悬浇连续梁施工挂篮弹性及非弹性变形分析 李 亮 ，李文珍 ，刘 伟 （１．中交一航局第一工程有限公司，天津３００４５６；２．天津市市政工程设计研究院滨海分院，天津３００４５６） 【摘要】 以在建的连续箱梁上使用的挂篮施工为实例，分析挂篮产生变形的原因。通过对理论计算、 挂篮预压试验和各个节段施工标高监控数据的对比和分析得到最合理的模板预抛高数据，使各梁段的线形、 断面尺寸和标高满足设计要求。并通过实践提出影响挂篮变形的几方面重要因素，为后续同类桥梁施工提 供经验。 【关键词】 挂篮； 变形；标高 【中图分类号】Ｕ４４５．３３ 【文献标识码】Ｂ 的弹性变形，特别是主桁架及前下横梁吊杆的变形；连接螺 栓与螺栓孔之间产生的相对滑移造成的变形；钢轨与枕木的 弹性与非弹性压缩引起的前吊点下挠度。 悬浇施工时，主要施工荷载由底模承担。底模后端用８ 根＋３２精轧螺纹钢筋固定在前节段底板上，每根精轧螺纹钢 用２个３２ ｔ螺旋千斤顶预拉消除弹性变形。前端由桁架经 吊杆承担。其中主桁架和固定前下横梁６根吊杆的变形是 影响底模标高的主要因素，因此本文主要分析这两方面的 变形。 １挂篮设计概述 上海市林海公路４标段大治河桥为单箱双室，（６０＋ １０５．５＋５８．５）Ｉｎ的三跨连续梁桥，采用挂篮法悬臂浇筑施工 工艺。０、１号块采用满堂支架现浇施工，２—１３号块采用挂 篮悬臂浇筑施工。悬浇挂篮选用刚度比较大的菱形挂篮，如 图１。 挂篮由主桁系统、底篮系统、行走及锚固系统模板及调 整系统，以及附属结构（操作平台、爬梯和栏杆等）部分组成。 挂篮的３榀主桁架，位于箱梁腹板处，主桁架间距５．７５ ｍ。 （１）底篮由前下横梁、后下横梁、纵梁和底模组成，前下 横梁、后下横梁采用Ｈ４０Ｈ型钢双拼而成，纵梁采用Ｉ３２ａ型 ３变形计算 ３．１荷载计算 ３．１．１ 节段新浇混凝土的荷载 钢，纵梁与前后下横梁电焊固定。 挂篮施工节段最大长度为３．５ ｍ，箱梁底板宽度１２ ｍ， 节段最大重量（２号块）为Ｐ．＝１ ６２５ ｋＮ。将节段总重量，按 照前、后横梁之间的距离为５ １１１，宽度１２ ｍ换算成面荷 载 １： ｌ＝１ ６２５（５×１２）＝２７ ｋＰａ ３．１．２施工人员、施工料具运输、堆放荷载 ２＝１．５ ｋＰａ 换算成集中荷载为：Ｐ，＝１．５×４×１２＝７２ ｋＮ ３．１．３混凝土振捣产生的荷载 ３＝２．０ ｋＰａ 换算成集中荷载为：Ｐ ＝２．０×４×１２＝９６ ｋＮ ３．１．４箱梁顶板和翼板按节段长３．５ ｍ算重量为 图１挂篮结构 Ｐ ＝６６０ ｋＮ （２）固定前下横梁吊杆共６根，固定后下横梁吊杆共８ ３．２挂篮主桁架变形计算 根，固定顶板和翼缘板滑梁前端吊杆共８根，后端８根，采用 ｑｂ３２的ＪＤ７８５精轧螺纹钢筋，模板调整采用千斤顶调整。 验算挂篮的主桁架荷载，施工时荷载由桁架和箱梁端部 承受，实际上箱梁端部所承受的荷载略大于挂篮桁架荷载， 在计算时假定两者各承担一半。 （３）不设置后上横梁，悬臂浇筑施工时，挂篮底板前端荷 载由６根吊杆传递到前上横梁上，后端荷载由８根吊杆作用 在前一节段已浇混凝土上。 ２挂篮变形机理 施工中引起挂篮变形的原因主要有：各构件受力后引起 ［定稿日期］２０１１—１０—２７ ［作者简介］李亮（１９８４～），男，硕士，助理工程师，从事 桥梁施工。 