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摘要:随着社会经济的发展和国民总体生活水平的提高，交通运输车辆和私家车日益增加，道路交通拥堵越来越严重，这就要求要有一个规划合理、交通便利快捷的交通运输网络。在高速公路跨越公路、铁路、航道及其他建筑物时越来越多采用大跨径梁桥，为确保陆上交通通畅和水上运输不中断，桥梁上部结构的梁体采用挂篮分段、对称、均衡悬浇的施工工艺成为首选，因此各梁段施工的安全性问题极其重要，同时工期紧迫和经济效益差也显得更为突出。
关键词:挂篮；预压；试验
Abstract: with the development of social economy and national overall standard of living rise, transportation vehicles and growing private cars, the road traffic congestion has become more serious, and that requires a reasonable plan, convenient traffic and fast transportation network. In the highway across the highway, railway, waterway and other building more and more the long span bridge, to ensure smooth traffic on land and water transport don't interrupt, bridge beams of the upper structure of the body hanging basket, symmetry, balance section for the construction technology be the first choice, so the beam section safety of the construction is the important problem, and pressing time limit and poor economic returns also appears more outstanding.
Keywords: hanging basket; Preloading; test
中圖分类号：C33文献标识码：A 文章编号：
工程概况：该特大桥主桥位于广东省某高速K4+398~K4+648，全长250m。该桥上部结构为跨径65m+120m+65m的单箱单室全预应力混凝土连续箱梁，横向分左右半幅桥。其中箱梁浇筑的分段长度依次分别为：0号段12m+2×3.0m+4×3.5m+6×4.0m+2×4.5m，累计悬臂施工长度53.0m，边跨和中跨合龙段长度均为2.0m，边跨现浇段长度3.8m。在1-14号悬浇梁段中，梁段长度分为3m、3.5m、4.0m和4.5m，共4种，不同梁长的梁段最重的梁段为：①、1号梁段：混凝土量为55.5m3，重量为1443kN，长3.0m；②、3号梁段：混凝土量为59.4m3，重量为1544.4kN，长3.5m；③、7号梁段：混凝土量为56.4m3，重量为1466.4kN，长4.0m；④、13号梁段：混凝土量为46.3m3，重量为1203.8kN，长4.5m。
本桥挂篮采用桁架式整体移动挂篮，由主承重系统、悬吊系统、锚固系统、行走系统、模板系统5部分组成。挂篮主承重系统主要由两榀主桁架及前、后横梁各一榀组成主桁；悬吊系统主要由钢吊杆，可调节千斤顶等组成，用以支承模板系统，将其荷载传递给主承重系统；锚固系统分为主桁架的锚固和模板系统的锚固两部分，主桁架共锚固6根φ32精轧螺纹钢，模板系统前端由吊杆支承，后端利用φ32精轧螺纹钢筋锚固于已浇注梁段前端；行走系统主要由牵引葫芦、限位葫芦、滑道等组成；模板系统由底模、侧模、内模组成。底模为在底篮纵梁上焊接1cm厚钢板形成。外侧模为定型钢模。内侧模及内顶模采用大块胶合板。挂篮预压配套机具见下表：
