红岭高架桥挂篮预压试验方案

1、红岭高架桥挂篮承载力试验方案及性能分析吴 迪（龙建路桥股份有限公司第五工程处）红岭高架桥位于牡丹江市镜泊湖附近，桥长549.56m,上部构造为75+130+130+130+75米预应力混凝土连续刚构箱梁，下部为双薄壁墩、肋板式桥台，天然扩大基础。主墩身高度为49米，目前是东三省已建同类桥型中墩身高度最大的桥梁，该桥采用挂篮悬臂施工方法，挂篮的承载能力和变形性能是保证桥梁施工安全和线形控制的关键。因此，为确保挂篮的承载能力和变形性能达到要求，需进行挂篮的承载力实验。一、挂篮承载能力计算1、挂篮前端受力的确定挂篮采用三角挂篮，主构架采用工字钢主梁、槽钢立柱，由于拉带采用预应力钢筋，主构架重量比较轻

2、（6.868吨），安装比较容易，挂篮实际承重列表如下：挂篮自重（T）最大浇筑段（T）模板（T）底模系（T）托梁（T）滑梁（T）总计悬浇重（T）27.868165.98.5552.5186.9根据实际挂篮作用分析，每单片挂篮前端只承担全部悬浇作用力的1/4，即186.9/4= 47T，试验采用1.6倍的安全系数，最大加载力为1.6×47= 75.2T，实际采用P=75T。2、挂篮变形及应力计算下图为挂篮的计算图式。拟采用逐级加载，荷载分级为15T、30T、45T、55T，65T，70T，75T，各级荷载作用下，挂篮的变形和应力计算结果如下表：类别构件截面位置各级荷载（T）1530455

3、5657075变形(mm)横梁前端竖向变形7.4 14.8 22.2 27.1 32.1 34.5 37.0 立柱顶端纵向变形2.2 4.4 6.6 8.1 9.5 10.3 11.0 应力(MPa)横梁2节点左截面上缘-9.5 -19.0 -28.5 -34.8 -41.2 -44.3 -47.5 下缘22.9 45.8 68.7 84.0 99.2 106.9 114.5 2节点右截面上缘-12.3 -24.6 -36.9 -45.1 -53.3 -57.4 -61.5 下缘25.7 51.4 77.1 94.2 111.4 119.9 128.5 3节点左截面上缘-14.4 -28.8

4、-43.2 -52.8 -62.4 -67.2 -72.0 下缘27.6 55.2 82.8 101.2 119.6 128.8 138.0 3节点右截面上缘6.2 12.4 18.6 22.7 26.9 28.9 31.0 下缘7.0 14.0 21.0 25.7 30.3 32.7 35.0 4节点左截面上缘-0.4 -0.8 -1.2 -1.5 -1.7 -1.9 -2.0 下缘0.4 0.8 1.2 1.5 1.7 1.9 2.0 立柱5节点前端22.2 44.4 66.6 81.4 96.2 103.6 111.0 后端22.1 44.2 66.3 81.0 95.8 103.1 1

5、10.5 3节点前端27.4 54.8 82.2 100.5 118.7 127.9 137.0 后端17.0 34.0 51.0 62.3 73.7 79.3 85.0 拉杆前拉杆-51.1 -102.2 -153.3 -187.4 -221.4 -238.5 -255.5 后拉杆-45.4 -90.8 -136.2 -166.5 -196.7 -211.9 -227.0 二、 试验方法1、试验平面布置将两片挂篮主构架对放在平整的地面上，采用千斤顶对挂篮前端施加预压力，模拟挂篮承受的悬浇重量。同时，采用精轧螺纹钢筋将后锚点固定（加载时在后锚点产生的最大拉力为P2=1225.4×1.

6、5=1800kN）。采用钢梁作为前支点和后锚点。两片挂篮的间距为40cm。试验平面布置图如下：为防止加载时挂篮产生出平面的变形，在横梁和立柱上，需设置一定的压重。2、各控制点的位置和测量内容3、拟用设备千斤顶、应变计、百分表、游标卡尺、垫片、压重等。三、加载方案1、挂篮预压，以消除其塑性变形为消除挂篮结构的塑性变形，首先对挂篮加载15T，读取各控制点的变形、应变，持续一段时间后，卸载，再次读取各控制点的变形、应变，并计算其残余变形。以上加载、卸载重复三次。2、承载力试验按上述各加载级别逐级加载并记录数据。每级加载时间为10分钟。加载时，若出现下列情况之一，均应停止加载，查明原因后，方可继续：（

