挂篮预压方法探析

杨志超

中国铁建大桥工程局集团

挂篮预压方法探析

杨志超

中国铁建大桥工程局集团

根据梯子峪特大桥悬臂浇筑挂蓝施工实际情况，提出千斤顶预压方法，从设计、构造、预埋、安装、操着等多方面介绍其施工技术，与传统沙袋预压相对比，体现其诸多优点，以供类似工程应用。

挂篮 液压预压 预埋

1 工程简介

梯子峪大桥为北京兴延高速公路重点工程之一，梯该桥主墩高50余米，主跨梁部为81+152+81m悬臂浇筑变截面预应力混凝土连续刚构桥，采用挂篮悬臂浇筑施工。施工特点：墩身高、跨度大、节段多、工期长、悬浇施工工序繁杂。悬臂段为4×3.5m+9×4.0m+4×4.5m对称梁段结构，最大梁重285.3t。规范规定新挂篮在初次使用之前必须预压。预压的目的主要是检查挂篮加工质量和设计性能，验证挂篮的可靠性和消除其非弹性变形，同时测出挂篮在不同荷载下的实际变形值，为设置箱梁预拱度提供依据，以便修正立模标高。该桥预压考虑1.2倍安全系数，加载342.36t。

2 挂篮预压方法的选择

挂篮悬浇法施工的关键是挂篮。挂篮的预压是必不可少的施工步骤，目前，挂篮预压的方法主要袋装砂预压、水箱加水预压、围水预压。

2.1 沙袋预压

将沙袋同步均匀的布置在两端挂篮的底板上，以此来模拟砼的重量进行预压。该方法操作简单、容易实现、比较经济，但工期长(一般4-7天)，花费劳力多，堆放高度高，施工不安全，预压精度差，不能很好的完全模拟挂篮实际受力状态。

2.2 水箱加水预压

利用钢护筒加工成水桶(或水箱)，将水桶挂在挂蓝前横梁和底板上灌水进行预压。水桶可提前加工好，预压进度较快，预压过程人员远离操着区，较为安全，但所需焊工等劳力多，钢材多，不经济，难以模拟挂篮实际受力状态。

2.3 围水预压

利用挡板将挂篮前后端封闭好，在空腔内用彩条布围好，灌水进行预压。所需操着人员少，施工较为安全，但加工、安装、加固挡板所需时间长，所需材料多、不经济，挡板加固不好或彩条布漏水容易预压失败，不能模拟挂篮实际受力状态。

2.4 千斤顶预压

提前在0#块混凝土中预埋构件，在已浇筑梁端上设置反力架，利用张拉油顶对挂篮前端进行加载预压，满足了各种悬浇挂篮预压的需要，还能更好地模拟悬浇挂篮的实际受力情况。该方法操作人员少，时间短，数据准确，挂篮受力明确，容易控制预压荷载，安全性高，且预压设施简单，省时省力，费用相对较低。

结合本工程重难点及各方法比较，使用液压千斤顶对挂篮进行预压作业。在具体实施中应根据现场情况，配备能满足本工程施工的技术力量和机械设备的投入，做到合理安排、灵活调动和穿插流水作业。

3 液压千斤顶预压工艺

液压千斤顶预压技术对悬浇挂篮进行预压的方法，主要实施设备是反力架和液压千斤顶。具体实施过程：首先将反力架固定在已浇筑的箱梁体上，待悬浇挂篮和箱梁底模安装结束后，再将液压油顶置于反力架与底模的预留空间内。利用控制液压油顶压力，下压底模，上拉吊杆，模拟挂篮实际受力，从而测量出挂篮各部位的变形参数，以达到挂篮预压的目的。

3.1 材料设备介绍

一只挂篮预压需液压油顶两台(可用张拉纵向预应力钢绞线千斤顶)，反力架一套，用型钢焊接而成，反力架预埋件应根据设计计算确定其尺寸和数量。

3.2 劳动力及设备投入计划

反力架安装需焊工4人，塔吊或吊车一台，电焊机2台。

3.3 施工工艺流程

图3.1 千斤顶预压施工工艺流程图

图3.2 液压千斤顶预压示意图

3.3.1 准备工作

对所有连接部位进行常规检查，对受力较大的部位进行详细的检查。预压加载前应对施工人员进行交底及设备的提前检查和调试。

3.3.2 分级预压

试压方法：利用张拉油顶对挂篮前端进行加载预压。具体的试压方法是在每只挂篮底模的前下横梁上安装2只液压油顶，根据设计预压力，通过张拉油顶，对挂篮进行分级加载或卸载，同时测出其相应的变形值。

3.3.3 测量监控

变形及变位观测的主要项目包括主桁前、后支点的沉降，及前吊点的变形挠度；前吊杆的伸长量；挂篮前下横梁顶面测点标高测量；挂篮主桁前倾位移观测等。

3.3.4 预压试验注意事项

严格按分级加载的方法进行预压试验，每级加载应做到缓慢、平稳、准确，以保证结构的安全和试验成果的准确性。

挂篮预压试验应连续进行，并做到加载级距和间歇时间均匀，以提高试验成果的准确性。另外，为使卸载后的结构变形得到充分恢复，其空载持续时间应≥30min，同时应观测卸载后的变形恢复情况和残余变形值。

4、效益分析（见表1）

表1 挂篮千斤顶预压和沙袋预压工期、费用对比表

兴延高速公路梯子峪大桥主桥箱梁为单箱单室断面，箱梁顶板宽17.5m，底板宽度10m。为了对挂篮强度、刚度和稳定性进行评价，验证挂篮的安全性，并获取挂篮在荷载作用下的变形数据及规律。需对挂篮进行预压试压。根据工期要求4个主墩共采用4套挂篮施工，4套挂篮结构完全相同，结合现场的实际进度，挂篮预压选择施工进度最快的1#墩右幅挂篮。其它3套参照该套挂篮的预压数据。上部结构悬浇共17个梁段，其中1#段重量最大，为285.3t。考虑施工荷载及安全系数1.2.模拟加载力p=285.3*1.2=342.36t。试验荷载按0-20%-40%-60%-80%-100%-120%逐级加载，每级持载时间20分钟，以测点变形数据趋于稳定为原则。由于千斤顶易于操着加载，整个预压过程耗时较短，与沙袋预压相比一套挂篮节约工期5天，节省费用8万余元。

根据挂篮的预压观测数据分析，得出了挂篮底模的预留沉降值，指导挂篮的实际施工。通过施工实践证明，预留沉降值适当而准确。

综上所述，采用液压千斤顶反力架的加载方法进行挂篮预压试验，相对于传统沙袋堆载、水箱预压等方法，第一大大缩短了试验工期，保证了试验数据免受环境影响；第二减少了工人工作量，因无需像传统加载方法需对称加载，大大减少了试验成本。第三安全性高，预压载荷是通过油顶油泵控制，挂篮出现异常时，可以快速卸载，避免发生安全事故。第四是数据准确，本工法可以重复多次预压，是堆载法预压法难以做到的，从而保证了试验数据的质量。因此建议该方法作为工程试验新方法予以推广。

[1]桥梁悬臂施工挂篮预压试验方法研究， 华南理工大学交通学院，广州510640

[2]悬浇挂篮液压预压施工工法JTEG-02-2007，李善超，巩艳国