挂篮预压配套机具设备表表1
一、预压的目的与意义
1、通过预压的手段检验挂篮的质量是否满足设计要求，对挂篮整体的安全性能作出检测。
2、通过预压掌握挂篮的弹性变形和非弹性变形的程度和大小，消除挂篮的非弹性变形，更加准确地掌握挂篮的刚度等力学性能指标， 借以指导挂篮的立模标高，为施工监控提供可靠的参照数据，确保主梁施工线型、标高以及合龙精度满足设计和规范要求。
二、预压反压架设置
在0号块梁段施工做好挂篮预压反压架构件的预埋，反压梁采用2片长3.8m的I36a工字钢焊成箱体，按顺桥向水平预埋于0号块梁端两侧腹板，预埋深度为60cm，距梁底约70cm；在距反压梁为90cm和270cm的正上方腹板端分别预埋规格为400×700×20mm钢板，用于焊接支撑杆件，反压梁设水平杆件，确保反压架的稳定性。
三、底篮预压受力分配梁的布设和千斤顶安装
预压受力分配梁的布设是模拟各悬浇梁段实际荷载分布情况，使挂篮预压时承受的荷载接近施工时荷载的大小、分布，预压受力分配梁的布置：先在挂篮底篮上横桥向布设7组2[28a槽钢，再在其上顺桥向安装1组2I25a工字钢，与反压梁上下对应，在两者之间安装2台千斤顶，分别距离0号块梁端90cm和270cm，千斤顶上下各垫1块规格为500×500×20mm的钢板，确保千斤顶顶压时受力均衡。详见下图：
因篇幅所限，反压架的构件受力验算不列入本文。
四、预压加载方法
1、预压超载系数取1.2， 挂篮未安装部分的模板、3号梁段自重等产生的竖向总荷载为1638.9 kN，总压重为1638.9×1.2＝1966.7 kN。
2、预压加载采用两种方式相结合：①、在0号梁段腹板位置预埋型钢反力架， 通过4台100 t的千斤顶进行反压， 千斤顶施力大小为相应部位的底板、腹板、顶板及翼板的自重产生的荷载（实际操作中，注意扣除相应千斤顶的自重）。②、C20混凝土预制块预压（规格：70×70×80cm，单块重：0.7×0.7×0.8×24＝9.41 kN）：底板3×4排、顶板2×4排。
3、预压顺序模拟砼浇筑程序进行： 挂篮模板及底板（含与底板等厚的腹板（平均厚度0.62m）、施工荷载及混凝土振捣产生的荷载，约占总预压荷载的30％）→ 腹板（底板以上的等厚段，累计占总预压荷载的70％）→ 顶板及翼缘板。
4、预压荷载（1966.7kN）分级：
30%预压荷载→ 70%预压荷载→90 %预压荷载→100 %预压荷载。
五、预压加载与卸载试验
1、预压检测点布设
为了更好的检测挂篮主要结构在预压过程中的变形情况，分别在前上横梁的跨中和其与主桁架的交点处共设3个变形观测点，主桁架前支点左右各设1个变形观测点，后锚点各设2个变形观测点，每付挂篮共9个点。观测采用高精度水准仪，在箱梁0号块顶板对称中心处及0号块横隔梁的过人洞处各设一个高程控制点，用于挂篮预压变形观测点及梁段悬浇的高程观测。
2、加载到30% (1966.7 kN×30％＝590.01 kN )：
在底板上对称加载3×4排12块C20混凝土预制块（规格：70×70×80cm），共重G砼1=112.92kN， 每台千斤顶施加的荷载P1=(590.01-112.92)/4=119.27 kN。加载完成后持荷30分钟，观测各测点并作好记录。
3、加载到70 % (1966.7 kN×70％＝1376.69kN )：
每台千斤顶施加的荷载P2=(1376.69-112.92)/4=315.94 kN。加载完成后持荷30 分钟，观测各测点并作好记录，同时对数据作出分析比较，掌握挂篮变形、变位情况。
4、加载到90 % (1966.7 kN×90％＝1770.03kN )：
每台千斤顶施加的荷载P2=(1770.03-112.92)/4=414.28 kN。加载完成后持荷30 分钟，观测各测点并作好记录，同时对数据作出分析比较，掌握挂篮变形、变位情况。
5、加载到100% ( 2340.6 kN)：
在底板上对称加载2×4排8块C20混凝土预制块（规格：70×70×80cm），共重G砼2=75.28 kN，每台千斤顶施加的荷载P4=(1966.7-112.92-75.28)/4=444.63 kN。加载完成后持荷1小时， 观测各测点并作好记录， 同时对数据作出分析比较， 掌握挂篮变形、变位情况。
