赤喀客专大跨连续梁挂篮反力架预压施工探讨

续冠逸

（中铁十八局集团第二工程有限公司， 河北 唐山064000 ）

在大跨度高大桥墩连续梁施工中，连续梁挂篮是否安全至关重要。在悬臂浇筑混凝土结构施工前，必须对连续梁挂篮开展预压试验，从而检验其变形值、安全可靠性及其承载能力，如此获得弹性及非弹性变形数据，才能有针对性地采取相应措施[1]。如在各种支架和模版安装后，应全面检查安装质量,并按设计荷载做载重试验,采取预压方法消除拼装间隙和地基沉降等，消除非弹性变形影响，及时修正立模底标高，从而及时为后续使用提供可靠的技术参数。

针对本工程菱形连续梁挂篮的结构形式及环境资源条件等特点，综合考虑材料的性能、预压技术、经济成本，创新性研究出一种具有良好效果的连续梁挂篮千斤顶反力架预压施工工艺[2]。实践证明，该施工技术不仅能很好地模拟连续梁挂篮的受力情况，还能合理调配现场、合理利用资源，具有节省施工设备、效率高、工期短、安全可靠等优点。当连续梁挂篮出现变形过大或异常情况时，能够及时进行卸载，从而避免安全事故的发生，助力项目提质增效[3]。

赤喀客专某特大桥连续梁结构为三跨（80+144+80m）预应力混凝土，截面形式为单箱单室连续箱梁，采用连续梁挂篮悬浇施工工艺。桥梁长1235m，大桥墩身高11～30m，连续梁底是1.8次抛物线，箱梁底宽6m，箱梁顶宽10m,顶板结构厚度40cm，底板结构厚度40～80cm。对每段配置2套连续梁挂篮外，采用落地钢管支架对箱梁0#块进行现浇，梁体结构中，重量最大的节段混凝土方量达到60m3,重量约150t,每副连续梁挂篮采用千斤顶反力架对称预压方法进行施工。

1 千斤顶反力架预压技术

千斤顶反力架预压技术比较成熟，是一种采用液压千斤顶预压技术，对悬浇浇筑施工的连续梁挂篮进行预压的一种施工方法，主要采用的设备是反力架及液压千斤顶。具体做法为：在已浇筑完成的箱梁梁体上，先把反力架固定好，在安装完成连续梁挂篮及箱梁底部模板后再将液压千斤顶放在底部模板和反力架的中间位置。通过控制液压千斤顶压力，向下压箱梁底部模板，然后向上拉连续梁挂篮吊杆。模拟连续梁挂篮实际受力状况，得出连续梁挂篮各部位变形数据，从而有针对性地采取有效措施，尽最大可能消除非弹性变形影响，及时修正连续梁的立模底标高，实现连续梁挂篮预压，确保施工顺利推进[4]。

2 千斤顶反力架设计

图1 千斤顶反力架预压结构剖面（单位：cm）

图2 千斤顶反力架预压正视状貌（单位：cm）

图3 连续梁预压点示意（单位：cm）

图4 连续梁挠度测点布置（单位：cm）

千斤顶反力架预压技术是采用液压千斤顶进行加载，把反力架安装在已浇筑完成的梁体块上面，在连续梁挂篮的底部模板安装好千斤顶，对悬臂浇筑段的连续梁挂篮进行预压[5]。将2根I56工字钢加工而成的三脚架作为反力架预压的反力点，并将其与预埋在梁体上的钢板焊接好，与箱梁一道形成一个整体受力体。为避免在加载试验中梁体出现开裂破碎等意外，在预埋的工字钢和钢板的梁体全断面范围内，另外再增设三层Φl6@10×l0cm防裂钢筋网片至梁体中（如图1～2所示）。同一个主墩的两个连续梁挂篮预压施工必须对称进行，避免墩柱因受力不均而产生变形。每个连续梁挂篮专门设置四个预压点（如图3～4所示）。

3 千斤顶反力架的预压施工工艺

3.1 计算荷载

计算荷载时，在赤喀桥连续梁挂篮底部模板上进行的千斤顶反力架预压荷载不计入总荷载，梁体结构自重荷载、机械施工冲击荷载、模板机械设备、施工人员、支架自重荷载等组成主要荷载。

（1）荷载q1是梁体混凝土自重荷载，梁体结构重量最大段为150t（60m3混凝土），宽10m、长3.5m，荷载分项系数取1.2，由此q1=150×9.8×1.2=1764kN；（2）荷载q2为施工人员、机械设备等自重，根据1.5kN/m2计算，荷载分项系数可选取1.4，由此 q2=1.5×3.5×10×1.4=73.5kN；（3）荷载 q3是机械施工的冲击荷载，依据2.0kN/m2计算，荷载分项系数可取1.4，由此q3=2.0×3.5×10×1.4=98kN；（4）荷载q4是模板和支架自重荷载，模板及支架自重约44.4吨，荷载分项系数为1.2,由此q4=44.4×9.8×1.2=522.14kN。

