壺口黃河特大橋掛籃地面預壓施工要點

曹善亮

摘要：掛籃預壓重要，掛籃構造，設計荷載及分布，預壓方法，預壓荷載施加步驟，測量結果，數據處理。

關鍵詞：高墩大跨，三角掛籃、計算荷載、預壓方法、預壓步驟、彈性變形、非彈性變形。

中圖分類號：K928文獻標識碼： A

引言：掛籃預壓非常重要，通過消除變形完善橋梁結構造型，減少橋梁病害發生。

掛籃預壓在高墩大跨懸臂施工中的作用非常重要，壺口黃河特大橋是青島至蘭州高速公路（臨汾至吉縣段）跨越黃河的關鍵和控制性工程，該橋全長757m。上部結構為（120+3×175+96）m預應力混凝土剛構-連續組合體系橋。梁體為直腹板箱梁，箱梁頂寬12m，底寬7m，翼緣板懸臂長2.5m。0號塊中心高度為11m，合攏段處箱梁中心高度為4.5m，中間高度按照拋物線變化，合攏段底板厚0.3m，底板厚度按照拋物線變化。梁體混凝土采用C60高性能混凝土，主梁按照三向預應力設計。

塊段施工采用三角形掛籃施工工藝，該掛籃適應最大梁段重為220T，適應最大梁段長5m，梁高變化范圍11—4.5m，走形方式為無平衡重走形，掛籃自重約57.8T.該三角形掛籃由主桁架、提吊系統、走行及錨固系統以及模板系統共四部分組成，其優點表現為結構簡單，受力明確；掛籃前端及中部工作面開闊，可以從掛籃中部運輸砼，便于軌道的安裝以及腹板、底板鋼筋的吊裝，加快施工進度；設有走形裝置，移動方便，內模能整體抽拉；取消了平衡重，利用豎向預應力的錨具錨固軌道，利用勾板沿軌道行走；本掛籃主要材料為普通型鋼，加工制作簡單；可用于合攏段施工；掛籃抗傾覆系數大于等于2.0。

掛籃設計和計算荷載如下：

①懸臂澆注砼結構最大重量2000kN；

②人群及機具荷載取2.5kN/m2；

③風荷載取800Pa；

④鋼筋砼比重取值為26kN/m3；

⑤超載系數取1.05；

⑥新澆砼動力系數取1.2；

⑦掛籃行走時的沖擊系數取1.1；

⑧抗傾覆穩定系數不小于2；。

為了確保塊段質量及施工階段安全性要求，按照設計及規范相關規定，對掛籃進行預壓，地面預壓操作簡便、安全，既能節約成本又能縮短操作時間，該施工工藝在現代高墩大跨掛籃施工中得到了充分推廣，就掛籃預壓分以下幾個方面進行。

一、掛籃預壓試驗目的：

1.通過預壓試驗，檢查掛籃主桁架、前后吊及底模架的加工及安裝質量，驗證掛籃各主要受力部件結構安全性。

2.消除三角形桁架非彈性變形，測定彈性變形，為連續梁懸臂施工線形控制提供依據。

二、掛籃預壓試驗方法：

在施工現場平整一塊試驗場地，試驗工作場地約為10×10米。

1、主桁架預壓方法

預壓前先將掛籃主構架在平整好的場地內組裝好，并按兩個一對做好標記，首先采用汽車吊將兩根外模走行梁按間距4m平鋪在場地上，然后將兩片掛籃主桁架平躺安裝在兩走行梁上，兩片主桁架相對而放，在頂點下裝4根鋼墊枕，下支點裝2根鋼墊枕并用扁擔梁錨固及4Φ32精軋螺紋鋼對拉錨固。在前端節點處拼裝扁擔梁，扁擔梁用Φ32精軋螺紋鋼筋連接，預壓時采用一臺YC100型千斤頂壓扁擔梁，其作用力通過Φ32精軋螺紋鋼筋傳遞給掛籃的主桁架，達到預壓的目的。

2、前后吊（銷座、銷子和吊帶（桿））的加載方法：

在實驗場地上將兩個底模前（后）底橫梁對稱布置，選擇較短吊帶（吊桿）將兩根底橫梁連接，在銷座兩內側用兩臺YC60千斤頂頂壓底橫梁，千斤頂的作用力通過底橫梁傳遞給銷座、銷子和吊帶（桿），達到檢驗銷座、銷子和吊帶（桿）的目的。

