大断面菱形挂篮施工反力架预压施工分析

大断面菱形挂篮施工反力架预压施工分析

摘要：本文结合漳州新江东大桥主梁挂篮反力架预压工程实例，运用Midas civil

建立挂篮整体预压模型及反力架模型，对其受力情况进行分析，验证了反力架预

压施工的安全性及合理性，采用反力架预压方式解决了高墩情况下预压不便的施

工的难题，加快了施工进度，取得了良好的效果。

关键词：反力架：预压：大断面：菱形挂篮： Midas：civil

1.工程概况

新江东大桥桥梁中心线与九龙江正交，桥梁全宽为49.5m，分为上、下行分

离的两幅桥，两幅桥间距1m，每幅桥宽24.25m。全桥桥位在平面上位于直线段内，桥面纵坡采用双向坡，两侧纵坡均为1.3％，竖曲线半径为25000m，变坡点

位于K2＋965，变坡点高程为24.888m。

桥梁起于K2+151，终于K3+339，中心桩号为K2+745，桥梁总长1188m，共

分三联，布跨为（32+40+60+40+32）+（32+40+60+40+32+32）+（50+8×80+50）m，上部结构形式均为变截面预应力混凝土连续梁。其中第一联、第二联为分别

跨越北溪引水渠、北溪防洪堤的引桥，第三联为跨越九龙江的主桥。

1.1、引桥上部结构

1）梁段划分

上部结构共划分为11 种梁段，其中0～7 号梁段为T 构梁段；8、9 号梁段为中、边跨合龙梁段：10 号梁段为32 米跨径现浇梁段。在T 构梁段中，0 号梁段为支架现浇梁段，2～7 号梁段为挂篮悬臂浇筑梁段。0 号梁段长6.0m；1～4 号梁

段长3.5m；5～7 号梁段每段长4m；8、9 号梁段长分别为2m、4m。

2）结构尺寸

主梁采用变截面单箱三室断面，悬臂长为250cm，箱梁底板宽19.25m，箱梁

全宽为250+1925+250=2425cm.梁高按1.75 次抛物线规律变化，根部梁高380cm，合龙段梁高220cm，梁高按1.75次抛物线变化；腹板采用60cm；底板厚度按