由此计算出总预压荷载为Q=q1+q2+q3+q4=l764+73.5+98+522.14=2457.64kN。

3.2 测量的监控

3.2.1 变形测点布置

要取得前、后托梁及连续梁挂篮悬臂端的挠度值需借助预压试验[6]。技术人员在每侧连续梁挂篮共布置15个测点以便准确得到连续梁挂篮的变形值。具体分布为：2个位于左、右主桁架后锚点，5个位于横梁，4个位于主桁架前端，2个位于支点，2个位于底模处左、右布置点。通过预压试验及时收集、整理观测数据，并进行验算、分析、处理，依据同步数据，详细绘制出连续梁挂篮试验荷载和挠度的对应关系曲线图，以此作为连续梁挂篮悬臂浇筑施工底模标高控制的重要参考依据。

3.2.2 外观检查测点

加载试验中，技术人员要对连续梁挂篮关键部位的受力情况进行严密观测，主要观察连续梁挂篮受力杆件有无因刚度不足造成变形、焊缝有无脱焊或焊缝开裂、连接插梢有无松动等异常现象发生。

3.3 预压施工方法

把千斤顶安装在连续梁挂篮底部模板的前下横梁上，模拟最大现浇梁段施工荷载的分布情况后进行分级加载。主要目的为控制加载速度，以便技术人员观测连续梁挂篮变形随荷载变化的状况及发现规律，提高试验质量，确保试验安全。

连续梁挂篮预压试验按0 kN—2016 kN—2650 kN—3175 kN—2650 kN—2016 kN—1058 kN—0 kN顺序进行分级加载，相关人员观测桁架连接节点有无变形，连续梁挂篮底模与横梁的沉降值；加载时，每次加载完成后1h，测量连续梁挂篮的变形值；当加载全部完成后，每隔1小时对所有测点的变形值测量一次。以此类推，连续进行预压4小时后，如果最后测量时段的两次变形值差小于2毫米，就可不再进行预压试验。预压完成后，如果分析观测数据正常，即可拆除反力架，然后按照分级加载的相同重量，逐级卸载，并测量各级卸载后的变形值。反力架质量控制标准和预压加载分级见表1、表2。

4 预压变形数据分析

通过对分级加载预压试验的记录数据进行详细分析，得出赤喀客专某特大桥连续梁挂篮变形量和荷载的线形关系，在设置挂篮的预拱度时，可提供数据支撑。连续梁挂篮预压试验原始数据见表3。技术人员取底模处左、右布置2个点，在4个主桁架前端、2个后锚点处进行测点数据分析，线性回归方程Linear Fit:y=a+bx, Coefficient Data:a=-19.074248，b=30.0706421，y=-19.074248+30.0706421x。通过详细分析该桥连续梁挂篮主桁预压变形观测计算结果（见表4），可发现荷载与主桁连续梁挂篮变形呈直线关系。

表1 连续梁挂篮预压加载分级

表2 连续梁反力架的质量控制要求和规范

表3 连续梁挂篮主桁预压变形观测计算分析

5 结论与建议

采用千斤顶反力架预压方式对大桥连续梁挂篮进行预压证明的方法非常适用预应力混凝土连续箱梁连续梁挂篮的预压。由此得出以下结论：

（1）千斤顶反力架预压施工技术与传统水箱法、砂袋法相比不仅工序少，且施工简单方便、加载卸载速度快、节约施工时间、降低成本、安全高效。此外其数据直观，可形象模拟出大桥连续梁挂篮的实际受力状况，从而得出相关受力变形参数，使连续梁挂篮施工有数据支撑。（2）通过对连续梁挂篮预压数据进行技术分析，可得连续梁挂篮底模预留沉降值，若其适当且准确，连续箱梁线性平滑顺畅，可很好指导连续梁挂篮的实际施工。（3）施工技术人员依据详细计算，科学制定加载试验方案，精心设计出反力架的结构形式，顺利完成连续梁挂篮预压，很好地验证了连续梁挂篮的安全性、可操作性；通过实践检验，明晰了挠度变形值与荷载的对应关系，对非弹性变形进行了有效消除，获得了底部模板标高的控制数据，效果良好。（4）连续梁挂篮在被循环使用过程中，由于轨道变形或支垫不牢固，易造成非弹性变形。施工人员在正常使用时应估计其一定的的下沉量，一般可考虑5mm的下沉值，即立模标高抬高5mm，然后利用回归方程y=30.0706421x-19.07424计算出连续梁挂篮前端挠度变形值。⑸连续梁挂篮结构受力很明确，更方便掌控对荷载加载。

表4 连续梁挂篮预压观测原始数据