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【摘 要】 挂篮是目前大跨径预应力混凝土连续刚构桥和连续梁桥在悬臂浇筑施工时主要采用的施工设备。挂篮变形的控制是连续刚构桥梁施工控制中的一项重要内容。结合工程实例, 介绍挂篮预压荷载试验方法并分析试验中挂篮挠度的变化情况,对施工监控具有重要意义。
【关键词】 悬臂浇筑;连续刚构桥;挂篮;线形控制
一、工程概述
某工程全桥分左右两幅修建,双向四车道。左右幅主桥结构的跨径(75m+135m+75m)相同,皆为三跨预应力混凝土连续刚构梁桥。箱梁分节段浇筑施工,除0#、1#块在墩顶托架浇筑完成外,其余梁段皆采用挂篮悬臂浇筑施工,本桥采用菱形挂篮。
二、连续刚构上部结构高程控制
在连续刚构悬臂浇筑过程中,梁段立模标高的合理确定是关系到主梁能否顺利合拢、线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。大桥立模标高计算公式如下:
Hi=Hisj+∑f1i+∑f2i+f3i+f4i+f5i+fgl+Δ
式中:Hi———i节段立模标高;
Hisj———i节段设计标高;
∑f1i———各梁段自重在i节段产生的挠度总和;
∑f2i———张拉各节段预应力在i节段产生的挠度总和;
f3i———施工荷载在i节段引起的挠度;
f4i———混凝土收缩、徐变在i节段引起的挠度;
f5i———1/2静活载引起的挠度;
fgl———挂篮变形值;
Δ———i节段误差调整值。其中,挂篮变形是高程控制工作的一项重要内容。本桥挂篮变形值通过挂篮加载预压实验的方法,综合各项测试结果,绘出挂篮荷载-挠度曲线后,内插计算得出各梁段作用时挂篮变形值。
三、挂篮预压试验
1、试验目的
a)检验挂篮各构件,尤其是主受力结构的制作、安装质量;b)检验挂篮整体受力是否达到设计文件和规范要求;c)消除挂篮结构的非弹性变形:通过预压(本桥采用120%等效荷载作用)达到消除挂篮非弹性变形的目的;d)准确提出预抬值:通过分级加载,得到挂篮弹、塑性变形数据,绘制挂篮各测点弹性变形最终沉降量关系曲线图,为挂篮施工的节段预抛高的计算提供依据;e)检验挂篮的安全稳定性。
2、预压方法及整体布置
为了保证挂篮预压安全、可靠,在预压过程中能获取准确的变形数值,需检验挂篮受力情况,方法如下:a)利用主墩承台上的预埋钢板,在预埋钢板上焊接钢板,作为底部预压支点;b)利用2×4-Фs15.24钢绞线、千斤顶、锚具作为预压工具。
3、预压荷载
本桥挂篮荷载试验超载系数为1.2,最重梁段为2#梁段,重132t,因此取2#梁段为预压挂篮的基本预压力,每端预压力为挂篮最大受力的1.2倍,即为158.4t,取160t,端部分2个加载点,根据计算简化,每点理论等效集中荷载最大值为40.3t。
4、加载步骤
两端底模同时分级加载、观测,10t为一个等级,直至加载至最终吨位,即:0→10t→20t→30t→40.3t。每级持荷20min,每次加载到吨位后观测一次,加载到最终吨位持荷1h后再观测一次。卸载同样为分级卸载,按加载逆过程进行,即:40.3t→30t→20t→10t→0。观测并记录最终变形值。
四、变形观测结果
以左2#墩挂篮预压试验结果为例进行分析。
从试验结果可知,加载初期非弹性变形较大,加载到一定程度,大约为50%处开始呈线性增长,为弹性变形。最大弹性变形约为16mm,非弹性变形为14.5mm,经过变形数值分析,反算出块件重量作用下的挂篮变形值。挂篮强度满足使用要求,在试验过程中杆件与焊缝无变形和开裂现象。
五、结论
根据试验得出以下结论:
a)挂篮变形是影响结构挠度控制的主要因素之一,挂篮荷载试验的结果会直接影响到后期桥梁挠度施工控制的准确性,故挂篮加载试验必须务求真实、全面、准确;
b)为减小人工误差及挂篮非弹性变形值,荷载试验及悬臂浇筑施工时,挂篮系统各连接杆件及锚点应拧紧栓牢,否则不但影响试验值,还会影响后期施工中的掛篮变形值;
c)挂篮荷载试验分级加载时,须保证足够的持荷时间,同时对挂篮变形的测量要保证足够的频度;
d)通过挂篮预压试验可检验挂篮的质量及安全性,有效地控制挂篮的非弹性变形,而挂篮变形由挂篮体系在梁块重量作用下的弹性变形及挂篮系统各连接杆件因松动而引起的几何变形组成,在经过挂篮预压试验后,测得各级加载阶段的弹性变形值,据此绘制挂篮各测点变形曲线图,内插反算出各梁段作用时挂篮的变形值。
参考文献:
1、向中富.桥梁施工控制技术[M].北京:人民交通出版社,2001.
2、张继尧,王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,2004.
3、郑力.滨海大桥挂篮系统荷载试验[J].天津建设科技,2004,14(2):15-17.
4、张德伟.黄草乌江大桥挂篮荷载试验[J].铁道标准设计,2005,(3):50-51.