四川建筑第３２卷３期２０１２．０６ １９３ 总荷载计算： Ｐ Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３：１ ６２５＋７２＋９６＝１ ９７３ ｋＮ ￣ｂ３２ＪＬ７５０精轧螺纹钢，Ａ＝８０３．８４ ｍｍ ，Ｅ＝２．１× １０ ＭＰａ； 桁架有３片受力，所以每片桁架的前端承受的荷载为： ７Ｔ： ２×３ 根据胡克定律，吊杆伸长量计算公式： △Ｌ ：２９９ ｋＮ ３．３桁架单元 考虑最不利情况，只计算固定前下横梁６根长吊杆的变 形，每根吊杆受力为： ： ：！＝１０９ ｋＮ ２×６ 用Ｍｉｄａｓ建立一片菱形桁架模型（图２）计算变形得到桁 架最大位移为挂篮的前端，最大位移１２ ｍｍ。 每根长吊杆的平均长度按１０ ｎｌ计算，吊杆伸长量为： ： ： 一丽一 ：６．４９ ｍｍ 一’ ４挂篮预压结果分析 在挂篮正式使用前，通过对挂篮加载预压消除挂篮的非 弹性变形，验证挂篮的承载力。实测挂篮的弹性变形，为计 算挂篮立模标高提供依据，为施工监控方提供可靠的参照数 据，确保主梁施工线型、标高满足设计和规范要求。本工程 图２ Ｍｉｄａｓ模型图 的预压荷载为最大节段荷载的１２０％。表１为四套挂篮底板 预压数据。 表１挂篮底板预压数据统计表（ｉｎ） ３．４吊杆变形计算 挂篮编号 测点 编号 ｌ 加载前 加载前 加载后 北侧 南侧 北侧 ｌ２．１３５ ｌ２．Ｏ６ｌ ｌ２．１１２ 加载后 南侧 １２．Ｏ３１ 卸载后 北侧 １２．１２５ 卸载后 非弹性 非弹性 弹性变形 弹性变形 南侧 变形北侧 变形南侧 北侧 南侧 ｌ２．０５４ ０．０１０ Ｏ．ｏｏ７ ０．０１３ ０．０２３ 第一套挂篮 ２ ３ ｌ １２．１３ｌ １２．１３ １２．１３ｌ １２．０５８ １２．０５５ １２．０５７ １２．１Ｏ５ １２．１０５ １２．１０１ １２．Ｏ３ｌ １２．０２４ １２．０２５ ｌ２．１２３ １２．１２３ ｌ２．１２３ １２．Ｏ５２ ｌ２．Ｏ４８ １２．０４９ ０．ＯＯ８ ０．００７ Ｏ．０ｏ８ ０．ｏｏ６ Ｏ．ｏ０７ ０．０ｏ８ ０．０ｌ８ ０．０１８ ０．０２２ ０．Ｏ２ｌ Ｏ．０２４ ０．０２４ 第二套挂篮 ２ ３ Ｉ ｌ２．１３７ ｌ２．１３５ １０．９４１ １２．０５５ １２．Ｏ５ｌ １０．５３７ １２．１ｏ６ ｌ２．１０８ １０．９１４ １２．Ｏ２６ １２．０２１ １０．５ｏ９ １２．１３ １２．１２７ １０．９３６ １２．０４７ １２．０４４ １０．５２８ ０．００７ Ｏ．ｏ０８ ０．ｏ０５ Ｏ．００８ ０．０ｏ７ Ｏ．ｏ０９ ０．０２４ Ｏ．Ｏｌ９ ０．０２２ ０．Ｏ２ｌ ０．０２３ Ｏ．Ｏ１９ 第三套挂篮 ２ ３ ｌ １０．９３８ １０．９４ １０．９３６ １０．５４ｌ １０，５４ １０．５３１ １０．９１１ １０．９１７ １０．９０５ １０．５１４ ｌＯ．５ｌｌ １０．５０４ ｌ０．９３１ １０．９３４ １Ｏ．９３ １Ｏ．５３１ １Ｏ．５３ｌ １０．５２５ Ｏ．ｏ０７ Ｏ，ｏｏ６ ０．Ｏ０６ ０．０１０ ０．００９ Ｏ．ｏ０６ Ｏ．