连续梁悬浇挂篮的设计与预压施工

（新疆路桥北疆工程建设有限公司，新疆 昌吉 831100）

国道219线和布克赛尔至塔城阿拉山口公路扩容工程上的一座主跨200m的预应力连续刚构桥，桥梁全长2048.59m，中心里程DK062+904.665。

在该桥中，38#～41#墩处设一联（64+116+64）m连续梁，该连续梁跨越大广高速公路（大广高速为双向四车道），高速公路与线路夹角为142.15°，正宽26m。该连续梁1#～15#段及中跨合龙段采用挂篮悬臂灌注法施工。

一、挂篮设计

国道219线和布克赛尔至塔城至阿拉山口专线（64+116+64）m跨连续梁，0#块段采用支架（托架）浇筑，总长13m，满足挂篮安装条件，1#～15＃采用挂篮悬浇。箱梁根部梁高8.9m，顶板厚48cm，底板厚度50cm～93.5cm，腹板厚度50cm～105cm，箱梁高度按二次抛物线变化；箱梁梁面横向宽度12.6m，翼缘板宽2.8m。箱梁1#～6#节段为3m，1#节段重217.3t，7#～13#节段为3.5m，7#节段重188.15t，14#～15#节段为4m，14#节段重155.5t。

挂篮主桁架为菱形架式结构，每套挂篮由2组（4榀）主桁架组成，主桁架分别布置于箱梁腹板处，挂篮主桁架的中心间距为6.34m。底模前下横梁吊杆为5根吊带，后下横梁分别锚固在顶板和底板上，顶板上2根吊带，底板4根精轧螺纹，内、外模滑行梁吊杆均采用φ32精轧螺纹钢。挂篮结构布置如图1所示。

图1 挂篮立面布置图

（一） 采用的材料及计算控制指标

相对位移容许值：悬臂部分l/200，简支部分l/400。16Mn钢：[σw]＝310MPa；[τ]＝180MPa。

该方案主桁采用组焊件2[40a，A3剪刀撑、后锚平联采用组焊件[20，竖向平联采用组焊件2[14，横梁采用组焊件2HN400，均采用16Mn钢。

吊杆、后锚杆采用PSB785直径φ32，抗拉强度大于785MPa，容许拉力为631kN。

荷载：钢材自重为7.85×10kN/m3；钢筋混凝土自重为26kN/m3；模板及模板支撑架荷载为2.9kN/m2。

施工人员及设备荷载取1.0kN/m2，水平模板的混凝土振捣荷载取2kN/m2，总计3kN/m2。

荷载组合中，强度计算为基本组合，刚度计算为标准组合。

（二）计算模型

采用Midas civil有限元分析软件对挂篮进行建模分析，吊杆及后锚杆固结。计算模型如图2所示。

图2 挂篮计算模型

（三）结构计算

1.结构计算

计算结果表明如表1所示，底篮平台、前上横梁、桁架及主桁系统组合应力均满足要求。

表1 强度计算结果

图3 主桁系统位移图

如图3所示，主桁系统位相对位移为12/5300＜[f/l]=1/400，满足要求。

2.主桁抗倾覆稳定性计算

根据计算结果，主纵梁后锚在浇注时主桁架后锚力P1＝1008.2kN，由电算模型可知：倾覆力P=886.4kN倾覆弯矩M=P×L=886.4×5.3=4697.9kN.m

后锚共设4根Φ 3 2精轧螺纹筋，其抗力达到P 1′=4×6 3 1=2 5 2 4 k N抗倾覆弯矩M1=P1′×L1=2524×4.5=11358kN.m

抗倾覆系数为K=M1/M=2.4＞2，满足规范要求。

二、挂篮预压

挂篮安装完毕，需进行预压和静载试验。

试验加载过程须模拟挂篮施工过程的受力情况，采用砂袋作为加载材料，按1.2倍的最重梁段自重及施工荷载进行加载，荷载为三级加载（按设计的60%、100%、120%）。根据设计图纸，该连续梁悬浇节段最重1#段，该梁段混凝凝土方量81.903m3，重量为212.95t，人员机具及混凝土振捣、倾倒施工荷载28.67t，挂篮内模重量5t，施工荷载总计246.62t，乘以系数1.2，加载重量为295.944t。

挂篮预压按荷载分布情况对称预压，每级加载应测量变形和主要构件的应力。观测点的布置：挂篮预压观测点共布置24个点。即在上前横梁上布置3个观测点，观测点1、3布置在主梁和前横梁的交点处，观测点2布置在前横梁的中点处，观测主梁和上前横梁的变形；观测点4、5、6布置在腹板处底前横梁上模板外侧及中点位置，观测点7、8布置在腹板处底后横梁上模板外侧，观测点5布置在底前横梁中点处，观测点4、5、6、7、8主要观测底篮的下沉；观测点9、10布置在立柱处中横梁上，主要观测前支点的下沉；观测点11、12布置在挂篮后锚位置，观测锚杆的变形。

通过加载预压的施工过程监测发现，桁架及主桁系统的最大位移量分别为1.3mm和14mm，与模型计算结果相近，满足设计及施工要求。

三、结语

国道219线和布克赛尔高速特大桥（64+116+64）m连续梁悬灌浇筑采用挂篮法施工。本文通过Midas civil有限元软件对该模型施加连续梁最大节段混凝土重量进行建模分析计算，计算结果表明各杆件均满足计算要求。同时通过加载预压的施工过程监测发现，桁架及主桁系统的最大位移量分别为1.3mm和14mm，与模型计算结果相近，满足设计及施工要求。