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【摘 要 】挂篮在加工场内对其单元构件进行摹拟加载试验,操作简单、不占用桥梁施工直线工期、不增加成本,为目前一种简便的试验方法,在技术上有所创新.

【关 键 词 】挂篮;摹拟加载;试验新方法;简介

1 引言

挂篮作为公路、铁路大跨连续刚构和连续梁桥的活动造梁台车,在上桥投入造梁前必须进行摹拟加载试验,对其台车结构的强度、刚度及安全度进行测试与评价.

挂篮摹拟加载试验常用的方法主要有水箱预压、袋装砂预压、千斤顶预压等几种方法,同时又分桥上与桥下预压两种方式.挂篮常规的加载试验方法虽说已是一种成熟的工艺,它们在理论与实践中也都是可行的,但在实施中确都存在一些操作上的困难,费工费时、成本比较高.尤其对工期要求特别紧的桥梁还存在试验耗时与快速施工的突出矛盾.所以,寻求一种操作简便、安全可靠、经济合理的新的加载试验方法,对加快大跨连续刚构与连续梁施工具有一定的现实意义.

2 加载试验新方法总体设想

通过对挂篮常规加载试验方法的分析,在浦南高速公路C合同段五里亭1#大桥的挂篮加载试验中进行大胆改进.即根据各单元构件受力状况,采用挂篮构件的单项模拟试验的新方法.挂篮主要受力构件为主桁架、吊带、扁担梁、横梁等.由于挂篮结构形式已趋成熟,结构的安全性主要取决于主要受力组件及主要受力杆件的可靠性,因此,只要对这些构件单项实施受力检测就可以达到对整个挂篮加载试验检测的效果.

3 加载试验新方法操作

3.1 主桁架、吊带、扁担梁加载试验

3.1.1 受力分析

根据悬浇施工方案图,五里亭1#大桥挂篮采用三角形桁架式挂篮.其受力的主体构件为两片三角形桁架及挂篮的上、下横梁.其中两片三角形桁架主要承受横梁传递的集中荷载,横梁主要承受由挂篮吊杆传递的集中荷载.其所受荷载主要来自悬臂段钢筋混凝土荷载、侧模板荷载、内模荷载及底模平台荷载.在进行挂篮设计计算时将三角形挂篮桁架简化为单片桁架的受力来计算,结构形式为组合结构,横梁计算时简化为梁式结构受力计算.

(1)荷载

根据设计图纸及施工方案图纸,计算荷载如下:

由于1号段采用联体挂篮施工,挂篮设计计算时将2号段作为最大悬臂段,其钢筋混凝土荷载为 44.21x26等于1150KN;

内侧模板(包括施工用钢管支架)荷载 4.27t,计算时取43KN;

底模平台(包括底模钢板、垫木及纵梁)荷载83KN;

上下游外侧模板荷载12.17t计算时取122KN;

挂篮上下横梁荷载60KN

累计总荷载为:1150+43+83+122+ 60等于1458KN.

此荷载经挂篮的吊杆传递给上横梁的前后两道横梁上,再由上横梁传递给挂篮主体三角形桁架,其受力表现为集中荷载.取单片三角形桁架进行受力计算.

(2)三角形桁架受力计算

计算简图见图3-1.

其中,P为挂篮上横梁传递的集中荷载.换算到单片桁架上为:P等于365KN,按P*120%预压得到P预压=438KN,RA等于P预压*580/470等于540KN,RB等于RA+P等于540+438等于978KN,

3.2.2 加载试验

主桁架、吊带、扁担梁加载试验的布置示意见图3-2.在加工场选择一空地,将1对主桁架组装完毕,用挂篮下滑梁拼装一个临时平台,使用水平仪找平,将2组桁架后节点用扁担梁对锚,水平放置在临时平台上并找平,注意后节点扁担梁数量及位置与实际安装时的位置数量一致,将两榀主桁架上前吊点之间用钢吊带连接,钢吊带与桁架上节点之间用吊带扁担梁及吊带枕梁模拟实际安装情况用钢销锁住,于一端主桁架的吊带枕梁和吊带扁担梁间放入2个30吨液压缸(根据计算桁架前上节点受力为365KN,预压最大值为370X120%=438KN),将2件液压缸并联,在后节点和前节点设测量点(4个),按50%~120%分级加载和卸载工序进行,记录测量值、分析受力变形关系,检查各部位构件受力变化情况,至此完成主桁架、吊带、扁担梁加载试验.

