千斤顶反压技术在挂篮悬浇连续梁中的应用

李 跃 忠

(中铁隧道集团一处有限公司,重庆 401121)

千斤顶反压技术在挂篮悬浇连续梁中的应用

李 跃 忠

(中铁隧道集团一处有限公司,重庆 401121)

结合通天河大桥主桥连续梁挂篮预压的实例，在阐述千斤顶反力架预压挂篮施工技术的基础上，介绍了反力架临时结构安全验算及预压成果，通过挂篮预压验证了构件的安全性，并指出采用该技术便于施作，具有较好的经济效益。

挂篮，千斤顶，反力架，安全验算

0 引言

挂篮为悬浇连续梁施工的主要设备，需重复使用多次，能否安全正常使用，关系到桥梁施工安全，因此应通过预压检验挂篮是否满足设计要求，消除其非弹性变形，获取弹性变形参数，得出压重与挂篮本身的变形关系，为挂篮施工和线性控制提供可靠依据。

1 工程概况

通天河大桥主桥上部结构为(62+110+62)m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁。桥宽21.5 m，由上、下行分离的两个单箱单室箱形截面组成。主桥连续箱梁采用挂篮悬臂现浇法施工。各单“T”箱梁除墩顶0号，1号块外分为14对悬浇梁段，箱梁纵向分段长度为7×3.0 m+7×4.0 m。悬臂现浇梁段2号块重量最大，重量为136.2 t，挂篮自重按65 t考虑。

2 预压目的

挂篮预压的目的：

1)消除挂篮的非弹性变形求出其弹性变形，确定各梁段立模的预抬量；

2)检验挂篮的安装质量以及整体承载能力，确保桥梁施工的安全。

3 反力架设计及安全验算

3.1 反力架设计

本工程采用千斤顶反压法代替常规方法，如图1所示。采用千斤顶在2号段梁底板跨中对挂篮进行加载预压，即在1号块腹板端面设置反力架，利用其反向作用力通过千斤顶、支垫座、Ⅰ25分配梁、方木传到挂篮底板施加所需的预压荷载。

浇筑0+1号块混凝土前，在1号块腹板上安装预埋钢板，预埋钢板采用δ=20 mm的A3钢板，钢板开孔塞焊12根φ28锚固钢筋，见图2。待混凝土强度达到90%后在预埋钢板上焊接反力架，反力架用HN500×200加工，加工后的反力架纵轴线与梁体腹板竖向中心线一致。

3.2 荷载分析

1)混凝土荷载最重节段质量：136.2 t；2)模板荷载；3)人群及施工荷载：1.5 kN/m2；4)风荷载：0.5 kN/m2；5)振捣荷载：2 kN/m2。单支挂篮荷载合计：167.6 t，加载系数取1.1。