7、1） 各控制点的变形、应变与理论计算值明显不符；（2） 挂篮各构件的焊接出现裂缝；（3） 挂篮发生明显的非弹性变形；（4） 挂篮产生出平面的变形。3、加载前注意事项1、实验前焊接点检查：焊接总体质量较好，个别位置在试验前进行了补强。2、前后拉杆在实验前没有完全拉紧致使精轧螺纹钢筋有一定的松弛。 3、后锚点锚固紧密程度没有完全达到方案的要求。4、为防止挂篮产生非平面的翘曲变形，在主梁和立柱上设置了压重。四、试验数据结果红岭高架桥挂篮试验在上述方案的指导下进行，并取得了成功。虽与试验方案出现一些可预见性出入，但均在可控制的范围内。根据现场试验得到实测数据如下：挂篮试验控制点应变数据（主要控制点数据

8、）说明主要控制点应变实测数据荷载等级初始15T30T45T55T65T70T卸载A挂篮梁2节点右截面227322572235222322182213221222863节点右截面27592735271026812672266526632775立柱3节点前端287428852885284428302829282028743节点后端16301613158615601543153915301624B挂篮梁2节点右截面203820141991197919761975197420873节点右截面32613225317931643162316231583342立柱3节点前端25662541249224432

9、4202395237025503节点后端530519494472464454446530挂篮试验主要控制点应力计算数据说明应力控制点试验计算数据荷载等级15T30T45T55T65T70T卸载A挂篮梁2节点右截面3.27.610111212.2-2.63节点右截面4.89.815.617.418.819.2-3.2立柱3节点前端-2.2-2.268.8910.803节点后端3.48.81417.418.2201.2B挂篮梁2节点右截面4.89.411.812.412.612.8-9.83节点右截面7.216.419.419.819.820.6-16.2立柱3节点前端514.824.629.23

10、4.239.23.23节点后端2.27.211.613.215.216.80控制点应力理论计算数据说明应力控制点理论计算数据荷载等级15T30T45T55T65T70TA挂篮梁2节点右截面25.751.477.194.2111.4119.93节点右截面27.655.282.8101.2119.6128.8立柱3节点前端27.454.882.2100.5118.7127.93节点后端17345162.373.779.3B挂篮梁2节点右截面25.751.477.194.2111.4119.93节点右截面27.655.282.8101.2119.6128.8立柱3节点前端27.454.882.210

11、0.5118.7127.93节点后端17345162.373.779.3挂篮试验变形数据变形原始数据说明未加载15T30T卸载15T30T45T55T65T70T卸载前吊点A B挂篮相对位移91.380.768.183.874.667.355.650.144.039.480.9单挂篮相对位移0.010.623.27.59.216.528.233.739.844.42.9立柱顶点A 挂篮0.03.16.10.02.54.04.25.16.78.40.0B 挂篮0.03.57.00.03.24.16.07.07.98.50.0挂篮变形理论数据理论变形值（mm）类别构件截面位置各级荷载（T）1530

12、45556570变形横梁前端竖向变形7.414.822.227.132.134.5(mm)立柱顶端纵向变形2.24.46.68.19.510.3 五、结果分析1、强度分析（应变、应力）应用实测应变数据计算应力值，结果与理论值产生偏差，且均小于理论值，产生偏差的主要原因是实际试验与方案模型有偏差：1) 挂篮主梁及立柱均采用补强措施（采用0.5cm钢板均匀分布并焊接在钢梁上下表面、立柱底端采用0.5cm钢板作为斜支撑以补强立柱底端刚度等）,因此挂篮结构的实际刚度要比理论模型的刚度大，这是产生偏差的主要原因。2) 应变计粘贴位置在实际挂篮的结构条件下没能与方案中控制点位置完全吻合，但偏差较小。3)

13、为防止挂篮产生非平面的变形而设置了压重，这会使挂篮与下部支撑结构之间产生一定的摩阻力，在一定程度上会影响挂篮的整体刚度，从而产生偏差。2、变形分析挂篮塑性变形值为：7.5-2.9=4.6mm 对比实测数据与理论数据可见，实测挠度数据与理论计算挠度有一定的偏差，其原因同样应从实际试验与方案模型的偏差方面分析：1) 主梁前吊点：实测挠度数据比理论计算挠度偏大，其原因如下：（1）在方案模型中后锚点采用精轧螺纹钢筋严格锚固紧密以保证后锚点在主梁前端加载情况下不产生挠度值；具体试验中，后锚点由于一些非理想化的干扰因素使其不可能严格锚固紧密，从而使主梁前吊点产生一定的挠度值。（2）在3号点位即挂篮的前支点处，模型采用钢梁作为前支点并与主梁紧密接触，具体试验并未与方案达到完全一致，在前吊点施加荷载时，前支点处会产生较小位移，因而也将导致前吊点挠度增加。2) 立柱顶点： 实测值略小于理论值，分析原因为：上述实际立柱钢梁采用的补强焊接钢板导致刚度增加，立柱提高了抗弯刚度，这使得立柱顶点挠度变小。同时，主梁抗弯刚度提高使得立柱承担弯矩值变小，这也是立柱顶点变形较小的原因。3、焊接位置未发现开裂六、结论 考虑结构实际承载力及安