预应力混凝土连续箱梁桥悬臂施工挂篮预压试验研究

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发布时间：2021-09-04

资料介绍

菱形主桁架为挂篮的主要受力构件，由3片菱
形桁架组成，每片菱形桁架之间通过水平及垂直联
结系联结成整体．桁架杆件采用接头节点板焊连接，
联结系与桁架采用销轴连接．
工作系统主要包括底篮和滑梁．底篮是直接承
受梁段重和施工荷载的受力构件，也是立模、绑扎钢
筋、混凝土浇筑、张拉预应力的操作平台．滑梁是支
撑翼板和顶板混凝土重量及外模板和施工荷载的受
力构件．
混凝土悬吊系统包括上横梁和吊挂结构．底篮
吊挂结构采用钢板吊带，有前吊带和后吊带，通过调
节前后吊带的长度来实现调整底模板的标高．外模
板的外滑梁和内模板的内滑梁都吊挂，前端与上横
梁吊挂销接，后端和已浇筑的翼板联结．
锚固系统是采用4)32精轧螺纹钢筋将挂篮与
走行轨道直接锚于竖向预应力筋上．
走行系统包括轨道钢垫板前支座、行走装置后
支座、反扣轮和牵引设备．利用连续千斤顶和钢绞线
循环顶进，依次行走．
悬臂施工过程中，要经历挂篮安装、立模板、绑扎
钢筋、浇筑混凝土并养护、预应力束张拉、挂篮前移的
工序循环．每一工序都会对挂篮产生不同程度的影
响，其中影响最大的是立模板、绑扎钢筋和浇筑混凝
土．故需模拟混凝土浇筑过程，对挂篮进行预压．
沁河大桥设计考虑挂篮自重为400 kN，预压荷
载为1 100 kN．挂篮空载前支点压力为500 kN，距离
箱梁边缘0．5 m；后锚点拉力为100 kN，距离前支点
4．5 m；箱梁采用C50混凝土，边缘垫板处具有足够
的抗压强度．
2 挂篮预压试验
2．1 施加荷载
钢筋混凝土密度取为2．65 t／m ．最重块为每跨
的2 块，为悬臂浇筑梁段最大控制重量．根据现行
规范对连续梁桥悬臂浇筑施工的规定，挂篮预压
计算荷载取1．2倍的最大梁重(P)，即
1．2P =1．2 X 88．83 t=106．6 t．
2 块单块质量见表1．
表1 2 块单块质量
2．2 加载方法
挂篮预压常采用水箱预压、沙袋预压和千斤顶
预压等方法．该桥预压试验采用沙袋预压加载，仅对
1—8号墩的1 块、2 块进行挂篮加载试验．将挂篮
主承重架按纵向沿腹墙部位安放在墩台顶面，将承
重架前支点垫实，承重架尾部锚固在竖向4)32精轧
螺纹钢上，采用分级加载方式在挂篮底模板上整齐
堆积沙袋预压，对挂篮一模板系统进行加载和检测．
挂篮预压如图2所示．
图2 挂篮预压立面图
主要试验步骤如下：
1)试验分4级加载．单只挂篮加载分别为540，
720，900，1 080 kN．在挂篮的底模上堆放高度不等
的沙袋，横桥向铺满，在4个腹板处沙袋加高．荷载
加到位后持荷1 h，再测量挂篮系统各观测点的高
程．卸载分4个阶段，与加载顺序相反，直至荷载为
零．同时，应注意0 台两侧挂篮的对称加载和卸载．
2)每次吊装压载的沙袋重量均固定不变，严格
按照沿梁纵向两侧对称交替堆载，以确保挂篮结构
受力均匀、对称．在模板上按节段边界进行整齐堆
载，确保加载试验接近实际施工工况．
3)每级加载完毕均持荷6 h，待加载稳定后，观
测全部测点高程．前后两次观测数据变化不大时，可
进行下一阶段的预压．加载过程中，需要注意挂篮结
构的变形和焊缝情况．如挂篮结构变形过大或焊接
节点存在脱焊现象，要立刻停止加载．
4)预压加载结束后，按加载等级逐级卸载，在
卸载过程中逐级观测各测点高程．
5)将测量数据进行归纳整理，并绘制出各测点
处沉降曲线，结束加载试验．
2．3 观测点的设置
挂篮进行预压试验时，对4个后锚点进行变形
观测，后锚点布置如图3所示．
挂篮变形测点分别布设在2个翼板端部、上横
梁2侧吊杆处和底横梁外侧，共设置了6个测量点，
如图4所示．
华北水利水电大学学报(自然科学版)
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图3 挂篮后锚点平面位置图
图4 挂篮三维预压单幅测点立面分布
图4中6，7观测点位于上横梁与吊杆交汇处，
通过6，7点能够有效地观测挂篮的应变以及前横梁
上的4个吊杆的应变．1，2观测点分布在挂篮底模
板上，主要观测底板的沉降变形规律，确定下个阶段
的预抬量，给出立模标高以控制箱梁底面线型．观测
点3用于观测浇筑前、后底板的沉降量．4，5观测点
为翼缘板上两个观测点，主要控制桥梁翼缘侧面
线型．
3 试验结果分析
根据挂篮结构受力特点，前上横梁吊带的受力
最后由挂篮轨道垫板和后锚点承受．对图3的4个
测点进行后锚点应变观测，可监控挂篮的结构安全
稳定性．挂篮后锚点变形观测结果见表2，后锚滑梁
处变形平均值为3 mm，满足变形控制要求．
表2 挂篮后锚4个测点处滑梁上变形测量结果 mm
对1号墩1 块挂篮进行预压，结果见表3．位置
对称的6，7测点沉降随着预压加载变形基本一致，
卸载后2测点变形恢复对称均匀．位置对称的4，5
测点预压沉降随着预压加载卸载均匀变化，挂篮沉
降变形对称协调．位置对称的1，2测点随着预压加
载、卸载出现了较大的偏离，易导致挂篮倾覆、沙袋
脱落．出现该情况后，立即中止了预压，排查发现精
轧螺纹吊杆明显松动，且1，2测点所在侧挂篮左右
加载不均匀，进而导致挂篮局部变形过大．