李 躍 忠

(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司,重慶 401121)

千斤頂反壓技術(shù)在掛籃懸澆連續(xù)梁中的應(yīng)用

李 躍 忠

(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司,重慶 401121)

結(jié)合通天河大橋主橋連續(xù)梁掛籃預(yù)壓的實(shí)例，在闡述千斤頂反力架預(yù)壓掛籃施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了反力架臨時(shí)結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算及預(yù)壓成果，通過掛籃預(yù)壓驗(yàn)證了構(gòu)件的安全性，并指出采用該技術(shù)便于施作，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

掛籃，千斤頂，反力架，安全驗(yàn)算

0 引言

掛籃為懸澆連續(xù)梁施工的主要設(shè)備，需重復(fù)使用多次，能否安全正常使用，關(guān)系到橋梁施工安全，因此應(yīng)通過預(yù)壓檢驗(yàn)掛籃是否滿足設(shè)計(jì)要求，消除其非彈性變形，獲取彈性變形參數(shù)，得出壓重與掛籃本身的變形關(guān)系，為掛籃施工和線性控制提供可靠依據(jù)。

1 工程概況

通天河大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為(62+110+62)m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁。橋?qū)?1.5 m，由上、下行分離的兩個(gè)單箱單室箱形截面組成。主橋連續(xù)箱梁采用掛籃懸臂現(xiàn)澆法施工。各單“T”箱梁除墩頂0號(hào)，1號(hào)塊外分為14對(duì)懸澆梁段，箱梁縱向分段長(zhǎng)度為7×3.0 m+7×4.0 m。懸臂現(xiàn)澆梁段2號(hào)塊重量最大，重量為136.2 t，掛籃自重按65 t考慮。

2 預(yù)壓目的

掛籃預(yù)壓的目的：

1)消除掛籃的非彈性變形求出其彈性變形，確定各梁段立模的預(yù)抬量；

2)檢驗(yàn)掛籃的安裝質(zhì)量以及整體承載能力，確保橋梁施工的安全。

3 反力架設(shè)計(jì)及安全驗(yàn)算

3.1 反力架設(shè)計(jì)

本工程采用千斤頂反壓法代替常規(guī)方法，如圖1所示。采用千斤頂在2號(hào)段梁底板跨中對(duì)掛籃進(jìn)行加載預(yù)壓，即在1號(hào)塊腹板端面設(shè)置反力架，利用其反向作用力通過千斤頂、支墊座、Ⅰ25分配梁、方木傳到掛籃底板施加所需的預(yù)壓荷載。

澆筑0+1號(hào)塊混凝土前，在1號(hào)塊腹板上安裝預(yù)埋鋼板，預(yù)埋鋼板采用δ=20 mm的A3鋼板，鋼板開孔塞焊12根φ28錨固鋼筋，見圖2。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%后在預(yù)埋鋼板上焊接反力架，反力架用HN500×200加工，加工后的反力架縱軸線與梁體腹板豎向中心線一致。

3.2 荷載分析

1)混凝土荷載最重節(jié)段質(zhì)量：136.2 t；2)模板荷載；3)人群及施工荷載：1.5 kN/m2；4)風(fēng)荷載：0.5 kN/m2；5)振搗荷載：2 kN/m2。單支掛籃荷載合計(jì)：167.6 t，加載系數(shù)取1.1。

3.3 反力架計(jì)算

反力架用HN500×200(Q235C)加工，與預(yù)埋件焊接，焊縫厚度10 mm。用Midas軟件進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)果如下：

