN，累計(jì)加荷載總量為740kN；b點(diǎn)以及c點(diǎn)的加載力為188kN，累計(jì)加荷載總量為376kN。

在此過程中，要求對加載時(shí)桁架節(jié)點(diǎn)焊接情況與變形情況進(jìn)行觀測落實(shí)，并對掛籃底模、橫梁在加載過程中產(chǎn)生的實(shí)際沉降值進(jìn)行提取與記錄；針對每一級加載工況，均需要至少維持半小時(shí)的加載，當(dāng)達(dá)到最大荷載數(shù)值后，要求將維持時(shí)間延長至24h；完成加載后，需要將測量變形值的頻率設(shè)定為1 次/h，主要在前期設(shè)定的測點(diǎn)維持完成當(dāng)前變形值的獲??；完成連續(xù)4h的預(yù)壓處理后，且最后測量時(shí)間段內(nèi)2次變形值的差距維持在2mm以內(nèi)，可以判斷預(yù)壓施工完成。

4.4 三角形掛籃預(yù)壓反力液壓的質(zhì)量控制

通常情況下，三角形掛籃預(yù)壓反力液壓的質(zhì)量控制工作包括：對所有預(yù)埋件的質(zhì)量落實(shí)檢查，要求所有預(yù)埋件與混凝土箱梁之間的接合具有較高的緊密度，且具有足夠的承壓面積；對所有焊縫實(shí)施質(zhì)量檢查，要求所有焊縫均維持在飽滿狀態(tài)，且其厚度不低于主材壁厚；對桿件的受彎與壓剪強(qiáng)度實(shí)施全面檢查，要求安全系數(shù)維持在不低于1.2 的水平；對局部承壓強(qiáng)度進(jìn)行全面檢查，要求相應(yīng)安全系數(shù)必須保持在不小于1.2 的水平；對桿件壓桿穩(wěn)定性實(shí)施檢測，要求其安全系數(shù)不低于1.3。

4.5 預(yù)壓變形數(shù)據(jù)的分析

（1）本次試驗(yàn)中，得到的三角形掛籃液壓反力預(yù)壓數(shù)據(jù)和三角掛籃主桁架預(yù)壓變形觀測數(shù)據(jù)。

經(jīng)過掛籃逐級加載中觀測量數(shù)據(jù)可知，產(chǎn)生最大變形的位置位于掛籃主桁架前橫梁處，結(jié)合工程實(shí)踐對主桁架預(yù)壓不同測點(diǎn)的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到線性回歸方程y=-19.074248+30.0706421x。

5 結(jié)語

綜上所述，液壓反力預(yù)壓技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對掛籃實(shí)際受力的模擬，并確定出掛籃各項(xiàng)受力參數(shù)，支持后續(xù)掛籃的高質(zhì)量施工；當(dāng)掛籃加載至梁體自重荷載、施工荷載時(shí)，相應(yīng)掛籃前下橫梁的變形穩(wěn)定在11～16cm 的范圍，需要通過對連接器安裝垂直度的調(diào)整來降低變形程度。液壓反力預(yù)壓法施工工序少、施工操作簡單方便、加載卸載速度快，節(jié)約了工期和施工成本，能更好地模擬懸澆掛籃的實(shí)際受力，得出可靠的掛籃受力參數(shù)，為公路橋梁掛籃施工提供相關(guān)依據(jù)。