挂篮预压试验方法

28#
-48.8
-42.9
筑
9#
7.7
44.1
31#
43.9
45.3
14#
21.5
31.5
34#
44.1
45.8
20#
-50.6
-46.7
38#
-137
-137
理论计算表明，各验算截面处应力满足承载极限状态要求。
五．总结
某特大桥悬浇施工所采用的挂篮预应力斜拉试验方法经过了前期对张拉力
的估算以及对挂篮主桁强度、刚度的验算，而且因地制宜。试验取得了较好的效 果，为以后的施工提供了准确的挂篮变形数据。
采用斜拉试验方法对同一个墩上的对称挂篮同时进行预压只需要一天的时 间，而用沙袋堆载预压则用了三天时间，可见这种方法缩短了工期，加快了施工 进度，而且较堆载预压使用了很少的人力、机械。
挂篮预压试验是大跨径预应力混凝土连续梁桥悬臂施工工艺中的重要环节。 预压试验结果直接影响以后的悬浇施工，在一定程度上决定了桥梁的合拢精度。 所以，选择合适的预压方法至关重要。同时，预压方法应充分考虑到现场的环境 因素及可操作性，在充分达到预压结果的基础上改善预压方法，减少操作难度。
1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18
图 2 杆单元划分
（3）分级加卸载挠度计算及实测挠度比较 2#块梁重为 144t，作用在挂篮主桁的部分梁重为 72t，按 1.2 倍梁重超载预 压，按照 20%分级进行加、卸载。挂篮受力情况如图 3 所示：
在考虑了以上几种预压方法的可操作性，结合现有的操作条件，利用已有的 挂篮预压数据，决定只对挂篮主桁进行预应力斜拉试验，以达到挂篮预压的目的 和效果。 三．挂篮斜拉预压试验
对挂篮主桁进行预应力斜拉试验的主要目的是消除主桁的非弹性变形，测试 主桁的变形曲线，保证挂篮的强度和稳定性。
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某特大桥主桥悬臂施工采用三角型桁架式挂篮，悬浇梁段最大重量为 144t， 最大长度为 4m。挂篮结构自重 50ｔ(含施工荷载及模板)。 二．挂篮预压试验的几种方法
挂篮预压试验主要有水箱预压、袋装砂预压、千斤顶预压三种预压方式： （1）沙袋预压
预压中装袋袋数（按每袋 40kg 计）为 144×1.2/0.04=4320 袋，堆载高度为 144×1.2/(1.48×6.5×3)=5.99m。
某特大桥主桥悬臂浇筑前，施工单位采用沙袋堆载方法对挂篮进行了预压。 预压试验于 2004 年 9 月 26 日开始，拟加载至最大设计梁重的 120%。采用 20% 逐级加、卸载。至 2004 年 9 月 29 日卸载完毕。
预压试验期间动用了起重机械及较多的人力，而且堆载位置较高，操作困难， 加、卸载周期长。此时正值雨季，天气对施工进度影响很大，各方面的因素使得 施工进度较慢，将会对主桥合拢产生很大影响。
0.74
-4.29
-4.1
-8
100% 142.9 109.5
0.93
-5.35
-4.9
-11
120% 171.5 131.4
1.12
-6.41
-7.2
-12
表 1 中实测挠度变化与理论计算挠度变化数值接近，且实测变形-卸载等级
曲线基本呈线性关系。
0 -1 0% -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8
②号杆：2［32a 型钢加工而成，销孔间距 3200mm；
③号杆：2［20a 型钢加工而成，销孔间距 4489mm；
④、⑤号杆：2［20a 型钢加工而成，销孔间距 3641mm；
⑥号杆：2［36a 型钢加工而成，销孔间距 8800mm；
（2）杆单元划分
将桁架划分成 37 个单元共进行计算。挂篮前支点简化为双向铰支，后锚点
经过初步的估算，拟采用 6 根预应力钢绞线(4Φ32)及两台 20cm 行程的千斤 顶（YC25A）进行张拉。 （1）准备工作
安装预应力钢束。将后锚杆每根预紧 10t 力，断开行走小车，进行挂篮后锚 的锚固。将 6 根钢绞线分两束锚固。钢束一端锚固在挂篮上横梁前吊点附近，另 一端穿过 1#块上的挂篮底板后锚点预留孔并锚固在梁底，保证两束钢绞线顺桥 向平行。
安装千斤顶。千斤顶在前横梁锚点张拉钢绞线。在加载之前，应对 6 根钢绞 线均进行预紧。
