西环路北延新建工程
(S342～惠山南环路)XIH10-2标
锡溧运河大桥
（48m+75m+48m）连续梁挂篮预压方案
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中铁二十二局集团第四工程有限公司
无锡西环线项目经理部
二〇一四年三月十八日
（48+75+48）m连续梁挂篮预压方案
一、工程概况
锡溧运河大桥跨越锡溧运河，主桥全长171m，主桥为三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，跨径组合48m+75m+48m，半幅桥宽19m。箱梁纵向预应力砼结构，采用单箱双室直腹板截面，箱梁顶板宽19m,底板宽13m，翼缘板悬臂长3m。桥墩支点处梁高4.2m，跨中、桥台支点处梁高2.3m。中跨梁底下缘线采用二次抛物线变化。箱梁顶板厚度28cm，底板厚度由梁端和跨中的28cm渐变至桥墩横隔梁处的60cm；腹板厚度跨中为45cm,渐变至60cm，再渐变至桥墩处75cm，在端支点、中支点、跨中共设5道横隔梁。横桥向箱顶梁、底板均保持平行，桥面横坡由桥墩调整形成。主梁悬臂施工，悬臂浇筑单个梁段长3-4m,边跨支架现浇段长9.5m，中、边跨合拢段长2m。
主桥设有纵竖双向预应力，纵向预应力钢绞线采用15Φ-15.2、12Φ-15.2、9Φ-15.2，分别采用OVM15-15、OVM15-12、OVM15-9型锚具，两端对称张拉，采用应力、应变双控原则，张拉控制应力分别为0.72fnk 、0.75fnk ；竖向预应力采用JL32高强精轧螺纹钢筋，YGM型锚具，采用YG-70型一端两次反复张拉，以确保预应力的有效度，张拉控制应力为0.8fPk ,该束布置在腹板和中横隔板内。
主墩采用桩接承台接门式墩形式。主桥中墩单幅门式墩设两根3.4×3m带倒角矩形截面立柱，墩顶设系梁。承台厚3.5m，承台平面尺寸为10.1m(顺桥向)×15.1m（横桥向），承台下设置12根直径150cm的钻孔灌注桩；主桥边墩单幅门式墩设两根3.4×2.4m带倒角矩形截面立柱，墩顶设系梁。承台厚2.5m，承台平面尺寸为5.4m(顺桥向)×14.2（横桥向），承台下设置8根直径120cm的钻孔灌注桩。
主桥左右幅共6跨，按照4个T构进行悬臂施工，每个T构段编号为A1～A10和B1～B10，梁段长度组成形式为：4m*4+3m*5+3m*5+4m*4。悬臂段采用菱形挂篮浇筑。根据《公路桥涵施工技术规范》及设计资料要求，在悬臂灌注施工之前，须对挂篮进行预压试验。针对该桥临近锡溧运河、施工场地受限等特殊条件，结合菱形挂篮结构的设计特点，挂篮加工好后在地面组拼主桁架，并在地面上对主桁架、前后横梁进行分部加载试验。
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二、菱形挂篮总体构造
本连续梁采用的挂篮为菱形挂篮，结构简单，杆件受力明确，承载能力大，弹性变形小，安装与拆卸方便，移动灵活，定位准确，调整方便。在11m长的起步长度内，同时安装2只挂篮，前后作业面开阔，便于混凝土的运输和浇筑。主要技术参数如下：
适用于最大梁段重158吨（本连续梁最大梁段A1、B1段重158t）； 箱梁最大梁段长度4.0m； 箱梁梁高：4.2~2.3m； 挂篮行走方式：自行式； 提升模板方式：吊车吊装； 挂篮总重：75t；
挂篮顶梁最大挠度：＜20mm；
本挂篮主要由三个系统组成，即主桁承重系统、底篮和模板系统。 （一）、菱形挂篮主桁承重系统
挂篮主桁承重系统包括主桁与前后横梁、行走装置、锚固装置等。 ⑴、主桁与前后横梁
由三片外型呈菱形的桁片在其横向设置前后横梁组成一空间桁架，并在前后横梁设上下两层平面联结杆件，主桁杆件采用2根槽钢30a与20mm钢板组焊成抗扭性能良好的箱形截面，横梁采用两根双拼40b工字钢焊接组成平面桁架。主桁节点采用销子联结，平联则采用普通螺栓联结。这种结构达到了使挂篮重量减轻的目的，且杆件布置合理、受力均匀，较好的发挥材料特性。
⑵、挂篮行走装置
依靠千斤顶牵引前支点，向前移动。挂篮后支点设钩板在工字钢轨道上翼缘底面滚动前移，通过压在轨道上的锚梁与预埋在箱梁里的精轧螺纹钢筋连接而锚固，从而取消了挂篮尾部配重，有效减轻了挂篮自重。