挂篮摹拟加载试验新方法参考属性评定
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3.2 前上横梁加载试验

3.2.1 受力分析

根据挂篮设计图纸,前上横梁、底前、后横梁均采用2[40b工字钢,组合截面尺寸为400×400mm.预压时仅以挂篮横梁受力最不利的前上横梁为例分析,其主要承受由吊杆传递过来的集中力,横梁支点位于两片桁架上.计算时假定内模的两个吊点承受顶板砼的重量及内模模板及支架的重量,外模两个吊点分别承受两侧翼缘板砼重量及外模模板、支架的重量,前上横梁与底前横梁之间的4个吊杆受力均匀,传递给横梁的力均等.

(1)荷载计算

根据上述假定计算各吊杆的受力如下:

①内模吊杆

砼自重:3×[2×(0.26+0.8)×1.5÷2+0.26×1.893]×26等于162.4KN


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内模模板及支架的重量按照43KN计算,则内模每个吊杆承受荷载P5等于P6等于(162.4+43)/4等于205.4/4等于51.4KN;

预压值为:P5压等于P6压等于P5*120%等于61.68KN

②外模吊杆

砼自重:3×[(0.15+0.4)×2/2+(0.4+0.8)×1/2]×26等于89.7KN

外模模板及支架的重量按照122/2等于61KN计算,则外模每个吊杆承受荷载P7等于P8等于 P9等于P10等于(89.7+61)/4等于150.7/4等于37.7KN,

预压值为:P7压等于P8压等于P9压等于P10压等于P7*120%等于45.24KN

③上下前横梁之间吊杆:

P1等于P2等于P3等于P4等于(1458-205.4-150.7×2)/(2×4)等于119KN,

预压值为:P1压等于P2压等于P3压等于P4压等于P1*120%等于142.8KN

(2)横梁受力简图

横梁受力简图见图3-3.其中P1、P2、P3、P4为前上、下横梁吊杆所在位置,P7、P8、 P9、P10为外滑梁吊杆位置,P5、P6为内滑梁吊杆位置.

3.2.2 加载试验

前上横梁加载试验布置示意见图3-4.将1对前上横梁对扣,中间垫2件钢枕(可借用下滑梁垫块),注意2件钢枕位置与主桁架前上节点实际位置一致,使用精轧螺纹钢按实际吊带及拉杆位置对穿,精轧螺纹钢两端螺母锁住,根据已计算的各点的受力值,使用30吨液压缸预压,每根精轧螺纹钢预压一遍为一级,在横梁上的吊带实际安装位置设测量点(共4X2等于8个),按50%~120%分级加载和卸载工序进行,记录测量值、分析受力变形关系,检查各部位构件受力变化情况.

3.3 底板前横梁加载试验

底板前横梁对扣,中间垫2件钢枕(可借用下滑梁垫块),注意2件钢枕位置与吊带实际位置一致,用精轧螺纹钢对应于底板纵梁实际安装位置穿越,使用30吨液压缸张拉,具体受力值、预压模式与前上横梁类似不再详细介绍,按50%~120%分级加载和卸载工序进行,记录测量值、分析受力变形关系,检查各部位构件受力变化情况.

3.4 各单项加载试验汇总分析

各项预压的结果经过汇总处理即可得Ò

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40;总体挂篮受力变形的关系式,由于没有整体组装存在一定的非弹性变形的缺失,考虑到一般非弹性变形值较小,而且仅在第一次浇筑时最大,所以可在第一次浇筑时适当考虑一定的非弹性变形值量即可.


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4 结束语

五里亭1#大桥主跨为2*120m刚构连续梁,墩身高度56m,位于福建南平市、横跨建溪河,在挂篮加工的同时,就地进行组装分单元进行加载试验,在没有增加任何投入、利用挂篮本身材料和施工设备,完成了挂篮的加载试验.此方法操作简单、受力明确、大大节约了施工成本,并且不受墩身施工进度及场地影响,随时加工随时预压,在预压中发现问题可随时卸载就地处理,运用十分方便.并且在地面完成挂篮加载试验,减少了高空作业带来的不安全因素的影响,提高了安全度.所得数据经五里亭1#大桥在实际施工得到验证,与实际相符.此法为同类结构施工提供了可供借鉴的经验.


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