1.75 次抛物线规律变化，根部处主梁底板厚度为60cm，合龙段主梁底板厚度为

30cm。

1.2、主桥上部结构

1）梁段划分

上部结构共划分为14 种梁段，其中0～10 号梁段为T 构梁段；11、12 号梁

段为中、边跨合龙梁段：13 号梁段为边跨现浇梁段。在T 构梁段中，0 号梁段为

支架现浇梁段，2～10 号梁段为挂篮悬臂浇筑梁段。0 号梁段长8.0m；1～3 号梁

段长3.0m；4～7 号梁段每段长3.5m；8～10 号梁段每段长4.0m：11、12 号梁段

长分别为2m、2.22m；13 号梁段长8.6m。

2）结构尺寸

主梁采用变截面单箱三室断面，悬臂长为 250cm，箱梁底板宽19.25m，箱梁

全宽为24.25m。梁高按2.5 次抛物线规律变化，根部梁高600cm，合龙段梁高

220cm；腹板厚60cm；底板厚度按2.5 次抛物线规律变化，根部处主梁底板厚度

为70cm，合龙段主梁底板厚度为30cm。

图1漳州新江东大桥标准横断面图

预压目的和预压方式选择

预压目的：新江东大桥桥面幅宽为24.25m，属于大断面截面悬浇箱梁。在施

工过程中，挂篮将承受施工荷载、施工设备和新浇筑节段钢筋混凝土的全部重量，且大桥施工的节段较多、施工周期较长。为了对挂篮的强度、刚度和稳定性进行

评价，验证挂篮的安全性，通过挂篮的预压获取挂篮在荷载作用下的弹性变形和

非弹性变形值，准确设置节段的立模高度，确定预抛值，保证大桥设计梁体线型。通过挂篮的预压测出挂篮的弹性变形和非弹性变形值。

挂篮传统预压方式有砂袋加载预压法和水箱加载预压法。砂袋加载预压法准

备工作多、施工速度慢、成本高，受天气影响大；水箱加载预压较砂袋加载预压

法施工快捷、成本低；千斤顶反力架预压加载速度快、受力明确、过程简单易于

控制、受天气和环境影响小。

综合考虑施工进度要求以及操作方便和成本要求，漳州新江东大桥菱形挂篮

预压采用千斤顶反力架预压。

3.反力架设计分析及菱形挂篮预压分析

3.1反力架设计

反力架采用双拼I32a工字钢，在箱梁每道腹板处各设置一个，根部与腹板预

埋精轧螺纹钢固定，端部用千斤顶进行加载。反力架平面尺寸如下图所示图3 一个T构所有节段荷载重量

取混凝土方量最大的2号梁段进行荷载计算：G=248.3t

按120%超载预压，由四个反力架同时进行预压，

所以单个千斤顶施加荷载为：F=1.2×248.3×10/2/4=372.45KN，其F=375KN

3.3反力架模型整体分析与计算

采用midas civil 2010进行计算：

图11应力计算

可以看出最大位移为10.8mm，最大应力为86.2MPa。

3.5抗拔力计算

3.5.1荷载计算

由于反力架加载时水平方向的工字钢焊缝受拉，因此对本处单独进行符合，

拉力为F=1098.3KN，按照满焊计算，每条焊缝减少1cm计。

角焊缝对接中抗拉、抗压、抗剪均采用下式计算：

力垂直焊缝长度方向：σf=N/（he×lw）≤βtffw

力平行焊缝长度方向：τf=N/（he×lw）≤ffw

σf：焊缝有效面积he×lw中垂直焊缝长度方向的应力

τf：焊缝有效面积he×lw中平行焊缝长度方向的剪应力

he：角焊缝有效厚度，直角焊缝等于0.7 hf

hf：较小焊接尺寸，注焊接尺寸为焊缝尺寸并非腹板厚，本处取7mm

lw：角焊缝计算长度，每条焊缝长度均按实际减去1cm

N：通过焊缝形心的拉、压、剪设计值

ffw：角焊缝强度设计值，ffw =160 N/ mm2

βt：角焊缝强度设计值增大系数，对承受静力荷载以及间接动荷载时取1.22，直接承受动荷载取1.0

σf=1098300N/（0.7×0.007m×1.9m）=118Mpa，小于ffw =160Mpa

因此焊接满足抗拔要求

挂篮预压施工工艺

挂篮加载选取混凝土重量最大的 2#块段作为加载荷载，根据混凝土荷载换算

到千斤顶加载荷载三点处的 120%荷载分别为 95T、90T、95T。荷载通过千斤顶传

递到底篮纵向分配梁，之后传递到前下横梁、吊带，最后传递到挂篮前后锚点。

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，挂篮经千斤顶换算后总计压重取 280T，采用 4

台千斤顶两侧同步施加。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。

结语

在本项目漳州新江东大桥挂篮预压施工中，通过对多种预压形式的对比，最

终确定选用千斤顶反力架预压作为大断面菱形挂篮施工环境下的预压方案。根据

换算荷载后的情况，制定了加载施工方案并设计了反力架结构形式；利用有限元

软件在加载前验证了其合理性和安全性。通过现场的实际预压，验证了计算的正

确性，同时高效安全准确的完成了挂篮预压，消除了非弹性变形，获得了相关变

形数据为下一节段的立模提供了可靠的依据，节约了时间，取得了良好的经济效果。

参考文献：

[1]张永刚；反力架预压在挂篮施工中的应用[A]；2012（7）；山西建筑。

[2]史忠法；支鑫华；江政律；悬臂浇筑施工预压创新措施[J]；公路交通科技（应用技术版）；2009年04期。

[3]阳霖；桥梁挂篮施工中采用反力架进行预压检测其安全性的施工技术[J]；

科技论坛（下半月）；2008年05期。

作者简介：

刘浩，男，1986年04月出生，本科，工程师；熊子多，男，1989年9月出生，本科，工程师。