六、试验结果与分析
挂篮预压完成后，取1付挂篮预压的实测结果进行分析，如表2所示。由下表的数据分析可知，挂篮预压试验各项实测变形值均在正常范围内，说明该挂篮满足设计要求，加工质量良好，性能可靠，可在工程中放心使用。
挂篮的预压主桁架变形实测结果 表2
注：1、标高记录以设在箱梁0号块顶板对称中心处的高程控制点为后视点，进行挂篮变形观测；2、以单侧挂篮为例，取前吊点3个、支点2个、后锚点4个，共9个点，根据观测结果，取下沉最大的前吊点、上抬最大的后锚点观测结果进行整理；3、变形记录以加载百分比为零，即千斤顶未顶压前为零点，千斤顶回零且吊除底篮上的混凝土预制块后即为卸载到0％时，此时剩余变形即为该点的最终变形，预压荷载加载至100％时的最大变形量减去该最终变形就是彈性变形，即：表中最大变形量=非弹性变形+弹性变形，正值表示相对原有标高抬高，负值表示相对原有标高降低；4、由于挂篮预压采用千斤顶和混凝土预制块进行加载及卸载，在观测时严格控制千斤顶的油表读数，使实际施加的荷载与理论荷载的偏差很小。
根据表2中的实测数据，剔除主桁架的非弹性变形和后锚的变形后，主桁架实测弹性变形y（mm）－卸载等级x（%）曲线基本呈线性关系，其线性回归方程式为：y＝-1.0941-0.1091x，相关系数r＝-0.971。
七、结语
挂篮预压试验是大跨径预应力混凝土连续梁桥悬臂施工工艺中的重要环节。预压试验结果直接影响以后的悬浇施工，在一定程度上决定了桥梁的合龙精度，选择合适的预压方法至关重要。
对于同一个墩上的对称挂篮可以预压完成一付挂篮后再预压另外一付挂篮，不用同时进行预压，且仅需要一天的时间，所需时间远远短于传统的水箱预压、袋装砂预压、混凝土预制块预压等试验方法，不仅有效缩短了工期，加快了施工进度，而且还最大限度减少人力、机械的投入，大大降低试验成本。试验也取得了较好的效果，为以后的施工提供了可靠的挂篮变形数据；本试验检验了该类型挂篮的质量及安全性，其试验结果可为对该类型挂篮的改进提供依据。
参考文献：
《公路桥涵施工技术规范》，JTJ041-2000
《路桥施工计算手册》，周水兴，何兆益，邹毅松，等编著
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:挂篮；预压；试验
Abstract: with the development of social economy and national overall standard of living rise, transportation vehicles and growing private cars, the road traffic congestion has become more serious, and that requires a reasonable plan, convenient traffic and fast transportation network. In the highway across the highway, railway, waterway and other building more and more the long span bridge, to ensure smooth traffic on land and water transport don't interrupt, bridge beams of the upper structure of the body hanging basket, symmetry, balance section for the construction technology be the first choice, so the beam section safety of the construction is the important problem, and pressing time limit and poor economic returns also appears more outstanding.
