涪江一桥挂篮预压(荷载试验)实施细则

涪江一桥挂篮预压（荷载试验）实施细则

1．挂篮预压的目的

挂篮预压是连续刚构上部结构施工的最重要工序之一，挂篮预压主要有以下三个目的：

●消除挂篮的非弹性变形，即消除塑性变形，并测量变形值的大小；

●获取挂篮弹性变形值跟荷载之间的线性关系，为箱梁预拱度的设置提供

立模依据，确保主梁成桥后的整体线形及标高符合设计及规范要求；

●验证挂篮的实际承载能力及结构安全性，即实际验证挂篮的锚固系统的

安全性能，主桁的刚度、强度及焊缝质量等是否满足使用要求，吊挂系

统是否安全等。

2．挂篮预压的通常方式

挂篮预压通常有砂袋堆载预压、水箱预压、千斤顶预压三种方式。

2.1砂袋（或钢筋）堆载预压

堆载预压是比较常见的方法，砂袋堆载预压示意图见下：

堆载预压的优点是能够在挂篮底篮、内模架以及翼缘板模板处安放施工荷载，能够很好的模拟实际工况，能够达到最逼真的效果。

砂袋堆载缺点是实际重量不能精确的掌握，出现下雨的情况，砂袋浸水后实际重量增加无法确切掌握荷载值，而且砂袋现场搬运的时间比较长，加载效率低。

如果使用钢筋取代砂袋进行堆载，能很好地避免砂袋堆载的缺点，不过钢筋

一次性需求量较大，对资金是个压力。

2.2水箱（或水袋）预压

水箱（或水袋）预压时，采取在挂篮底模架、内模架及外模架上放置水箱（或水袋），模拟实际施工荷载，通过往水箱（或水袋）内逐步加水的方式进行挂篮预压，加载时应注意箱梁两悬臂端应平衡对称加载。

水箱（水袋）预压的优点是加载和卸载均十分方便，可以在底篮、内外模架上放置水箱（水袋），不但能很好地模拟实际工况，而且对荷载的计算也非常准确。

水箱加载的缺点是因加水量较大，水箱必须做得比较高大，现场整体吊装难度非常大，水箱必须分块安装现场焊接，需要较多的钢板及型钢等材料，水箱现场焊接量大、进度慢。

如果将水箱换成水袋（橡胶袋），则完全克服了水箱的缺点，预压水袋的充水容积最大可达200立方米。

预压水袋（示意图）

2.3千斤顶预压

千斤顶预压主要有两种方式，一是挂篮安装完毕后在承台、墩身或箱梁上设置反力架用千斤顶预压，二是将主桁架采用“背靠背”的方式平放在地面上用千斤顶预压。

千斤顶通过墩身上的反力架预压（示意图）

菱形挂篮主桁“背靠背”千斤顶预拉试验(示意图)

千斤顶预压的优点是避免了上述两种方法的缺点，不受下雨天气的影响，操作工期短，操作方便，劳动强度低，能很方便的消除主桁的非弹性变形并测出主桁的弹性变形规律。

缺点是千斤顶预压只能对挂篮局部施加应力，不能很好地模拟实际工况。

3．本桥挂篮的预压方案

综合以上预压方案的优缺点，本桥挂篮荷载试验分为两部分。

●检验主桁三角架受力状况的千斤顶预拉试验；

●检验挂篮整体受力状况的水袋预压加载试验。

3.1主桁预拉试验

在平整的地面上放置枕木，将三角形挂篮的两片主桁架以“背靠背”的方式水平对称放置在枕木上，在两片桁架的前支点及后锚固点之间设置垫梁（垫梁之间焊接固定），两片三角架的后锚固点用8根（4组，每组2根）φ32 mm 精轧螺纹钢锚死固定，三角架的前吊点处采用15束φ15.24钢绞线对拉，一端固定，一端用500吨千斤顶逐级张拉加载。

张拉前在主桁架的斜拉杆、横杆及立柱上设置应力片。

试验装置如下图所示：

挂篮悬浇时，最重悬浇段为3号段，重约363吨（139.7立方米），挂篮的模板系统（含侧模系统、底篮及底模架系统、内外模系统及附属平台等）按120吨考虑，加载时按最大梁段重量的1.3倍系数考虑（安全储备），则预压荷载值为363×1.3+120=592吨，此荷载由挂篮两片主桁的前端吊挂系统及箱梁已浇段的前端共同承受，故单片主桁张拉时的最大张力为592÷2÷2=148吨，实际加载时按150吨考虑，试验步骤如下：