Ｏ２０ ０．０１７ ０．０２５ ０．０１７ ０．０２０ Ｏ．０２１ 第四套挂篮 ２ ３ １０．９３８ １０．９４２ １０．５３５ １０．５３８ １０．９１２ １Ｏ．９１５ １０．５０９ ｌＯ．５ｌｌ ｌ０．９３１ １０．９３６ １０．５２８ １０．５３２ ０．０ｏ７ Ｏ．０ｏ６ ０．Ｏ０７ Ｏ．０ｏ６ ０．０１９ ０．Ｏ２ｌ ０．０１９ ０．０２ｌ 均值 ０．００７ Ｏ．ｏ【ｙ７ Ｏ．Ｏ２０ Ｏ．Ｏ２１ 从预压数据表中得知四套挂篮的非弹性变形和弹性变 机会。 表２节段施工下挠监控数据表（ｍｌｎ） 节段号 ２号节段 ３号节段 ４号节段 形均值分别是７ ｈｉｍ和２０ ｍｍ，并且离散性很小。 ５施工中挂篮变形分析 在实际施工中，影响挂篮变形的因素包括挂篮系统的设 计和安装质量等挂篮本身的问题，也包括在施工过程中造成 的挂篮某些构件不可恢复的变形、每次浇筑混凝土时挂篮各 杆件连接松紧程度的不同、施工工人的操作习惯和梁段长度 变化引起的挂篮荷载分布的变化等外部因素，所以仅仅依靠 试验和理论计算还不能确保整个施工监控的准确性。为了 确保挂篮变形在施工标高调整中的准确性，需要了解预压试 验和实际施工中条件不一致造成的影响，而开工后使用挂篮 浇筑前几段悬臂梁梁段的施工正好提供了修正试验结果的 北侧１ ２４ １９ ２３ 北侧２ ２２ ２２ ２５ 南侧１ ２６ １９ ２２ 南侧２ ２５ ｌ７ ２４ ５号节段 ６号节段 ７号节段 ８号节段 ２０ ２２ １８ １７ １９ ２３ ｌ８ ２１ ２３ ２２ １９ ２１ ２０ １９ ｌ７ ｌ８ １９４ 四川建筑第３２卷３期２０３２．０６ 续表 一６ ｍｍ，７号一１２号节段下挠最大值为２３ ｍｍ，最小值为１４ 节段号 北侧１ 北侧２ 南侧１ 南侧２ ｍｍ，与预抛高差值为３一一６ ｍｍ，各节段标高误差满足桥梁 ９号节段 ２ｌ ２２ ２２ ２３ 施工技术规范中规定的±１０ ｍｍ的要求。 １Ｏ号节段 １７ １５ １７ １７ （２）在下挠监控数据表中发现各节段的下挠值普遍小于 ｌ１号节段 １６ １６ １６ １８ 预抛高值，这是由于定预抛高值时过大的预估了非弹性变形 １２号节段 １６ １８ １５ １４ 值，施工前的预压试验可以消除大部分的非弹性变形值，施 工中挂篮移动产生的非弹性变形已经很小，建议类似施工中 １３号节段 １７ １８ １６ １６ 可以参照预压产生的非弹性变形适当减小。 均值 １９．３６ ２Ｏ．ｏ９ ２０．１８ １９．２７ （３）第一次挂篮施工前一定要严格进行预压试验，并记 录好预压数据。在后续节段施工时每个节段要进行监控测 从表２监控数据中可以看到前２号～６号节段的下挠值 量，箱梁底面和顶面标高与理论标高进行对比，如有偏差或 普遍大于７号～１２号节段，并且２号～６号节段的下挠值比 偏差较大要寻找偏差原因，在下一个节段施工时调整预 较稳定，均值为２２ ｍｍ，７号一１２号节段下挠值均值为１８ 抛高。 ｍｍ。因此，施工时要随着节段重量的变化及时调整预抛高 （４）挂篮底模板和顶模板标高定好后相对应的吊杆要用 值，使桥梁线形、标高满足设计要求。 双螺帽紧固，可以避免由于螺帽松动造成标高偏差。