布置水准测点。主桁水准测点布置在前横梁的中点位置。由于千斤顶作用在 桁架与前横梁连接点附近，该位置的挠度变化能够反应挂篮主桁的整体变形。 （2）加载预压
在预压准备工作完成后，对同一墩对称的两副挂篮同时开始进行预压。预压 仍按照 20%分级进行加、卸载，每级加载、卸载后 30 分钟读一次水准测点的数 据，每隔一小时的变形不超过 1mm 时认为变形稳定，进行下一级加载。加载过程 中应同时观察结构变化情况。 四．挂篮斜拉预压变形理论计算
变形(mm)
主桁弹性变形曲线
荷载等级
50%
100%
150%
理论变形 实测变形

（3）各单元截面应力验算
主要验算截面应力情况
表2
位置 截面
上缘(MPa)
下缘(MPa)
位置 截面
上缘(MPa) 下缘(MPa)
网
1#
16.5
13.2
24#
-30.4
-25.9
龙
5#
7.5
22.8
后锚点计算 变形(mm)
前横梁计算 变形(mm)
前横梁实测 弹性变形
(mm)
沙袋堆载前 横梁实测弹 性变形(mm)
20% 28.6 21.9
0.19
-1.16
-1.5
-1
40% 57.2 43.8 Nhomakorabea0.38
-2.21
-2.5
-3
60% 85.7 65.7
0.56
-3.25
-3.6
-6
80% 114.3 87.6
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挂篮主桁为四片桁架构成的空间稳定结构，中间有平联，减少挂篮的侧向位 移，增加稳定性。根据挂篮的受力特点，将其简化为平面静定结构，并采用平面
杆系有限元进行计算。计算结构简图如图 1 所示。 （1）杆单元截面
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图 1 挂篮主桁简化图示
①号杆：2［20a 型钢加工而成，销孔间距 4233mm；
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水箱预压的优点在于：加载、卸载方法简单，而且准确，容易控制。但是水 箱高度很大，对水箱的密封性和水箱侧壁的刚度要求很高，同时侧壁的空钢结构 焊接量大，危险性大，施工周期长，经济效益低。 （3）千斤顶预压
千斤顶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。但是由于方案临时改变，先期施工的承台 或箱梁都没有设置预压所需要的反力预埋构件，无法进行张拉或顶压。
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图 3 挂篮斜拉预压受力图
P=720×1.2/4=216.0kN，竖直向分力 P1=171.5kN，水平向分力 P2=131.4kN， 理论计算得出分级加载情况下主桁前横梁及后锚点的的竖向弹性变形见表 1：
理论计算及实测挠度比较
表1
荷载 等级
P1(kN)
P2(kN)
为 2Φ32 精轧螺纹钢，锚固点简化为弹性支承，弹性系数 337612kN/m。如图 2
所示：
22 22 23 23 24 24 25 25 26
21 30
37 26
21 20 20 19 19 18
30 31 31 32 32
35 36 34 35 33
33 34
27 27 289 28 2299
袋装砂预压的优点是：对密封性不作要求，也不需要太大的投入，但装袋、 称量、拆除的劳动强度大，而且周期长，如遇暴雨天气，砂吸水可能造成挂篮过 荷的安全影响。 （2）水箱预压
水箱预压水箱预压可利用挂篮底模及腹板外模作为水箱的底、侧壁,水箱高 度 H=144×1.2/(3×6.5)=8.86m。可见,水箱高度超过了根部梁高，而且水箱侧 压力相当大。
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挂篮预压试验方法
一．序言 挂篮预压是大跨径预应力混凝土连续梁桥悬浇施工工艺的关键之一。挂篮预
压的主要目的是取得挂篮弹性变形与荷载的线型关系，消除挂篮的非弹性变形， 为各梁段施工调整值的确定提供依据，确保合拢精度，同时检验挂篮的质量是否 满足设计要求，对挂篮整体的安全性能作出检测。