連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工掛籃預(yù)壓試驗(yàn)研究

連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工掛籃預(yù)壓試驗(yàn)研究

目前，大、中、跨橋的施工主要采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)。該梁的截面通常由單箱單室或單箱多室結(jié)構(gòu)組成。懸掛臂易于安裝，橫跨大洞，施工方便快捷，施工周期長等特點(diǎn)。在懸臂施工過程中,掛籃承受了施工設(shè)備和新澆節(jié)段混凝土的全部重量,其承載能力的大小和彈性變形量直接關(guān)系到施工的安全性和結(jié)構(gòu)線形的控制。為了檢驗(yàn)掛籃的質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求,尋找薄弱環(huán)節(jié)以便加固,消除掛籃結(jié)構(gòu)的非彈性變形,獲取掛籃在各級壓重工況下的實(shí)際變形參數(shù)為掛籃施工和線性控制提供可靠數(shù)據(jù),保證施工質(zhì)量和安全,一般都需對掛籃進(jìn)行設(shè)計(jì)荷載下的預(yù)壓試驗(yàn)。1壓延試驗(yàn)加載方法懸臂施工掛籃預(yù)壓試驗(yàn)加載方法按照荷載作用方式和試驗(yàn)場地可分為:地面集中力加載、橋面均布力加載和橋面集中力加載。1.1預(yù)壓加載試驗(yàn)地面集中力加載方法一般常用于三角掛籃和菱形掛籃主桁地面預(yù)壓試驗(yàn)。因工程現(xiàn)場特殊情況為達(dá)到掛籃預(yù)壓試驗(yàn)要求和預(yù)壓效果,僅將拼裝好的掛籃主桁系統(tǒng)在地面利用千斤頂和精軋螺紋鋼或鋼絞線等張拉機(jī)具,運(yùn)用應(yīng)力張拉原理進(jìn)行分級加載以達(dá)到預(yù)壓效果。該方法在地面拼裝主桁系統(tǒng),并采用千斤頂對接進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn),操作簡單安全、節(jié)省工期、節(jié)約預(yù)壓試驗(yàn)成本,且且可可以滿足驗(yàn)證掛籃主桁系統(tǒng)承載能力,獲得預(yù)壓加載過程中掛籃主桁系統(tǒng)變形,通過程序輔助計(jì)算可以推算得到掛籃變形值。但僅對主桁桿件在地面進(jìn)行了加載試驗(yàn),沒有考慮掛籃其他構(gòu)件,在施工中還需要在橋面上重新拼裝。因此,試驗(yàn)預(yù)壓不能完全消除掛籃系統(tǒng)的非彈性變形,得到的主桁桿件彈性變形值也只是掛籃系統(tǒng)中主桁部分的變形值,試驗(yàn)中僅對主桁桿件承載能力進(jìn)行了驗(yàn)證,總體試驗(yàn)效果較差,一般較少使用。1.2混凝土加載試驗(yàn)橋面均布力加載方法在橋面安裝掛籃完成后,在預(yù)壓試驗(yàn)中,通過堆積重物實(shí)現(xiàn)均布荷載。重物可為沙袋或預(yù)制的混凝土塊,稱重后直接布置在模板上。該方法中均布荷載可模擬實(shí)際截面上混凝土重量的分布來對掛籃進(jìn)行加載,基本與施工現(xiàn)場情況相一致,可以體現(xiàn)掛籃的整體受力情況,消除懸澆前掛籃的非彈性變形,施工方法簡單。但由于堆積重物搬運(yùn)工作量大,試驗(yàn)準(zhǔn)備時間較長,試驗(yàn)中加載卸載周期很長,荷載計(jì)量不精確,試驗(yàn)過程中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性。一般多適用于墩高較矮,方便起吊重物,試驗(yàn)總荷載較小的掛籃預(yù)壓試驗(yàn)中。1.3加載能力加載掛籃預(yù)壓試驗(yàn)橋面集中力加載方法是在橋面安裝完掛籃系統(tǒng)后通過懸吊重物、張拉鋼絞線或頂推反力架模擬集中力對掛籃預(yù)壓。1.3.1懸澆前掛籃受力情況的變化懸吊重物方法一般在前吊點(diǎn)下吊裝沙袋、水箱等重物實(shí)現(xiàn)。該方法較簡單,能體現(xiàn)掛籃的整體受力情況,可以消除懸澆前掛籃的非彈性變形。但該方法懸吊重物的準(zhǔn)備時間長,且懸吊處對強(qiáng)度要求較高,易失穩(wěn)或在局部焊接位置出現(xiàn)危險(xiǎn)情況。一般多適用于墩高較矮,方便起吊重物,試驗(yàn)總荷載較小的掛籃預(yù)壓試驗(yàn)中。1.3.2預(yù)埋鋼絞線量測量方法鋼絞線張拉法需要在承臺施工期間提前預(yù)埋好預(yù)應(yīng)力鋼絞線,埋在承臺內(nèi)的鋼束采用P錨,將P錨固定承臺底層鋼筋上,并按照預(yù)應(yīng)力要求安裝錨下鋼筋;預(yù)埋的鋼絞線數(shù)量可根據(jù)要施加的荷載確定,等0號塊施工完成,掛籃拼裝完成后,將主桁前橫梁吊桿與預(yù)埋的鋼絞線相連,用千斤頂逐級施加荷載;并記錄加載時掛籃的變形情況,測出掛籃的彈性變形和非彈性變形,并推定彈變規(guī)律回歸方程。