底板锚 ６结束语 杆和挂篮后锚杆在锚固前一定要用螺旋千斤顶预拉到要求 理论计算按１００％荷载时挂篮的弹性变形为１８．５ ｍｍ 的拉力，然后用双螺帽锚固。 （吊杆＋桁架），按１２０％荷载计算时挂篮的弹性变形为２１．５ ｍｍ（吊杆＋桁架），预压实验时按最大荷载的１２０％加载弹 参考文献 性变形，均值为２０．５ ｍｍ。考虑预压试验时的７ ｍｍ非弹性 变形，本桥施工前５个悬浇节段施工时预抛高为２５ ｍｍ，７号 ［１］陈绍蕃，顾强．钢结构［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００３ ［２］周水兴，向中富．桥梁工程［Ｍ］．乌鲁木齐：新疆大学出版 ～１２号节段施工时预抛高为２Ｏ ｍｍ。 社，２００１ （１）对比下挠监控数据（表２）可以看到２号一６号节段 ［３］ＪＴＪ ０４１—２０００公路桥涵施工技术规范［ｓ］ 下挠最大值为２６ ｍｍ，最小值为１９ ｍｍ，与预抛高差值为１一 ● （上接第１９２页） 混凝土，如设计单位同意并出设计变更 水带或作企口模板，以防后浇带处渗水。后浇带保留的支 后，施工单位可以提前将后浇带补齐混凝土。如设计单位不 撑，应保留至后浇带混凝土浇筑且强度达到设计要求后，方 同意，即不能满足建设单位要求，则施工单位绝不能单方决 可逐层拆除。 定将后浇带浇筑混凝土。否则，给将来高层续建时带来 ４．２后浇带浇筑前的技术措施 难题。 后浇带混凝土浇筑后会产生干缩变形导致新老混凝土 ４后浇带施工的注意事项 结合不良，对此采取下列措施以防止后浇带产生裂缝：后浇 ４．１模板支撑 带两侧用快易收口网、钢丝网或堵头板作侧模，堵头板应按 作为超长建筑的温度后浇带，一般要求混凝土的间隔时 钢筋间距上下刻槽，后浇带的形式按设计要求，若设计无明 确要求时采用何种形式视具体情况定。其中地下室外墙一 间不少于６０ ｄ；作为高层建筑高层与裙房之间的后浇带，要 般采用平直缝，并安装钢板止水带，后浇带混凝土施工前，应 求高层部分主体施工完后再浇筑混凝土，间隔时间可能要几 个月甚至整年。由于一些跨过后浇带的连续梁被后浇带断 清除钢筋表面锈层，混凝土表面凿毛。若采用快易收口网或 开，造成这些梁在该跨出现悬臂现象，而结构设计时这些梁 钢丝网，网不拆除不需凿毛，清理混凝土表面杂物，并用压力 按连续梁的受力特性配筋，并未考虑梁的悬臂问题 ，同样一 水冲洗，施工中对钢筋应采取保护措施，以防钢筋被踩弯和 压弯。若有踩弯和压弯现象，浇筑混凝土前需矫正，接缝处 些单向板或双向板，由于设置了后浇带出现了由四边固定支 承变为三边固定、一边自由的现象，使板的受力特性发生了 混凝土应认真振捣，以求密实，待后再抹压收光，浇筑后应避 变化。为避免这些梁板挠度过大或出现裂缝，同时不影响上 免振动和冲击，混凝土浇筑时温度应尽量低于主体混凝土浇 部结构的施工，应对地下室较厚底板大梁等属大体积混凝土 筑时的温度，强度等级应按设计要求或比主体混凝土强度提 高一至两级，后浇带混凝土初凝后，应在内覆盖浇水养护，养 的后浇带，两侧必须设置专用模板和支撑以防止混凝土漏浆 护期间要保持混凝土表面湿润。 而使后浇带断不开，对地下室有防水抗渗要求的还应留设止 四ＪＩＩ建筑第３２卷３期２０１２．０６ １９５