1)最大位移：1.85 mm，符合要求；2)最大組合應(yīng)力：158.6 N/mm2，符合要求。

3.4 埋件計(jì)算

1)上預(yù)埋件計(jì)算。

a.焊縫強(qiáng)度計(jì)算。

預(yù)埋件焊縫承受的最大壓力為：N=740 kN；

預(yù)埋件焊縫承受的最大剪力為：V=780 kN；

焊縫截面參數(shù)(偏安全的按HN500×200正截面計(jì)算)：A=0.017 8 m2；

焊縫正應(yīng)力：σ=N/A=740×103/0.017 8=41.57 MPa<[σ]=160 MPa。

焊縫剪應(yīng)力：

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

焊縫承受的綜合折算應(yīng)力：

σ′=(σ2+3τ2)0.5=77.75 MPa<[σ]=160 MPa。

焊縫強(qiáng)度滿足要求。

b.埋件計(jì)算。

埋件在順剪力作用方向錨筋層數(shù)共4層，影響系數(shù)ar=0.85；

錨筋間距b與錨板厚度t比值b/t=9>8，錨板彎曲變形的折減系數(shù)：

錨筋的總截面面積為As=7 385 mm2,外層錨筋中心線之間距離為z=500 mm。錨板面積為A=700×500=350 000 mm2。

同時(shí)承受壓力、剪力作用的埋件，其直錨筋截面面積As應(yīng)取以下兩式計(jì)算結(jié)果的較大值：

N≤0.5fcA。

法向壓力N=740kN≤0.5fcA=0.5×350 000×25=4 375kN。上埋件滿足要求。

2)下預(yù)埋件計(jì)算。

a.焊縫強(qiáng)度計(jì)算。

預(yù)埋件焊縫承受的最大拉力為：N=740kN；

預(yù)埋件焊縫承受的最大剪力為：V=140kN；

預(yù)埋件焊縫承受的最大彎矩為：M=183.7kN·m；

焊縫正應(yīng)力(偏安全的僅考慮翼緣板焊縫承受彎矩)：

翼緣板焊縫截面參數(shù)：I=4.8×10-4m4,W=1.96×10-3m3。

σ=N/A+M/W=134.8MPa<[σ]=160MPa。

牛腿焊縫剪應(yīng)力(偏安全的僅考慮腹板焊縫承受剪力)：

腹板焊縫：A=0.009 4m2。

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

焊縫承受的綜合折算應(yīng)力：

σ′=(σ2+3τ2)0.5=140MPa<[σ]=160MPa。

焊縫強(qiáng)度滿足要求。

b.埋件計(jì)算。

同時(shí)承受拉力、剪力和彎矩作用的上埋件，其直錨筋截面面積As應(yīng)取以下兩式計(jì)算結(jié)果的較大值：

以上兩式取大值，即As≥7 890mm2，φ28鋼筋不能滿足要求，故下埋件錨筋采用12根φ32鋼筋。

4 預(yù)壓

為獲得準(zhǔn)確的預(yù)壓數(shù)據(jù)，正式預(yù)壓前，先進(jìn)行預(yù)加載，盡可能消除非彈性變形的影響，加載量為最大梁段重量的60%，預(yù)加載時(shí)間不少于30 min。將預(yù)加載完成后正式加載前觀測(cè)的數(shù)據(jù)作為預(yù)壓初始數(shù)據(jù)。

2號(hào)塊長(zhǎng)3 m，加載位置設(shè)在距1號(hào)塊端部1.5 m處兩腹板位置，通過Ⅰ25工字鋼傳到鋪設(shè)在工字鋼下面的方木上，再把作用力傳到底模上，使應(yīng)力得到分散，更接近實(shí)際受力狀況。兩側(cè)掛籃同時(shí)采用千斤頂分級(jí)壓載，分級(jí)加卸載順序?yàn)椋?/p>

0%→20%→60%→80%→100%→110%→100%→80%→60%→20%→0%，加卸載各分為5級(jí)，各級(jí)加載力見表1。

表1 預(yù)壓荷載分級(jí)表

預(yù)壓采用4臺(tái)150 t液壓千斤頂，設(shè)在反力架支撐點(diǎn)中心，千斤頂同步施加作用力，每個(gè)千斤頂最終控制施加的力為921.8 kN，通過千斤頂油壓表讀數(shù)控制加載力。

5 試驗(yàn)結(jié)果

通過各級(jí)加載及變形觀測(cè)得到了掛籃的彈性變形和非彈性變形值。通過對(duì)觀測(cè)成果的分析，底籃豎直向下的最大變形為-17.5 mm，出現(xiàn)在前托梁中部；主桁架豎直向下的最大變形為-11.0 mm，出現(xiàn)在主桁架頭部，均小于設(shè)計(jì)計(jì)算值。掛籃在預(yù)壓過程中沒出現(xiàn)任何異常，說明掛籃的強(qiáng)度和承載能力滿足要求，安全可靠。

以左幅28號(hào)墩掛籃為例，各級(jí)荷載的彈性變形數(shù)據(jù)用最小二乘法模擬出作用荷載與彈性變形量的線性關(guān)系式:h=0.005 83×F+6.582(h為變形量，mm；F為各梁段的重量，kN)。

6 結(jié)語

通過對(duì)本工程4對(duì)掛籃的預(yù)壓，檢驗(yàn)了掛籃的安全性能，測(cè)出了掛籃的彈性變形及非彈性變形值，為懸澆梁段施工高程控制提供了可靠依據(jù)。千斤頂反壓掛籃技術(shù)在本項(xiàng)目的成功實(shí)施，說明在結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，掛籃預(yù)壓能在短時(shí)間內(nèi)安全地完成，且便于施作，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 周水興，何兆益.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2011:411-422.

[2] 張耀春.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京：高等教育出版社，2010.

[3] 劉 斌.懸臂梁菱形掛籃預(yù)拼與變形試驗(yàn)[J].國(guó)防交通工程與技術(shù)，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

李躍忠(1986- )，男，助理工程師

U448.215

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