該方法可以體現(xiàn)掛籃的整體受力情況,可以消除懸澆前掛籃的非彈性變形,施工方法簡單,試驗(yàn)過程快速,試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,但不適用于承臺不外露或墩身特別高的條件下預(yù)壓掛籃。此方法在掛籃預(yù)壓試驗(yàn)中經(jīng)常采用。1.3.3無懸澆前掛籃試驗(yàn)反力架法是在腹板上安裝反力架伸至底籃前橫梁上,由于三角是最簡單、穩(wěn)固的結(jié)構(gòu),所以反力架的形式通常為三角型。在底籃前橫梁與反力架之間放置千斤頂逐級施加荷載,并記錄加載時掛籃的變形情況,見圖1。該方法可以體現(xiàn)掛籃的整體受力情況,可以消除懸澆前掛籃的非彈性變形,施工過程簡單,反力架可以用0號塊托架改制和重復(fù)利用,試驗(yàn)過程快速,試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,但反力架的制作安裝稍顯復(fù)雜。此方法在掛籃預(yù)壓中常采用。掛籃預(yù)壓試驗(yàn)各種加載方法優(yōu)缺點(diǎn)比較見表1。2現(xiàn)場試驗(yàn)荷載烏江特大橋主橋?yàn)?跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,跨徑布置為108m+200m×3+108m,主墩墩高最高為145m?，F(xiàn)場實(shí)際施工中掛籃有菱形和三角形2種形式,部分主墩承臺位于水面下,因此在承臺上沒有提前預(yù)埋鋼絞線,且墩高有145m,預(yù)壓試驗(yàn)總荷載值為2974.6kN。在綜合比較了以上幾種掛籃預(yù)壓方法后,選取了三角反力架加載方法對掛籃進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)。2.1反之架安裝特性先在腹板混凝土中預(yù)埋同等截面的型鋼。位置、角度與設(shè)計(jì)一致。反力架預(yù)先加工完畢。現(xiàn)場將反力架和預(yù)埋型鋼焊接。焊縫要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2.2試驗(yàn)荷載的施加試驗(yàn)前對掛籃和反力架進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算,確保掛籃和反力架滿足設(shè)計(jì)要求;得到各工況下的變形值。試驗(yàn)取最重塊段10號塊計(jì)算,考慮安全系數(shù)1.2,掛籃試驗(yàn)的總荷載值為2974.6kN,采用4臺1500kN千斤頂同步加載。試驗(yàn)荷載逐級施加,分別為試驗(yàn)荷載P的0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.1,1.2,0.5,0.0。每臺千斤頂都按各自的試驗(yàn)最大荷載值乘以比例系數(shù)實(shí)施加載,每級加載時間約3~5min,持荷時間30min,以測點(diǎn)變形數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定為原則,整個試驗(yàn)過程約6h。2.3測試內(nèi)容和結(jié)果2.3.1前下梁內(nèi)變形測點(diǎn)布置掛籃前上橫梁布置3個變形測點(diǎn)(上橫梁中心處,兩側(cè)吊點(diǎn)處),前下橫梁布置3個變形測點(diǎn)(上橫梁中心處,兩側(cè)吊點(diǎn)處),2個后錨點(diǎn)變形測點(diǎn)。2.3.2預(yù)掛設(shè)變形量測預(yù)壓試驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)見圖2。所測出的掛籃的變形值已扣除了后錨上翹值,為掛籃彈性及非彈性變形值的總和。從實(shí)測數(shù)據(jù)看,實(shí)測值為-23mm,設(shè)計(jì)荷載下計(jì)算的掛籃變形值最大為-25mm,實(shí)測值小于計(jì)算值,說明該掛籃整體剛度滿足設(shè)計(jì)要求,且具有一定的變形儲備。掛籃下橫梁變形值大于上橫梁,說明前吊帶變形值較大,施工放樣應(yīng)該以掛籃底模進(jìn)行合理控制。前上下橫梁懸臂段最大撓度值在試驗(yàn)過程中基本呈線性變化,卸載后掛籃變形不能完全恢復(fù),因此,掛籃都必須進(jìn)行預(yù)壓,減少掛籃的非彈性變形,保證線性控制質(zhì)量。3懸臂預(yù)壓試驗(yàn)本文對掛籃預(yù)壓試驗(yàn)不同加載方法進(jìn)行了介紹,研究和對比得出了一定的結(jié)論。在施工現(xiàn)場可以根據(jù)實(shí)際條件依照此結(jié)論更為方便地選擇最優(yōu)加載方法進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)。同時結(jié)合某大橋工程實(shí)例,具體介紹