3、底模架的加載方法

在場地上將兩組3I56b底模架放置在墊梁上，在兩端支撐處拼裝一組扁擔梁，每組扁擔梁用2根Φ32精軋螺紋鋼筋連接，兩內側面各放1根3m軌道梁，用兩臺YC60千斤頂頂壓軌道梁。3I56b底模架之間采用10mm鋼板間隔50cm綁焊在工字鋼外側，以使3根工字鋼形成整體。

三、掛籃預壓荷載分配

預壓荷載主要是根據掛籃在懸臂澆筑過程中實際荷載來取值的，由于黃河特大橋1號塊混凝土懸臂澆筑各構件的重量:最小梁段重量57t，單片主桁架承受荷載14.43t,底模吊帶承受荷載28.86t,底模架9t；最大梁段重量198t，單片主桁架承受荷載49.46t,底模吊帶承受荷載98.92t,底模架22.95t。

四、預壓工況及程序

1、主桁架預壓工況及加載程序

主桁架預壓工況按照掛籃空載、掛籃承受最小梁段混凝土、掛籃承受最大梁段混凝土及掛籃承受最大梁段混凝土110%四種工況進行預壓，其荷載值根據前述分別為136KN、278KN、621KN、683KN。

那么預壓加載程序為：

（1）初始荷載到 136KN持荷2h

（2）第二次加載到 278KN持荷2h

（3）第三次加載到 621KN持荷2h

（4）第四次加載到 683KN持荷2h

卸超載步驟，按加載程序逆向逐級卸荷。同時，反復加載、卸載三個循環。

2、底模吊前后吊帶預壓工況及加載程序：

底模吊帶預壓主要檢查銷座、銷子（孔）加工質量，因此底模吊帶預壓工況按照掛籃承受最大梁段混凝土110%工況進行預壓即可，其荷載值根據前述為1141KN。

那么預壓加載程序為：

（1）初始荷載到 114KN持荷2h

（2）第二次加載到 1141KN 持荷2h

卸超載步驟，按加載程序逆向逐級卸荷。

3、底模加預壓工況及加載程序

底模架預壓主要檢查底模桁架的變形情況，因此底模架預壓工況按照最小腹板重量和最大腹板重量進行預壓即可，其荷載值根據前述為88KN、225KN。

那么預壓加載程序為：

（1）初始荷載到 8.8KN 持荷2h

（2）第二次加載到 88KN持荷2h

（3）第三次加載到 225KN 持荷2h

卸超載步驟，按加載程序逆向逐級卸荷。

五、測點布置及測量

1、主桁架預壓

主桁架預壓測點布置在下支點處，采用鋼板尺測量下支點處兩片桁架的間距變化，初始及每加、減一級荷載測量一次。

2、底模吊帶（桿）預壓

底模前吊帶預壓主要檢查銷座、銷子（孔）加工質量，因此觀測銷子、銷孔變形情況，使用肉眼觀測，并詳細記錄。

3、底模架預壓

底模架預壓主要檢查底模桁架的變形情況，因此測點布置在底模架跨中位置，采用鋼尺測量兩組底模架的間距變化，初始及每加、減一級荷載測量一次。

六、數據處理

1、主桁架預壓

根據每級荷載的變形值，分析計算出掛掛籃的非彈性值及彈性值（最小梁段和最大梁段），采用線性內插計算出每個梁段的彈性變形值。

右側下支點的凈變形值為兩片桁架變形值的總和，單片桁架的變形值為總變形值的一半。

在預壓時，右側下支點的變形量包括了左側下支點變形對右側下支點的影響值，計算掛籃主桁架的變形時，要將此影響值剔除。

2、底模架預壓

根據底?？缰凶冃瘟?，判別底模架變形量是否滿足。

通過對各套掛籃前側點位移、后測點位移、前側點凈位移的測量和計算，1、2、3、4號墩頂掛籃非彈性變形和彈性變形分別(10mm、12mm)、(12mm、10mm)、(9mm、13mm)、(10mm、11mm)。

測量數據是用于指導施工，這種方法簡便、安全，有了相關數據，在掛籃安裝后，通過幾個塊段是變形情況，便能很好控制掛籃受力后的撓度變化，更好的控制橋面高程、線形等關鍵指標。