Keywords: hanging basket; Preloading; test
中圖分类号：C33文献标识码：A 文章编号：
工程概况：该特大桥主桥位于广东省某高速K4+398~K4+648，全长250m。该桥上部结构为跨径65m+120m+65m的单箱单室全预应力混凝土连续箱梁，横向分左右半幅桥。其中箱梁浇筑的分段长度依次分别为：0号段12m+2×3.0m+4×3.5m+6×4.0m+2×4.5m，累计悬臂施工长度53.0m，边跨和中跨合龙段长度均为2.0m，边跨现浇段长度3.8m。在1-14号悬浇梁段中，梁段长度分为3m、3.5m、4.0m和4.5m，共4种，不同梁长的梁段最重的梁段为：①、1号梁段：混凝土量为55.5m3，重量为1443kN，长3.0m；②、3号梁段：混凝土量为59.4m3，重量为1544.4kN，长3.5m；③、7号梁段：混凝土量为56.4m3，重量为1466.4kN，长4.0m；④、13号梁段：混凝土量为46.3m3，重量为1203.8kN，长4.5m。
本桥挂篮采用桁架式整体移动挂篮，由主承重系统、悬吊系统、锚固系统、行走系统、模板系统5部分组成。挂篮主承重系统主要由两榀主桁架及前、后横梁各一榀组成主桁；悬吊系统主要由钢吊杆，可调节千斤顶等组成，用以支承模板系统，将其荷载传递给主承重系统；锚固系统分为主桁架的锚固和模板系统的锚固两部分，主桁架共锚固6根φ32精轧螺纹钢，模板系统前端由吊杆支承，后端利用φ32精轧螺纹钢筋锚固于已浇注梁段前端；行走系统主要由牵引葫芦、限位葫芦、滑道等组成；模板系统由底模、侧模、内模组成。底模为在底篮纵梁上焊接1cm厚钢板形成。外侧模为定型钢模。内侧模及内顶模采用大块胶合板。挂篮预压配套机具见下表：
挂篮预压配套机具设备表表1
一、预压的目的与意义
1、通过预压的手段检验挂篮的质量是否满足设计要求，对挂篮整体的安全性能作出检测。
2、通过预压掌握挂篮的弹性变形和非弹性变形的程度和大小，消除挂篮的非弹性变形，更加准确地掌握挂篮的刚度等力学性能指标， 借以指导挂篮的立模标高，为施工监控提供可靠的参照数据，确保主梁施工线型、标高以及合龙精度满足设计和规范要求。
二、预压反压架设置
在0号块梁段施工做好挂篮预压反压架构件的预埋，反压梁采用2片长3.8m的I36a工字钢焊成箱体，按顺桥向水平预埋于0号块梁端两侧腹板，预埋深度为60cm，距梁底约70cm；在距反压梁为90cm和270cm的正上方腹板端分别预埋规格为400×700×20mm钢板，用于焊接支撑杆件，反压梁设水平杆件，确保反压架的稳定性。
三、底篮预压受力分配梁的布设和千斤顶安装
预压受力分配梁的布设是模拟各悬浇梁段实际荷载分布情况，使挂篮预压时承受的荷载接近施工时荷载的大小、分布，预压受力分配梁的布置：先在挂篮底篮上横桥向布设7组2[28a槽钢，再在其上顺桥向安装1组2I25a工字钢，与反压梁上下对应，在两者之间安装2台千斤顶，分别距离0号块梁端90cm和270cm，千斤顶上下各垫1块规格为500×500×20mm的钢板，确保千斤顶顶压时受力均衡。详见下图：
因篇幅所限，反压架的构件受力验算不列入本文。
四、预压加载方法
1、预压超载系数取1.2， 挂篮未安装部分的模板、3号梁段自重等产生的竖向总荷载为1638.9 kN，总压重为1638.9×1.2＝1966.7 kN。
2、预压加载采用两种方式相结合：①、在0号梁段腹板位置预埋型钢反力架， 通过4台100 t的千斤顶进行反压， 千斤顶施力大小为相应部位的底板、腹板、顶板及翼板的自重产生的荷载（实际操作中，注意扣除相应千斤顶的自重）。②、C20混凝土预制块预压（规格：70×70×80cm，单块重：0.7×0.7×0.8×24＝9.41 kN）：底板3×4排、顶板2×4排。
3、预压顺序模拟砼浇筑程序进行： 挂篮模板及底板（含与底板等厚的腹板（平均厚度0.62m）、施工荷载及混凝土振捣产生的荷载，约占总预压荷载的30％）→ 腹板（底板以上的等厚段，累计占总预压荷载的70％）→ 顶板及翼缘板。
4、预压荷载（1966.7kN）分级：
30%预压荷载→ 70%预压荷载→90 %预压荷载→100 %预压荷载。
