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掛籃懸臂澆注施工法是大跨徑橋梁施工的一種重要方法。為了保證在橋梁施工過程中的安全，驗證關鍵構件特別是主縱梁的變形和受力情況是否與設計理論計算值一致，同時能夠消除非彈性變形，為施工監(jiān)控確定合理預拱度數(shù)值，因此，在掛籃設備投入使用前必須進行有限元分析和實際荷載試驗。
本研究以蒙山大道訪河大橋施工為例，對大橋施工過程中采用的貝雷式掛籃進行有限元分析和荷載試驗。大橋采用五跨異形拱連續(xù)梁結構，跨徑布置采用雙向六車道，設置有非機動車道和人行道。主橋頂板寬34 m，底板寬24 m，上部結構主要由鋼拱肋、預應力混凝土箱梁及柔性吊桿組成，預應力混凝土箱梁采用單箱四室斷面，跨中梁高3m，腹板厚45 cm，頂板厚26 cm，底板厚25cm，V形墩墩頂處梁高6 m，腹板厚80，頂板厚26 cm，底板厚80，邊墩墩頂處梁高5.5 m，腹板厚60 cm，頂板厚26 cm，底板厚60 cm。主梁梁底緣曲線均為二次拋物線變化。
通過對國內外現(xiàn)有掛籃的施工特點，操作工藝和經濟性等進行分析和比較，結合本橋的具體情況進行比選，決定采用國內儲量較大的貝雷片作為掛籃的主要受力構件。
掛籃以貝雷梁為主體結構，配以橫向連接系桿件組拼而成。掛籃自重約132 t，掛籃走行及懸臂灌筑抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)k>2，內模采用高強度覆膜木板，側模采用組合型的鋼模，設計最大澆注段440 t，設計最大澆注長度3.625 m。
為使有限元模型計算結果能夠反映結構的實際受力情況，在建模時，對結構進行如下簡化：貝雷片組裝而成的主析是主要受力構件，計算模型中主要對它進行了簡化和分析，由于在澆注混凝土前，主析的后錨固點均使用千斤頂進行了預緊，因此把后錨固位置簡化為鉸接，上、下弦桿與加強弦桿之間采用了螺栓連接，螺栓被施以較大的預緊力，故將螺栓連接簡化為半剛性連接，貝雷析架之間通過上下弦桿兩端部陰陽頭用錐銷連接起來，建模時將連接處看作鉸接，處理方法是將同一位置的兩個節(jié)點的三個位置自由度耦合起來，桿件間的連接處理為剛性連接，不考慮焊縫處材料特性發(fā)生的變化。
在建立有限元模型時，使用了梁單元，僅僅考慮了主梁的受力，沒有考慮吊桿等，把加載的力等效成集中力，加到前上橫梁的吊桿作用的位置上。檢驗掛籃系統(tǒng)各構件，尤其是主受力結構的制作安裝質量，重點是檢查焊縫的質量情況。檢驗設計理論，通過壓載試驗，驗證實際受力模式是否與設計理論計算模式吻合。驗證關鍵點的受力情況，如前后吊點，前后橫梁，主縱梁的實際受力值是否與設計理論計算的數(shù)值一致，是否在設計規(guī)定的偏差范圍內。消除非彈性變形。通過適量的超載預壓，達到消除非彈性變形的目的。正確確定預拱度。通過分級壓載試驗，分析得出各系統(tǒng)結構的彈性變形數(shù)據(jù)、非彈性變形數(shù)據(jù)，為模板系統(tǒng)、前橫梁設置正確的預拋值，確保大橋成橋后主梁線形流暢美觀。通過試驗可以取得各種數(shù)據(jù)，為以后改進、優(yōu)化掛籃設計提供依據(jù)，檢驗后錨鋼筋是否滿足強度要求。
以掛籃在施工過程中所承受的最大荷載(1號塊節(jié)段)作為控制荷載，新橋1號塊重約380 t，利用沙袋加載時的最大荷載為420 t，約為1號塊的1.1倍。同時考慮了模板、混凝土、工作平臺、施工機具等其他荷載。利用0號塊上的錨固鋼筋錨固掛籃，支模板，在底模板內填充沙袋進行分級加載試驗。根據(jù)結構試驗的規(guī)程，結合施工過程中節(jié)段混凝土的澆筑工序，按以下程序進行加載：100 t-220 t- 320 t-420 t。
試驗布置10個撓度觀測點，點1~點5位于前上橫梁與主梁的吊帶錨固點的附近，點6一點10位于底模板的前下橫梁附近。測點撓度采用DS 3200型精密水準儀觀測，掛籃的撓度值主要考慮點6~點10，因為點6~點10為掛籃吊桿下緣點，一般變形最大。施工過程中澆筑各節(jié)段掛籃的撓度，可以采用掛籃靜載試驗的數(shù)據(jù)進行線性插值得到，同時通過各節(jié)段混凝土澆筑后的撓度觀測進行比較。
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