千斤顶反压体系在大跨连续梁挂篮预压施工中的应用

李鹏

中铁六局集团石家庄铁路建设有限公司 河北石家庄 050000

【摘要】本文结合新建宜宾至彝良高速公路（四川境）六标四方碑沟特大桥（（97+178+97）m连续梁挂篮预压施工的工程实际，利用有限元软件建模分析，设计了适用于大跨连续梁挂篮预压的千斤顶反压体系，在满足各项施工要求的前提下，极大的降低了施工投入，缩短了预压所需时间，为后续施工提供了可靠保障，取得了良好的社会效益。目前四方碑沟特大桥已经施工完成，整个施工挂篮运行状态稳定，为今后实施相关工程提供有效的参考。

【关键词】连续梁 挂篮 预压 反压体系 检算

1 工程概况

中铁六局集团承建的宜宾至彝良高速公路6标段四方碑沟特大桥全长1128m，距地面最大高度为190多米，其中主跨（97+178+97）m刚构连续梁箱梁根部梁高11.2m，跨中梁高3.6m，箱梁0号节段长15m，每个刚构纵向别称划分为21个节段，长度分别为3m、4m以及4.5m，每个长度共7个节段，节段悬浇总长80. 5m。最大重量悬浇重量为：2000kN，挂篮设计自重900kN。边跨及中跨合龙段均为2m，边跨现浇段长7m。

项目部根据混凝土悬臂浇筑工艺以及挂篮设计要求，从各种形式的挂篮特点、重量、选材，操作方式等各方面综合考虑研究比选后，决定采用传统的三角形挂篮施工，施工中保障桁架走行时的稳定系数大于2.0，满足规范施工要求。本桥分左右幅施工，挂篮共需要4对，2个主墩同步进行，挂篮由承重系统、底模系统、模板系统（内、外）、走行系统、后锚固系统组成，包括由主桁架、前上横梁、吊杆、底篮、锚固部分、模板部分、行走部分及附属部分。挂篮单片桁架总重约10.5吨，挂篮每套约220吨（一个T构，不含内模顶桁架）。

2 挂篮千斤顶反压体系安装

本工程挂篮预压采用千斤顶反压体系，主要由斜牛腿、钢管桩以及千斤顶组成，首先利用预埋在已浇筑段的反力牛腿与钢管柱焊接，然后将钢管桩与固定在挂篮底板前端的千斤顶进行焊接，使三者组成预压体系，最后千斤顶对钢管桩的施工压力，钢管桩反作用于挂篮进而实现预压。整体布置如下。