⑶、锚固装置
浇筑箱梁砼时，挂篮尾部用精轧螺纹钢筋通过顶板预留孔锚固于梁顶上，通过千斤顶进行锚固力的转换并可调整挂篮悬臂端挠度。 （二）、底篮和模板系统
底篮和模板系统包括底篮、外模、内模、端模和工作平台等。模板面板厚度为δ=5㎜，模板设计均按全断面一次浇注箱梁混凝土考虑。
⑴、底篮
底篮由前横梁、后横梁、纵梁组成，横梁与纵梁连接采用栓接，模板直铺于底篮上。前后横梁通过吊杆悬吊在主桁的分配梁上，吊杆采用分段可拆卸方式以适应梁高的变化。浇注混凝土时，后横粱设精轧螺纹钢锚固在前段已完成的箱梁底板上，减少了后横梁的挠度，
并通过千斤顶施加预紧力使底模板与前段箱梁混凝土紧密贴合，确保接缝处不漏浆。
⑵、外模
外模由模板、骨架、滑梁组成，滑梁用于支承模板、前端悬吊于主桁前分配梁，后端悬吊于已浇注箱梁翼板上，挂篮前移时则悬吊于主桁后分配梁，外模所有吊杆采用32精轧螺纹钢筋，这种悬吊模板方式取消了常见的侧模支承架，进一步减轻了自重。
⑶、内模
内模由模板、骨架、滑梁组成。支承内模的滑梁前端悬吊于主桁前分配梁，后端悬吊于已浇注箱梁顶板上，箱梁腹板厚度变化引起内模顶板宽度的变化可通过横肋上设置的活动模板来实现，模板高度的变化则通过增减块板来完成，竖肋与横肋连接处设铰以利拆模。
⑷、端模
采用分块钢模板以适应箱梁腹板厚度和孔道位置的变化，端模板外包内外前端，用螺栓固定，在箱梁顶板上方端模是由伸出端面的结构钢筋来固定。
⑸、工作平台
在底篮两侧、前后端及外模翼板外侧设置固定工作平台，在内外和箱梁前端设置悬吊工作平台，用倒链葫芦自由升降，便于箱梁任何位置的操作。
三、挂篮预压试验
在施工前须对挂篮进行预压，以检测挂篮主桁承重系统及前后横梁的强度和稳定性，消除其非弹性压缩变形和测出弹性变形即挂篮（模板）前端点的下挠度，为以后各梁段施工的预拱度提供参数。 （一）、预压参数
1、载荷系数 ○
根据施工规范，载荷系数取值如下：
考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等因素的超载系数：1.05； 浇筑混凝土时的动力系数：1.2； 挂篮走行时的冲击系数：1.3；
浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆安全系数：2.0。 2、作用于挂篮的荷载 ○
A、箱梁荷载：最大节段箱梁为1#段，其混凝土重量为158t，考虑浇筑砼时动力因素和挂篮施工安全方面的重要性，控制设计最大荷载w=1.2×158t=189.6t；
B、施工机具及人群荷载2.5KPa×19m×3m/10(N／Kg)=14.25t；
C、挂篮自重：主要包括主桁架、悬吊系统、模板系统及张拉平台的质量75t； D、 动力附加荷载：0.2×158=31.6t； ③荷载组合
荷载组合Ⅰ: A + C + B + D； 荷载组合Ⅱ: A + B + C； 荷载组合Ⅲ: A + C
荷载组合Ⅰ属挂篮结构最不利荷载组合： N＝1.2×158＋14.25＋75＋31.6＝310.45t, 故挂篮预压总荷载由挂篮前端和前（后）横梁共同承受，近似约各占一半，根据主桁架预压方法，单个千斤顶预压荷载取：n=310.45/2/3＝51.741t；根据前后横梁预压方法，单个千斤顶预压荷载取：n=310.45/2/6=25.871t。 （二）、预压方案
1、主桁架预压程序
(1)、在原材料堆放或者钢筋加工的场地上，清理出一块12×10米的水泥空地； （2）、对拼装好的挂篮主桁架按照挂篮预压图纸的位置平放在水泥场地上，在主桁架下面用型钢或者螺旋管将其垫高，最后用钢板垫片调整主桁架的结点标高，使整个主桁架处于水平的状态；
（3）、两个挂篮主桁架对拼后，其中支点和中支点之间的空隙用型钢进行填充，并用螺栓进行固定；
（4）、两个主桁架的后锚用3根φ32精轧钢和扁担梁，通过后锚的预留孔将其锁紧； （5）、在挂篮主桁架中支点和前吊点中间位置上下层安装型钢，将两个主桁架夹在上下层型钢中并锁紧，防止挂篮在预压过程中出现主桁架向上反弹的现象；
