百米高墩悬灌梁菱形挂篮反力支架预压施工技术

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摘 要：本文结合黄河特大桥百米高墩大跨连续刚构悬灌梁主梁菱形挂篮预压施工，介绍了通过挂篮预压的几种施工工艺比较，结合现场实际，选择反力支架预压。对反力支架预压施工技术进行详细说明，并对预压数据进行分析，为今后同类高墩悬灌梁挂篮预压施工积累经验。

关键词： 悬灌梁；菱形挂篮预压；反力支架；施工技术

1、引言

近年来，高等级公路的建设逐步向交通困难地区延伸。那里地势险峻，地形多为深沟、陡坡，适合高墩大跨连续刚构桥。刚构桥主梁施工宜采用悬臂浇筑法施工，施工过程中由于墩高、跨度大一般采用挂篮施工工艺，在整个挂篮施工过程中，施工周期较长，施工荷载、施工设备及新浇筑节段混凝土的重量全部由挂篮承受，为了检验挂篮在等效荷载作用下的整体稳定性和主要承重结构的受力特性，消除挂篮的非弹性变形和测量挂篮的弹性变形，为施工高程提供依据，在挂篮拼装完成后，需要对挂篮进行预压。

2、工程概况

黄河特大桥桥位位于晋陕交界处的延水关，从陕西岸起始、跨越黄河，终点达到山西岸，为一座特大桥，全长1072米。中心里程K115+953，最大桥高150多米，桥梁上部结构为（88+4×160+88）m六孔预应力混凝土连续刚构，单箱单室，箱梁根部高度9.5m，跨中高度3.5m，梁底按1.8次抛物线变化。箱梁顶板宽度12.15m，底板宽度7.0m。

采用挂篮分段对称悬臂浇筑施工。每“T”构有19对梁块，分段长度为5×3.0m+6×3.5m+8× 4.5m，墩顶块件长14m（0#块长12m、1#块长1.0m），边跨、次边跨及中跨合拢段长度均为2.0m，边跨现浇直线段长6.87m。黄河特大桥主桥悬臂浇筑采用菱形挂篮施工，挂篮拼装好后，进行预压，以消除挂篮的非弹性变形，测得挂篮弹性变形，从而为立模标高的确定提供依据，同时通过预压检验挂篮安全可靠性。根据现场施工，需要对5#墩挂篮进行预压。

3、预压控制梁段的确定

通过对挂篮施工各个梁段进行计算及分析比较，浇筑砼时以2#梁段（梁段长为3.0m）受力最大，故确定2号梁段作为控制梁段，并按1.2的系数进行预压加载试验。

挂篮悬吊部分重量：20.3t

挂篮模板重量：17.5t

砼（包括钢筋）自重：68.03*2.6=176.8t

施工人员及机具荷载：2.0KN/m2，计5t

砼倾倒及振捣荷载：4.0KN/m2，计10t

荷载合计：229.6t，考虑1.2系数为275.52t

预压按280T考虑。

4、预压方法比选

常用的挂篮预压方法有砂袋加载预压法、水箱加载预压法、张拉钢绞线、反力支架预压等几种预压方案。

砂袋预压法可以比较真实的反应梁体实际重量分布情况，但在高墩施工情况下，施工作业面小、塔吊单次吊装时间长、前期准备复杂、施工速度慢、成本高、受天气影响大。

水箱预压法需要制作水箱，对水箱的密闭性及水箱侧壁的刚度要求较高，由于水的密度小于混凝土、制作的水箱高度将大于梁高，施工安全性不宜保证，同时在高墩施工情况下，抽水不便，施工费时、成本高。

5、反力支架预压施工工艺

5.1反力支架构造

挂蓝预压采用预应力张拉用的液压千斤顶加载，千斤顶加载在底板范围内进行。反力梁设置在1#块端面上，即在1#块端面腹板内预埋2I40工字钢三角架作为预压反力点，距离1#块底板以上145.9cm处预埋一水平330cm的2I40工字钢，工字钢分别埋置在左右腹板中间，深入0#、1#块150cm，悬臂180cm。在预埋工字钢正上方120cm处埋设60cm*60cm的30mm厚的钢板，钢板采用4根长度60cm的Φ20 的U型螺栓连接。为了增加摩擦阻力，在钢板上方安放40cm的I20工字钢，外露10cm，挂篮预压之前，用2I40工字钢将水平杆件与钢板连接形成三角反力支架。两腹板三角架下焊接水平的2I40工字钢。

在挂篮预压时，在2#块150cm处安装楔形块调平、安装2I40工字钢、在工字钢上均布3个110t千斤顶，边上两个顶距离1#块腹板边32.5cm，与中间顶分别距离317.5cm。千斤顶施加荷载时，与反力支架接触，并与反力支架之间形成预压压力。

中间110t千斤顶可以用2个65t千斤顶替换，需要在65t千斤顶下加垫梁。一个墩柱的两个挂篮预压要求对称进行。每个挂篮安排3个预压点。

5.2预压加载程序

预压采用20%、40%、60%、80%、100%、120%荷载分级预压， 根据计算荷载，实际加载时考虑1.2的加载系数，挂篮总计压重取280T。采用6台千斤顶同步施加荷载，延川、永和端各布置3台。施加预应力时两端挂篮同步逐级进行加载，即同时点1、点2、点3施加荷载，1和3点终张拉力分别为95T，2点终张拉力为 90T。

分级加载梯度及具体加载程序如下：

a、预压加载之前，根据挂篮变形测点布置图所示对所有测点进行测量并做好记录，作为挂篮变形初始值。

b、施加预压力至20%倍荷载，即点1、3分别张拉至15.8T、张拉点2为15T。张拉完成后持荷20分钟，测量各相应测点的变形值，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。

c、施加预压力至40%倍荷载，即点1、3分别张拉至31.7T、张拉点2为30T。张拉完成后持荷20分钟，测量各相应测点的变形值，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。

d、施加预压力至60%倍荷载，即点1、3分别张拉至47.5T、张拉点2为45T。张拉完成后持荷20分钟，测量各相应测点的变形值，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。

5.3挂篮预压测点布置

挂篮预压测点的选择，选择受力变形较大地方作为应变（挠度）观测点，通过对前叙各点的应变观测和分析，从而得出挂篮在各个工况下的变形值，判断挂篮的整体安全性能，为后续施工提供相关数据。每个挂篮对称设置10个变形观测点，前上横梁3个，分别设置在中部及与主桁交接处；后锚处2个，设置在主桁尾端；前支座2个，设置在支座顶面；前下横梁3个，分别设置在腹板中心及中部处。

6、结束语

预压加载和卸载过程更加简便快速，加载力精确且易控制；当发现问题时，可及时卸载，避免安全事故的发生。高效安全准确的完成了挂篮预压，消除了非弹性变形，获得了立模控制标高所需数据，节约了成本、缩短工期，取得了良好的经济效果，为今后同类高墩悬灌梁挂篮预压施工积累经验。

参考文献

[1] JTG/T F20-2011 公路桥涵施工技术规范 [S] 人民交通出版社， 2011

[2] 钟启凯 反力支架预压在挂篮施工中的应用[J]施工技术， 2012年S2期

[3] 张永刚 反力支架在菱形挂篮预压中的应用[J]山西建筑，2012年19期