3.3 反力架计算

反力架用HN500×200(Q235C)加工，与预埋件焊接，焊缝厚度10 mm。用Midas软件进行分析计算，结果如下：

1)最大位移：1.85 mm，符合要求；2)最大组合应力：158.6 N/mm2，符合要求。

3.4 埋件计算

1)上预埋件计算。

a.焊缝强度计算。

预埋件焊缝承受的最大压力为：N=740 kN；

预埋件焊缝承受的最大剪力为：V=780 kN；

焊缝截面参数(偏安全的按HN500×200正截面计算)：A=0.017 8 m2；

焊缝正应力：σ=N/A=740×103/0.017 8=41.57 MPa<[σ]=160 MPa。

焊缝剪应力：

τ=1.5V/A=1.5×780×103/0.017 8=65.7 MPa<[τ]=100 MPa。

焊缝承受的综合折算应力：

σ′=(σ2+3τ2)0.5=77.75 MPa<[σ]=160 MPa。

焊缝强度满足要求。

b.埋件计算。

埋件在顺剪力作用方向锚筋层数共4层，影响系数ar=0.85；

锚筋间距b与锚板厚度t比值b/t=9>8，锚板弯曲变形的折减系数：

锚筋的总截面面积为As=7 385 mm2,外层锚筋中心线之间距离为z=500 mm。锚板面积为A=700×500=350 000 mm2。

同时承受压力、剪力作用的埋件，其直锚筋截面面积As应取以下两式计算结果的较大值：

N≤0.5fcA。

法向压力N=740kN≤0.5fcA=0.5×350 000×25=4 375kN。上埋件满足要求。

2)下预埋件计算。

a.焊缝强度计算。

预埋件焊缝承受的最大拉力为：N=740kN；

预埋件焊缝承受的最大剪力为：V=140kN；

预埋件焊缝承受的最大弯矩为：M=183.7kN·m；

焊缝正应力(偏安全的仅考虑翼缘板焊缝承受弯矩)：

翼缘板焊缝截面参数：I=4.8×10-4m4,W=1.96×10-3m3。

σ=N/A+M/W=134.8MPa<[σ]=160MPa。

牛腿焊缝剪应力(偏安全的仅考虑腹板焊缝承受剪力)：

腹板焊缝：A=0.009 4m2。

τ=1.5V/A=1.5×140×103/0.009 4=22.3MPa<[τ]=100MPa。

焊缝承受的综合折算应力：

σ′=(σ2+3τ2)0.5=140MPa<[σ]=160MPa。

焊缝强度满足要求。

b.埋件计算。

同时承受拉力、剪力和弯矩作用的上埋件，其直锚筋截面面积As应取以下两式计算结果的较大值：

以上两式取大值，即As≥7 890mm2，φ28钢筋不能满足要求，故下埋件锚筋采用12根φ32钢筋。

4 预压

为获得准确的预压数据，正式预压前，先进行预加载，尽可能消除非弹性变形的影响，加载量为最大梁段重量的60%，预加载时间不少于30 min。将预加载完成后正式加载前观测的数据作为预压初始数据。

2号块长3 m，加载位置设在距1号块端部1.5 m处两腹板位置，通过Ⅰ25工字钢传到铺设在工字钢下面的方木上，再把作用力传到底模上，使应力得到分散，更接近实际受力状况。两侧挂篮同时采用千斤顶分级压载，分级加卸载顺序为：

0%→20%→60%→80%→100%→110%→100%→80%→60%→20%→0%，加卸载各分为5级，各级加载力见表1。

表1 预压荷载分级表

预压采用4台150 t液压千斤顶，设在反力架支撑点中心，千斤顶同步施加作用力，每个千斤顶最终控制施加的力为921.8 kN，通过千斤顶油压表读数控制加载力。

5 试验结果

通过各级加载及变形观测得到了挂篮的弹性变形和非弹性变形值。通过对观测成果的分析，底篮竖直向下的最大变形为-17.5 mm，出现在前托梁中部；主桁架竖直向下的最大变形为-11.0 mm，出现在主桁架头部，均小于设计计算值。挂篮在预压过程中没出现任何异常，说明挂篮的强度和承载能力满足要求，安全可靠。

以左幅28号墩挂篮为例，各级荷载的弹性变形数据用最小二乘法模拟出作用荷载与弹性变形量的线性关系式:h=0.005 83×F+6.582(h为变形量，mm；F为各梁段的重量，kN)。

6 结语

通过对本工程4对挂篮的预压，检验了挂篮的安全性能，测出了挂篮的弹性变形及非弹性变形值，为悬浇梁段施工高程控制提供了可靠依据。千斤顶反压挂篮技术在本项目的成功实施，说明在结构分析计算的基础上，挂篮预压能在短时间内安全地完成，且便于施作，有显著的经济效益和社会效益。

[1] 周水兴，何兆益.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2011:411-422.

[2] 张耀春.钢结构设计原理[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3] 刘 斌.悬臂梁菱形挂篮预拼与变形试验[J].国防交通工程与技术，2010(9)：7-9.

The application of jack back pressure technology in hanging basket casting continuous beam

LI Yue-zhong

(ChinaRailwayTunnelGroupFirstDepartmentLimitedCompany,Chongqing401121,China)

Combining with the examples of continuous beam hanging basket preloading of Tongtian river bridge, based on elaboration of preloading hanging basket construction technology of jack reaction frame, introduced the safety check and preloading results of reaction frame temporary structure, through the hanging basket preloading verified the security of component, and pointed out that using this technology easy to implement, had good economic benefits.

hanging basket, jack, reaction frame, safety check

1009-6825(2014)13-0202-02

2014-02-22

李跃忠(1986- )，男，助理工程师

U448.215

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