预应力连续刚构桥挂篮施工有限元模型建立与施工控制

赵明

摘 要：文章以L高速公路连续刚构桥为例，分析模拟了桥梁挂篮的荷载特点和荷载传递体系，并使用Midas/civil软件，对桥梁各构件按梁单元进行模拟计算，同时对篮施工控制进行分析。

关键词：连续刚构桥；Midas/civil；挂篮

中图分类号：U448.23 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）18-0055-02

Abstract： Taking the continuous rigid frame bridge of L expressway as an example， this paper analyzes and simulates the load characteristics and load transfer system of the bridge hanging basket， and uses Midas/civil software to simulate and calculate each component of the bridge according to the beam element； at the same time， the construction control of the basket is analyzed.

Keywords： continuous rigid frame bridge； Midas/civil； hanging basket

1 项目概况

L桥的主桥部分属于混凝土连续刚构结构，其截面属于变截面单箱单室。梁高8.48m，腹板以及悬臂端部底板厚度分别为1m、0.948m；跨中梁底板厚度、腹板厚度、高度分别为0.5m、0.5m、4.9m，梁高及底板厚按二次抛物线变化。

L桥施工采用菱形挂篮，构成部分为方形截面的杆件，使用门架连接主桁片，用斜撑将上弦杆之间加固。双I40b槽钢构成其前横梁以及底篮的前后托梁，项梁腹板每隔0.225m设置一工字钢，共计10根，底板位置每隔0.75m设置一根，共设置5根。

2 挂篮的荷载特点和荷载传递体系

由于L桥的悬浇段属于箱梁，横向分布并不均匀。因此进行浇筑作业时，挂篮会受到静荷载以及可变荷载影响，可变荷载为施工员、运输机械、砼振捣时产生的荷载。静荷载则为挂篮、模板、新浇砼自重以及临时实在所产生的荷载作用。

外滑梁承担承受了箱梁翼缘板的荷载，内滑梁承担承受了顶板的荷载，底托纵梁设置于低篮前后托梁上，承担了底板以及腹板荷载。底篮后托梁锚、内外滑梁的的一端在已浇筑的梁体固定；前托的另一端则是使用吊杆在前横梁位置悬挂，进而能够作用于挂篮主桁上。

3 挂篮施工有限元模型的建立与计算结果

3.1 构建有限元模型

利用Midas/civil对桥梁的全部构建进行模拟，单位为梁，重点研究悬臂最重段1#，进行有限元模型的构建，见图1。

（1）施加荷载

通过计算得到相应结果，运用于所建模型中，见图2。

（2）施加约束

支承模拟：

主桁后支点采用固定铰支座进行模拟，挂篮在进行行走时，则采用滑动铰支座模拟其前支点，并对其横向位移进行约束；悬吊系统采用固定端全约束进行模拟。

3.2 变形计算

由于悬吊系统的特点，挂篮各个构件变形都能对其造成一定影响，包括主桁架、吊杆等变形，在进行施工作业时，特别要注意前下横梁的纵向位移，通过计算分析，能够了解其最大位置达到21.4毫米。符合挂篮的施工规范。

4 挂篮施工控制

4.1 挂篮预压

挂篮预压，分为三个加载等级，分别为0至60%、60-100%、100%-120%。每一级加载20分钟，在完成加载时，对掛篮高程以及变形值进行测量。在预压作业时，各侧挂篮在掉点等位置设置6个监测点，前上横梁与底托前横梁分别设置3个。

预压数据见表1，通过超载预压的方式，能够避免存在的非弹性变形，从而得到弹性变形量为22.54mm。利用数据分析能够获取各个节段在混凝土作用下产生的变形。

4.2 挂篮施工安全控制

（1）挂篮在进行拼装时，两个主桁需要对称施工，应确保各个构件能够具备安全性。在安装完成时，要对锚固、吊挂系统等进行检查。同时对挂篮进行预压，在挂篮拆除过程中，也要确保对称作业。

（2）挂篮在行走作业时，主桁进行需要尽量平缓，保证上横梁的调平不出现任何偏转现象，吊杆铅直、不弯折，并和走行轨道处于一个标高，使得挂篮主桁间的横联不出现破坏现象。同时模板前端采用φ32精扎螺纹钢筋吊杆承重，可将其与前上横梁上吊杆连接，在保证其安全性后才能进行前移。同时走行过程中不能彻底松开后锚点，需要随着挂篮前移而移动，保证安全性。

（3）在浇筑砼之前，需要对挂篮的锚固系统、限位装置、吊篮位置进行全方位检查。在梁段浇筑过程中，砼的浇筑需要均匀，确保挂篮受力不会出现不均匀显现，有问题必须第一时间进行处理，保证施工期间不出现任何质量及安全事故。

（4）在进行预应力张拉作业前，要对其设备进行检查，确保其满足施工的安全条件，在张拉过程中，保证信号畅通，禁止千斤顶前后站人，在完成作业后，退销时进行一定安全保障措施，从而确保施工安全。

参考文献：

[1]葛俊颖.桥梁工程（上）[M].北京：中国铁道出版社，2011.

[2]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]徐炳法，刘俊.苏通大桥辅桥大跨度连续刚构施工[J].桥梁建设，2007（S2）：28-30.

[4]贾中涛.悬臂施工挂篮空间应力分析[D].东北林业大学，2013.

[5]冉启智.桥梁悬臂浇筑施工过程中挂篮模板适用性研究[D].江苏科技大学，2012.

[6]张晓鹏.钱江五桥悬臂挂篮施工控制技术研究[D].吉林大学，2012.

[7]王志坚.悬臂挂篮技术在桥梁施工中的应用[J].交通世界，2016（03）.