(6)、在两个主桁架的前支点位置之间用一根通长的φ32精轧钢、精轧钢锚具、扁担梁固定，最后在其中的一端上安装300吨千斤顶对其进行预压；（具体位置见挂篮主构架预压示意图）
(7)、用钢尺测量千斤顶油缸伸长的长度，计算挂篮主桁架的变形量，其中要扣除精轧钢在荷载作用下的伸长量；
(8)、预压的荷载分为五级：20% 40% 60% 80% 100%，预压按混
凝土浇注重量分5级加载，每一级加载后持荷15分钟，持荷过程中及时检查各杆件的连结和工作情况，若第一级加载后情况良好，继续进行第二级加载，直至全部荷载预压完成。卸载时直接卸除全部的荷载，操作过程要缓慢进行；
(9)、挂篮预压荷载控制方法和预应力筋张拉一样，采用已标定好和千斤顶配套的油表读数来控制千斤顶的张拉力；
(10)、做好千斤顶油缸伸长量数据的记录，经过整理计算挂篮在各级荷载作用下的弹性和非弹性变形量，以供后续挂篮悬臂施工时模板标高的调整。
支墩CD后锚精轧螺纹钢筋BB支墩DC张拉端工作锚具张拉千斤顶φ32精扎螺纹钢锚具锚固端A测点间距离
图1 挂篮试验预压示意图挂篮主桁架预压示意图
2、前后横梁预压
在硬化的施工便道上，清理出一块地方，将两个前（后）横梁对称布置，腹板位置处各用两根长2m的Φ32精轧螺纹钢锚固，腹板间各设两个YC300的千斤顶，分别在腹板两边加载荷载，测量出各腹板两边千斤顶油缸伸长量数据，检查前后横梁是否变形。
精轧螺纹钢Φ32精轧螺纹钢Φ32精轧螺纹钢Φ32精轧螺纹钢Φ32前（后）横梁 0.270.30.290.290.30.27 千斤顶腹板千斤顶千斤顶千斤顶腹板千斤顶腹板千斤顶前（后）横梁
前后横梁预压示意图
3、预压荷载及油表换算
（1）主桁架预压荷载及对应油表数
说明：1、本图标注以米为单位。2、要求试验平台平整。主桁架预压用单根YC300千斤顶，其编号为1#，通过校正，线性回归方程为y=0.017215x+0.077810，其中y为油压表读数，单位Mpa，x为张拉力，单位为KN。
主桁架千斤顶加载荷载及对应油表数
千斤顶编号：1# 油压表编号：20128915 分级张拉顺序 千斤顶张拉力(KN) 油压表数（Mpa） 20% 40% 60% 80% 100%
(2)、前后横梁预压荷载及对应油表数
主桁架前吊点变形量(mm) 103.482 206.964 310.466 413.928 517.41 1.9 3.6 5.4 7.2 9.0
前后横梁预压需用四根YC300千斤顶，其编号为1#、2#、3#、4#，对应油压表编号分别为20128915、YS0839281、YS0939194、YS0939207，通过校正，线性回归方程分别为：0.017215x+0.077810、0.017156x+0.102076、0.0174x+0.184792、0.017464x-0.039818，其中y为油压表读数，单位Mpa，x为张拉力，单位为KN。
前后横梁千斤顶加载荷载及对应油表数
分级张拉顺序 千斤顶张拉力(KN) 油压读数（Mpa） 20128915 1 1.9 2.8 3.6 4.5 YS0839281 1 1.9 2.8 3.7 4.5 YS0939194 1.1 2.0 2.9 3.8 4.7 YS0939207 0.9 1.8 2.7 3.6 4.5 20% 40% 60% 80% 100% 51.742 103.484 155.226 206.968 258.71
四、所需机具设备
1、25t汽车吊一台； 2、YC300型千斤顶4台；
4、50米钢尺1把，5米钢卷尺1把；
5、φ32mm精轧螺纹钢筋 L=2m 9根；L=7m 1根； 6、辅助杆件：2m轨道2根、钢垫枕8根。
五、注意事项
1、试验之前对油表及千斤顶进行标定，根据试验荷载等级计算出油表读数。 2、对桁架前支点、加载点及后端锚固点必须进行加强，加垫厚钢板，扩大接触面积，防止在试验过程中这几个部位发生局部塑性变形。
3、加载时，油泵必须平稳缓慢供油，基本做到匀速加载，遇到特殊情况立即停止加载。 4、加载时，人员严禁站在精扎螺纹钢筋正前方，确保安全。
5、试验完成之后，同一组桁架摆放在一起，挂篮拼装时将同一组挂篮安装在T构同一端。
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