五、预压加载与卸载试验
1、预压检测点布设
为了更好的检测挂篮主要结构在预压过程中的变形情况，分别在前上横梁的跨中和其与主桁架的交点处共设3个变形观测点，主桁架前支点左右各设1个变形观测点，后锚点各设2个变形观测点，每付挂篮共9个点。观测采用高精度水准仪，在箱梁0号块顶板对称中心处及0号块横隔梁的过人洞处各设一个高程控制点，用于挂篮预压变形观测点及梁段悬浇的高程观测。
2、加载到30% (1966.7 kN×30％＝590.01 kN )：
在底板上对称加载3×4排12块C20混凝土预制块（规格：70×70×80cm），共重G砼1=112.92kN， 每台千斤顶施加的荷载P1=(590.01-112.92)/4=119.27 kN。加载完成后持荷30分钟，观测各测点并作好记录。
3、加载到70 % (1966.7 kN×70％＝1376.69kN )：
每台千斤顶施加的荷载P2=(1376.69-112.92)/4=315.94 kN。加载完成后持荷30 分钟，观测各测点并作好记录，同时对数据作出分析比较，掌握挂篮变形、变位情况。
4、加载到90 % (1966.7 kN×90％＝1770.03kN )：
每台千斤顶施加的荷载P2=(1770.03-112.92)/4=414.28 kN。加载完成后持荷30 分钟，观测各测点并作好记录，同时对数据作出分析比较，掌握挂篮变形、变位情况。
5、加载到100% ( 2340.6 kN)：
在底板上对称加载2×4排8块C20混凝土预制块（规格：70×70×80cm），共重G砼2=75.28 kN，每台千斤顶施加的荷载P4=(1966.7-112.92-75.28)/4=444.63 kN。加载完成后持荷1小时， 观测各测点并作好记录， 同时对数据作出分析比较， 掌握挂篮变形、变位情况。
六、试验结果与分析
挂篮预压完成后，取1付挂篮预压的实测结果进行分析，如表2所示。由下表的数据分析可知，挂篮预压试验各项实测变形值均在正常范围内，说明该挂篮满足设计要求，加工质量良好，性能可靠，可在工程中放心使用。
挂篮的预压主桁架变形实测结果 表2
注：1、标高记录以设在箱梁0号块顶板对称中心处的高程控制点为后视点，进行挂篮变形观测；2、以单侧挂篮为例，取前吊点3个、支点2个、后锚点4个，共9个点，根据观测结果，取下沉最大的前吊点、上抬最大的后锚点观测结果进行整理；3、变形记录以加载百分比为零，即千斤顶未顶压前为零点，千斤顶回零且吊除底篮上的混凝土预制块后即为卸载到0％时，此时剩余变形即为该点的最终变形，预压荷载加载至100％时的最大变形量减去该最终变形就是彈性变形，即：表中最大变形量=非弹性变形+弹性变形，正值表示相对原有标高抬高，负值表示相对原有标高降低；4、由于挂篮预压采用千斤顶和混凝土预制块进行加载及卸载，在观测时严格控制千斤顶的油表读数，使实际施加的荷载与理论荷载的偏差很小。
根据表2中的实测数据，剔除主桁架的非弹性变形和后锚的变形后，主桁架实测弹性变形y（mm）－卸载等级x（%）曲线基本呈线性关系，其线性回归方程式为：y＝-1.0941-0.1091x，相关系数r＝-0.971。
七、结语
挂篮预压试验是大跨径预应力混凝土连续梁桥悬臂施工工艺中的重要环节。预压试验结果直接影响以后的悬浇施工，在一定程度上决定了桥梁的合龙精度，选择合适的预压方法至关重要。
对于同一个墩上的对称挂篮可以预压完成一付挂篮后再预压另外一付挂篮，不用同时进行预压，且仅需要一天的时间，所需时间远远短于传统的水箱预压、袋装砂预压、混凝土预制块预压等试验方法，不仅有效缩短了工期，加快了施工进度，而且还最大限度减少人力、机械的投入，大大降低试验成本。试验也取得了较好的效果，为以后的施工提供了可靠的挂篮变形数据；本试验检验了该类型挂篮的质量及安全性，其试验结果可为对该类型挂篮的改进提供依据。
参考文献：
《公路桥涵施工技术规范》，JTJ041-2000
《路桥施工计算手册》，周水兴，何兆益，邹毅松，等编著
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。