钢管预压侧面图 钢管预压立面图

（1）各预埋件安装

各预埋件件按照设计图纸进行加个安装，保证焊接强度满足要求，安装位置、预埋深度符合设计要求。

（2）安装中注意事项如下

① 销孔半径可按时间考虑，但直径不应小于12cm。

② 每只千斤顶下要保证4个以上桁片共同受力。

③ 在整个预压过程中保证葫芦带着钢管反力架。

④ 预埋精轧钢埋深大于1m。

⑤ 钢楔块可根据千斤顶尺寸进行调整。

⑥ 10mm钢板焊缝厚度用8mm，其余采用12mm。

3 挂篮千斤顶预压体系检算

（1）分级荷载计算

通过《K70+907 四方碑沟特大桥主桥箱梁一般构造图》可知，最重块段为带有横隔板的 8#块 102.1 m3，较重块段为 1#块 89.29 m3。

其中，8#块横隔板混凝土重量为：

18×27=486 kN

横隔板在千斤顶处产生的反力为：

486×0.25/4=30.4 kN

不含横隔板部分重量为：

84.11×27=2271.0 kN

不含横隔板部分在千斤顶处产生的反力为：

2271/4=567.75 kN

若以 8#块为最大模拟受力，单个千斤顶最大作用的：

（30.4+567.75）×1.2/2=358.89 kN

1#块段总重为：

89.29×27=2410.8 kN

单个千斤顶处的反力为：

2410.8/2×1.2/2=723kN

则选取最大的力 723 kN 为千斤顶最大模拟受力。

从而绘制出挂篮总挠度曲线，确定箱梁最大重量段施工时挂篮前端的最大挠度。按等代荷载的方法进行分级，加载试验应模拟最重块段箱梁荷载，分级加载具体步骤如下：

①拟箱梁底板荷载加载；

5.652×3×27=457.8 kN

②在上述基础上模拟腹板荷载加载；

8.807×2×3×27=1426.7 kN

③在上述基础上模拟顶板及翼缘荷载加载；

3.28×2×3×27=531.4 kN

④在上述基础上模拟 1.2 倍块段总重荷载加载。

89.29×27×1.2=2893.0 kN

各级加载数值详见下列表：

则 1#块处千斤顶最大模拟受力为：F=723kN

（2）强度计算

2.1斜钢管的承压计算

钢管选择：φ600mm 钢管(壁厚 8mm)；

钢管参数：A=148.79cm2； I=65192cm4；长度 l=6.898m；i＝0.2093m； 钢管受力：最大轴心压力为 948.8kN；

钢管长细比 λ＝l/i=6.898/0.2093=32.95，查《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）b 类截面轴心受压构件稳定系数表，得稳定系数 ＝0.9252；Q235 钢材的抗压强度极限承载力设计值f = 215MPa

钢管的轴向应力为：

满足要求。

2.2 销子的选择

依据桥梁钢结构设计规范要求，销接处的容许剪应力[τ] =80MPa，由容许应力法，𝑁′= 948.8 ÷ 1.2 = 790.7kN，则上部销接处销子的直径：

所以选用直径大于12cm 的销子。

2.3精轧螺纹钢筋抗拉验算

精轧螺纹钢参数：φ32mm；长度 L=7.2m；A = 803.84𝑚𝑚2； 精轧螺纹钢受力：最大轴心拉力为 616kN；

根据桥涵设计规范中对预应力钢筋的要求；精轧螺纹钢抗拉强度设计值取：𝑓𝑝𝑑 = 770MPa；箱梁腹板一侧布置两根精轧螺纹钢筋；精轧螺纹钢筋的轴向拉力为：

满足要求。

2.4预埋钢板处的焊缝计算

根据桥梁钢结构设计规范中对焊接质量的要求，焊接处的容许剪应力[τ] = 80MPa，计算焊缝厚度为：eE D `

为保险，预埋钢板上销孔连接板上的焊缝厚度应大于 1cm。

2.5预埋钢板处的焊缝计算

根据桥梁钢结构设计规范中对焊接质量的要求，焊接处的容许剪应力[σ] =

135MPa，销接处钢板局部压应力：

满足要求。

4挂篮预压

（1）预压分按下表分四级预压。预压过程中有专人进行指挥，同时同步进行预压，预压完成后按次序逐级卸载。

挂篮千斤顶油表读数表如下

(2)测点布置

根据规范要求，本次预压的主要观测项目为：①后锚向上挠的变形值，②前支点的沉降值，③主桁前端销结点处的变形值，④主桁上前横梁吊带处和主桁上前横梁跨中的变形值，⑤挂篮底前横梁吊带处的挠度值。

（3）加载程序

首先采用第一级荷载进行预加载，持续时间为20分钟，然后按照既定方案逐级加载，每级持续时间为20分钟，待结构达到相对稳定后再进行下一级加载。

（4）卸载程序

① 按照荷载等级 4→3→2→1→0 进行卸载。逐级卸载，逐级进行观测记录。

② 挂篮卸载完毕后，对挂篮各关键部位的焊缝进行检验，发现问题按既定方案进行处理，确保挂篮在后续施工中的稳定牢固。

5 安全注意事项

（1）预压前要检查挂篮安装情况，确保所有使用的材料均要符合要求，所有焊点、连接点要牢固，要逐个进行检查。

（2）各观测点一定要要个按照设计图纸进行布置，保障观测数据的有效性。

（3）加载时要设专人统一指挥，保证各加载点同步进行。

（4）施工人员在作业过程中必须配带相关劳保用品，正确连接至牢靠稳固的位置。

（5）预压施载前应搭设好安全操作平台并做好安全防护, 做好应急预案。

（6）预压过程中使用全站仪对各个观测点的变形进行详细观测, 观测时安排固定的人分别进行仪器观测,和数据记录, 每次观测都要对既定观测点的标高进行测量记录, 保存好原始数据以便下一步进行数据的分析。

6 结论

计算结果表明，千斤顶反压体系的强度、刚度和稳定性均满足要求，目前四方碑沟特大桥连续梁已经施工完成，整个施工过程安全可控。这表明设计的计算的结果和支架的实际工作状态吻合，这为今后相关工程的设计和施工提供积极的借鉴意义。

参考文献

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