●将组装好的两片主桁架平放在铺好枕木的地面上，并安装试验装置。

●将锚固端8根φ32mm精轧螺纹钢筋每根施加200KN的张拉力并锚固。

●按荷载每次递增20%的顺序分级张拉主桁前吊点，并测量两前吊点的净

距离，并读出主桁各杆件的应力值。

●千斤顶张拉到1500 KN时，持荷1小时，观察主桁架的变形和焊缝情况。

●按荷载每次递减20%分级放张，并测量放张后两前吊点的净距离，并读

出主桁各杆件的应力值。

此次预拉并放张后，本次工况下主桁的非弹性变形得以消除，然后按照上述方法重新进行一次预拉放张试验，并记录好数据进行整理分析。

需要说明的是，非弹性变形主要是由于不同的边界接触条件引起的，挂篮在箱梁上重新安装以后，边界条件发生了变化，还会产生新的非弹性变形。

3.2水袋预压加载试验

水袋预压荷载试验在1号块及2号块（1号块及2号块一起浇注）施工前完成，预压前应全面检查挂篮的安装质量，包括焊缝、锚固等各个环节，并做好详细的记录，确保预压过程万无一失。

预压时，为方便安装大体积水袋，内侧模及齿形外侧模不安装在挂篮上，内侧模、齿形外侧模、堵头模、附属平台等总重量按60吨计算，加载时荷载按最大梁段重量的1.2倍系数考虑，则预压荷载为363×1.2+60=496吨。

预压水袋分为多个型号，大型水袋放置在底篮的底模架上，中小型水袋放置在内顶模架和翼缘板外模架上。

水袋加载时，要有意识地保证箱梁两悬臂端同步加水，应尽可能地做到对称平衡加载。

加载时按照3号梁段重量（重约363吨）的0%+60、20%+60、40%+60、60%+60、80%+60、100%+60、120%+60进行分级加载。

加载时，应尽可能真实地模拟3号梁段砼浇注时的实际工况，先加载底板水袋（用底板水袋模拟3号块的底板及腹板砼重量，重约273吨），之后同时加载顶板水袋（模拟顶板砼重量，重约55吨）及翼缘板水袋（模拟翼缘板砼重量，两个翼缘板合计重约35吨）。

3号块重量的20%作为超载重量（即73吨），按底板加载其中的75%（即重55吨），顶板加载其中的15%（即11吨），两翼缘板加载其中的10%（即7吨）来考虑。

超载重量在全部模拟重量加载完成后进行。20%超载的目的是作为挂篮施工过程中的安全储备。

加载过程中，如出现焊缝开裂、构件变形、锚固滑移等情况时应立即停止加载，并立即采取恰当的处理措施。

当然，也可考虑以水袋加载为主，辅助部分砂袋加载的方式进行荷载试验。

3.3卸载

卸载由3号梁段重量的120％+60逐步卸载至100%+60、80%+60、60%+60、40%+60、20%+60、0%+60，各阶段均要进行一次观测并做好记录。

箱梁两端卸载要同步进行，保证两悬臂端平衡受力。

4．预压变形观测

4.1观测的主要内容

在需测试的构件上贴上应力、应变片，调试完毕，再开始按分级要求进行加载。测试项目如下：

●挂篮主桁各杆件的应力；

●挂篮吊带应力；

●挂篮的竖向弹性变形挠度曲线。

每级荷载加完后，分别测出挂篮主桁、吊带、后锚、底篮的应力和变形。加载完毕，按相反方向分级卸载，测出挂篮的弹性变形和非弹性变形。

4.2测点位置布置

挂篮前端测点布置：挂篮预压前，在前支点、底模架、内模架以及外模架的前端设置变形测点，两个前支点各设置1个变形测点，底模架、内模架及外模架前端各设置4个测点。

测点布置位置见下图（未示前支点测点）：

应力测点布置：在吊带上、主桁斜拉杆及主桁立柱的腹板位置。

4.3观测方法

应变观测：采用静态电阻应变仪与笔记本电脑构成应变连续采集观测系统。

挂篮前端变形观测：在0号块顶面埋设钢筋头作为后视点（可多埋几个作为备用点），用水准仪进行观测。内模架及外模架测点可直接立塔尺读数，底模架测点水准仪无法直接观测，需转点测量。

测点位置设置好后，应用油漆做好标记，每次观测塔尺都立在该位置处。

4.4观测周期

从3号梁段重量的0%+60加载开始，直到20%+60、40%+60、60%+60、80%+60、100%+60、120%+60，每加载20%都观测一次，并在底腹板模拟重量加载完成、顶板及翼缘板模拟重量加载完成、20%的超载完成后各进行一次观测。

加载至3号梁段重量的120％+60吨后，按每6 小时进行一次观测，荷载试

验总持荷时间不少于36小时，当最终前后几次的变形值不超过2mm 即可卸载。

4.5观测数据处理

挂篮荷载试验数据应包含以下内容：

●测点布置位置图；

●不同测点的荷载值与变形量汇总表；

●得出的荷载与形变曲线

●数据分析，得出结论

4.6观测注意事项

●观测应使用同一套仪器，包括同一套水准仪塔尺等，观测仪器应事先标

定正确；

●每套仪器的操作人员应固定；

●应事先制作好观测表格，并做好观测记录；

●应经常对比观测数据，如对观测结果有所怀疑时，应找出原因重新观测。5．本桥挂篮预压变形的理论计算