5、赵秋,蒋鑫,徐立红.肇源松花江大桥施工监控中挂篮研究[J].森林工程,2005,21(6):36-38.
6、杨林论述连续刚构桥梁施工控制技术城市建筑2013-06-25
【关键词】 悬臂浇筑;连续刚构桥;挂篮;线形控制
一、工程概述
某工程全桥分左右两幅修建,双向四车道。左右幅主桥结构的跨径(75m+135m+75m)相同,皆为三跨预应力混凝土连续刚构梁桥。箱梁分节段浇筑施工,除0#、1#块在墩顶托架浇筑完成外,其余梁段皆采用挂篮悬臂浇筑施工,本桥采用菱形挂篮。
二、连续刚构上部结构高程控制
在连续刚构悬臂浇筑过程中,梁段立模标高的合理确定是关系到主梁能否顺利合拢、线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。大桥立模标高计算公式如下:
Hi=Hisj+∑f1i+∑f2i+f3i+f4i+f5i+fgl+Δ
式中:Hi———i节段立模标高;
Hisj———i节段设计标高;
∑f1i———各梁段自重在i节段产生的挠度总和;
∑f2i———张拉各节段预应力在i节段产生的挠度总和;
f3i———施工荷载在i节段引起的挠度;
f4i———混凝土收缩、徐变在i节段引起的挠度;
f5i———1/2静活载引起的挠度;
fgl———挂篮变形值;
Δ———i节段误差调整值。其中,挂篮变形是高程控制工作的一项重要内容。本桥挂篮变形值通过挂篮加载预压实验的方法,综合各项测试结果,绘出挂篮荷载-挠度曲线后,内插计算得出各梁段作用时挂篮变形值。
三、挂篮预压试验
1、试验目的
a)检验挂篮各构件,尤其是主受力结构的制作、安装质量;b)检验挂篮整体受力是否达到设计文件和规范要求;c)消除挂篮结构的非弹性变形:通过预压(本桥采用120%等效荷载作用)达到消除挂篮非弹性变形的目的;d)准确提出预抬值:通过分级加载,得到挂篮弹、塑性变形数据,绘制挂篮各测点弹性变形最终沉降量关系曲线图,为挂篮施工的节段预抛高的计算提供依据;e)检验挂篮的安全稳定性。
2、预压方法及整体布置
为了保证挂篮预压安全、可靠,在预压过程中能获取准确的变形数值,需检验挂篮受力情况,方法如下:a)利用主墩承台上的预埋钢板,在预埋钢板上焊接钢板,作为底部预压支点;b)利用2×4-Фs15.24钢绞线、千斤顶、锚具作为预压工具。
3、预压荷载
本桥挂篮荷载试验超载系数为1.2,最重梁段为2#梁段,重132t,因此取2#梁段为预压挂篮的基本预压力,每端预压力为挂篮最大受力的1.2倍,即为158.4t,取160t,端部分2个加载点,根据计算简化,每点理论等效集中荷载最大值为40.3t。
4、加载步骤
两端底模同时分级加载、观测,10t为一个等级,直至加载至最终吨位,即:0→10t→20t→30t→40.3t。每级持荷20min,每次加载到吨位后观测一次,加载到最终吨位持荷1h后再观测一次。卸载同样为分级卸载,按加载逆过程进行,即:40.3t→30t→20t→10t→0。观测并记录最终变形值。
四、变形观测结果
以左2#墩挂篮预压试验结果为例进行分析。
从试验结果可知,加载初期非弹性变形较大,加载到一定程度,大约为50%处开始呈线性增长,为弹性变形。最大弹性变形约为16mm,非弹性变形为14.5mm,经过变形数值分析,反算出块件重量作用下的挂篮变形值。挂篮强度满足使用要求,在试验过程中杆件与焊缝无变形和开裂现象。
五、结论
根据试验得出以下结论:
a)挂篮变形是影响结构挠度控制的主要因素之一,挂篮荷载试验的结果会直接影响到后期桥梁挠度施工控制的准确性,故挂篮加载试验必须务求真实、全面、准确;
b)为减小人工误差及挂篮非弹性变形值,荷载试验及悬臂浇筑施工时,挂篮系统各连接杆件及锚点应拧紧栓牢,否则不但影响试验值,还会影响后期施工中的掛篮变形值;
c)挂篮荷载试验分级加载时,须保证足够的持荷时间,同时对挂篮变形的测量要保证足够的频度;
d)通过挂篮预压试验可检验挂篮的质量及安全性,有效地控制挂篮的非弹性变形,而挂篮变形由挂篮体系在梁块重量作用下的弹性变形及挂篮系统各连接杆件因松动而引起的几何变形组成,在经过挂篮预压试验后,测得各级加载阶段的弹性变形值,据此绘制挂篮各测点变形曲线图,内插反算出各梁段作用时挂篮的变形值。
参考文献:
1、向中富.桥梁施工控制技术[M].北京:人民交通出版社,2001.
2、张继尧,王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,2004.
3、郑力.滨海大桥挂篮系统荷载试验[J].天津建设科技,2004,14(2):15-17.
4、张德伟.黄草乌江大桥挂篮荷载试验[J].铁道标准设计,2005,(3):50-51.
5、赵秋,蒋鑫,徐立红.肇源松花江大桥施工监控中挂篮研究[J].森林工程,2005,21(6):36-38.
6、杨林论述连续刚构桥梁施工控制技术城市建筑2013-06-25