利用张拉钢绞线进行挂篮预压实验研究

摘 要：结合西南某铁路线工程涪江特大桥施工实例，利用钢绞线锚固于挂篮、承台之间进行反拉预压，证明具有成本低、安全性高、实验周期短的特点，值得推广应用。

关键词：悬臂浇筑 挂篮 钢绞线 实验研究

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

悬臂施工法具有跨度大、工艺成熟、不影响桥下正常交通等特点，广泛应用于大跨度预应力混凝土梁桥的建设中。在悬臂施工中，挂篮承受了施工设备和浇筑段混凝土的全部重量，其承载力和弹性变形量是桥梁施工的安全性和最终桥梁线性达到设计要求的关键。挂篮强度、刚度能否满足施工要求, 获取在各级实际荷载工况下的变形参数, 消除非弹性变形，为各节段调整值提供依据，保证合拢精度和成桥的线性,需对挂篮进行设计荷载下的预压试验[1]。

本文通过涪江特大桥挂篮预压的施工实例，通过钢绞线锚固于挂篮和承台之间进行反拉预压，达到了预期的目的。该法相比传统方法, 具有试验周期短、工作量少、无特殊条件限制、易于施工操作等优点, 值得在今后工程中推广应用。

1 工程概况

涪江特大桥全长1039m，主墩采用双薄壁横联式墩身结构。全桥的控制工程为68+128+68m连续刚构梁，主跨连续刚构悬臂箱梁采用三角型桁架式挂篮方法，对称施工。悬臂浇筑施工最重节段为1#段150T， 1#段梁底宽6.1m，梁长3m，梁高8.8m。挂篮结构自重30T（含施工荷载及模板）。

2 挂篮预压方法比选

挂篮预压主要有砂袋堆载预压、水箱预压和使用千斤顶预压三种方式。

2．1 砂袋堆载预压

堆积砂袋可模拟实际截面上混凝土重量的分布来对挂篮进行加载,不需要太大的投入，基本可以与施工现场情况相一致, 但搬运工作量大, 试验周期很长,通常需要10个工作日以上，还必须对称堆载，否则就会造成偏载倾斜甚至垮塌。如遇暴雨天气，砂吸水可能造成挂篮过荷的安全影响。本桥预压中装袋袋数（按每袋40kg 计）为180×1.2/0.04=5400袋，

2．2 水箱预压

水箱预压需要制作专门的水箱，加载、卸载方法简单，而且准确，容易控制。但是水箱高度超过梁高，不能达到梁段的同等作用效果，对水箱的密封性和水箱侧壁的刚度要求高，经济效益低。本桥需要制作水箱平面尺寸为6m×2.9m，高度为180/6m×2.9m=10.34m。经济成本大大增加，同时增加预压安全分线。

2．3 使用千斤顶、钢绞线对挂篮进行反拉预压

千斤顶张拉预压可使用已有的张拉设备，准确、方便，而且安全、经济，劳动强度低、周期短，而且不受天气的影响。挂蓝在主墩0#段顶部拼装完成并锚固牢固后，利用主墩承台的预埋件通过预应力钢绞线进行张拉预压。

在综合考虑以上几种预压方法的经济性、技术方案的可操作性，决定采用预应力钢绞线进行张拉预压。

3 预压试验方法及步骤

挂篮预压试验在13#主墩挂篮上实施 ,此次挂篮安装在 0#块上。预压荷载以重量最大的1#节段混凝土的重量进行模拟加载 ,荷载的布置形式尽量与实际荷载分布吻合 ,保证试验的可靠性和准确性。在承台施工时预埋预应力钢绞线，埋在承台内的钢束采用P锚，将P锚固定承台底层钢筋上，并按照预应力要求安装锚下钢筋。

3．1加载预压力

在0#段两侧的挂蓝采用同步对称加载方法加载，重量最大的1#节段重量150T，挂篮结构自重30T。实验用挂篮承重180T，单侧900KN。张拉顶需达到的力为：902KN，采用4个350T千斤顶两侧同时张拉。采用φ15.24高强低松弛钢绞线，钢绞线在张拉过程中每根持荷15.03吨。

4 预压试验过程及分析

4．1 加载过及沉降观测

实验现场分五级进行张拉，在挂篮的上前横梁、下前横梁和张拉千斤顶横梁上分别在左、中、右三个点布置观测点，共9个观测点，按照10%、50%、75%、90%、100%进行加载。每级加载后持续时间为30min 测读变形值，达到100%加载后检查挂蓝的变形及挂蓝的锚固情况并持续9个小时观测变形值；每级卸载后持续时间为10min 测读变形值, 全部卸载后持续45min观测残余变形。用精密水准仪观测点的标高，测试分辨率为±0.01mm。挂蓝在加载过程中注意两侧挂蓝采取对称加载的方法进行加载，加载测定挂篮的弹性变形及非弹性变形。卸载方案类似加载方案，只是加载程序的逆过程,观测各测点数据。详见挂篮预压测量记录表。

4．2 预压观测分析

(1)外观检查:挂篮受力后无因刚度不够产生变形、焊缝无脱焊、连接销与连接螺栓 (器 )无松动等异常情况发生。

表1挂篮预压测量记录表

(2)加载及卸载过程挂篮预压测量结果见挂篮预压测量记录表。以13#墩上、下前横梁观测点为例,加载值从 0%至 100%变化时,观测值从1.248向1.219变化,作线性回归分析,可见两者有较好的线性关系。 详见图1和图2.

图1 13#墩右侧上前横梁弹性变形曲线图

图2 13#墩左侧上前横梁弹性变形曲线图

从卸载后的观测值看,与加载前观测值几乎未发生变化,较好地恢复了原状,从而也验证了挂篮在受力后的变形为弹性变形。

5、总结

5.1 根据挂篮预压试验结果 ,验证了挂篮具有足够的稳定性 ,其受力后的挠度在设计的容许范围内。卸载后 ,挂篮恢复到了加载前的原状 ,验证了挂篮在受力后的变形为弹性变形。

5.2 使用千斤顶、钢绞线对挂篮进行反拉预压的方法，是一种较新颖的高墩大跨度桥梁支架施工预压方法，该方法可以明显加快施工进度，节约施工成本，与原拟方案双侧砂包堆载预压相比,周期短、工作量少、节约工时、易于施工操作,保护了环境,同时机械及其它费用也大大节省。实践证明, 用该方法进行挂篮预压是成功的, 有明显的经济效益和社会效益，同类型桥梁施工时可以借鉴。

参考文献

[1] 张道省，朱小坚 梁济运河大桥挂篮预压实验 [J]. 山西建筑，2007(5)

[2] 郝志强. PC 箱梁悬臂施工挂篮预压试验[J]. 山西建筑,2004(7)

[3] 徐永祥. QSL- 150X 型挂篮的设计与试验[J]. 桥梁建设, 2002(2)

[4] 郑力, 韩振勇. 滨海大桥挂篮系统荷载试验[J]. 天津建设科技, 2004(2)