BSH大桥挂篮安装试验方案.doc

中铁某局集团LW高速公路路基工程第S合同段项目经理部LW高速公路路基工程第S合同段BSH大桥主桥连续梁悬浇施工挂篮安装试验方案编制：子 菁中铁某局集团LW高速公路路基工程第S合同段项目经理部2007年6月28日目 录1、编制依据32、项目概况33、挂篮试验目的54、挂篮结构及安装作业程序65、挂篮安装程序96、高程控制网及观测标的设置观测127、加载试验安全应急预案138、组织机构及人员配置139、 挂篮安装及加载试验机具设备表1410、安装试验检测方案附图15181、编制依据1.1、LW高速公路BSH大桥施工图及相关技术要求、设计说明；1.2、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）1.3、公路工程质量检验评定标准（JTJ071-2004）；1.4、BSH大桥挂篮GL-120（lwj10）型挂篮；1.5、重庆嘉华嘉陵江大桥工程悬浇施工统计资料；1.6、材料力学结构力学钢结构设计原理路桥施工计算手册1.7、LW高速公路总监办关于悬臂浇筑施工的相关会议纪要2、项目概况2.1、桥梁概况LW高速公路路基工程第S合同段BSH大桥桥梁结构为：自LA至WH方向分别为引桥730m主桥45m80m45m引桥330m。LA岸引桥730m和WH岸引桥330m为先简支后连续斜腹式小箱梁，下部为桩柱式桥墩；主桥为45m80m45m三跨预应力混凝土连续刚构，梁型为单箱单室变高度直腹板连续梁，采用悬臂挂篮施工，主桥箱梁采用C50号混凝土，三向预应力结构，单幅桥面的单向横坡通过调整箱梁两腹板高度来实现，保持底板水平。左右幅桥面分离式高速公路桥，半幅桥面宽度0.5m+11.5m+0.75m+0.5m13m，全宽26m。该桥纵坡3.5，横坡处于超高缓和段。T构主墩高度分别为44m和45m。为便于施工，在8#、9#两个主墩处均设置一台QT400Z塔式起重机供墩柱施工及挂篮安装使用。2.2、 节段概况及悬浇工艺主桥共有106个节段，其中4个T构（左右幅各2个）托架现浇节段12个（节段号为0#、1#），边跨搭架现浇节段8个（节段号为13#、14#），合拢节段6个（节段号为12#），剩余80个节段（节段号分别为2#-11#）全部采用挂篮悬浇。在2#-11#节段中，2#-7#节段长度为3.0m，8#-11#节段为4.0m。混凝土数量最大的节段为8#节段，混凝土数量38.1316m3，重量971.6kN。最小节段为7#节段，混凝土数量29.6421m3，重量755.2762kN。悬浇各节段主要参数表节段编号混凝土数量 m3重量kN备 注节段编号混凝土数量 m3重量kN备 注0102.812619.5988墩顶838.1316971.5916悬浇节段158.45921489.5412托架浇筑936.7928937.4778悬浇节段237.8984965.6528悬浇节段1035.1616895.9160悬浇节段336.1953922.2584悬浇节段1133.8140861.5768悬浇节段434.6287882.3430悬浇节段128.373213.3460合拢节段533.2091846.1712悬浇节段1316.7460426.6920搭架现浇631.3353798.4256悬浇节段1432.4060825.7088搭架现浇729.6421755.2762悬浇节段2.3、 预应力筋设置概况预应力筋从0#节段（块）开始，所以0号块最大的特点是预应力钢束纵横交错，顶板内设横向预应力钢束4束，纵向预应力钢束28束，腹板内设纵向预应力钢束8束，竖向预应力钢束18束。纵向预应力钢束由顶板钢束、底板钢束及下弯钢束组成，钢束规格分别采用22、16、12股钢绞线组成，配以相应锚具。横向预应力钢束采用4股钢绞线，配相应扁锚。纵向和横向预应力钢束均采用标准强度1860MPa低松弛钢绞线。竖向预应力筋采用符合国标75/100级标准强度1000MPa的32高强精轧螺纹钢。由于0号块顺桥向长度仅有4.0m，长度不足以安装悬臂挂篮，因此设计规定1号块采用搭架浇灌。根据施工方案1#块施工采用三角形托架支撑与0#块一起浇筑。同时，由于1#块（节段）内未设置纵向预应力筋，因此在浇筑2#块前后（即2#块未进行预应力施工之前）1#块不能承担任何荷载。也可以说只有当2#节段预应力施工作业完毕才能拆除1#节段施工托架。2.4、 0#1#块施工托架与挂篮的相关关系 每个墩顶共安装一对托架，前后对称同时安装和施工。每个托架由4片三角桁架构成，三角桁架承力横梁采用32双槽钢构成，斜撑采用28双槽钢构成，每片三角桁架由上下各1个绞座支承，绞座底板为20钢板，每个绞座由4根对穿的32精轧螺纹粗钢筋安装固定。4片三角桁架间采用螺栓将连接杆和剪刀撑进行联结形成整体。详见图0#1#块施工托架结构图。每片托架重量1320kg。托架上采用挂篮的下挂梁、底纵梁、滑梁作为分配梁，在分配梁上面直接布设底模。底模采用挂篮的底模。由于托架顶部采用了挂篮配套之下挂梁、底纵梁、滑梁、底模作为1#节段的支撑体系，主墩大小桩号两侧的箱梁底部倾斜角度不同，因此三角形托架挑梁距1#节段底面距离不相同,所以挂篮后下挂梁上之底纵梁的布设有两种方式，大桩号侧底纵梁直接安装于下挂梁之上，小桩号侧底纵梁采用变高度底纵梁安装于下挂梁上,均按照设计尺寸布设。底纵梁上再布设挂篮底底模，并将底模上的荷载均匀传递到底纵梁上。底模前端同时还作为立模和张拉施工作业平台。3、挂篮试验目的3.1 对挂篮进行额定荷载及超载条件下检查挂篮设计、加工及安装质量，消除非弹性变形（消除安装及加工塑性变形）。3.2 测定各种工况条件下弹性变形及非弹性变形，为悬浇节段箱梁立模的高程提供依据。3.3 试验检测各节点结构强度和刚度，为施工安全提供可靠数据。3.4 试验检测其他相关参数，为今后类似项目或进一步优化挂篮设计提供参考数据。4、挂篮结构及安装作业程序4.1、 挂篮设计参数及主要结构组成4.1.1、 GLlwj10挂篮主要技术参数适用最大悬浇节段梁重：992kN最大梁段长度：4.0m悬浇节段梁高：2.04.5m适用梁宽：12.75m走行方式：无平衡走行挂篮自重：420kN、GLlwj10主要结构4.1.2 挂篮设计采用的荷载及相关参数（1）箱梁的结构参数：箱梁的节段长度为3.04.0m，箱梁底板宽7m，顶板宽12.75m，梁段高变化范围为4.52.0m，箱梁为单箱单室。（2）设计荷载：箱梁悬浇节段混凝土最大重量为971.60kN，人群荷载25kN，施工振动力20kN，模板系统重量450kN，考虑施工及挂篮加工过程中的一些不利因素，设计荷载中混凝土的重量乘以1.15倍，即设计荷载为1686.59kN。（3）设计变形：fmax=L/500。4.1.3 挂篮的结构及其特点GLlwj10型挂篮为三角形组合挂篮，它具有结构简单、重量轻、操作方便等特点。挂篮主要由上部承重系统、底篮系统、模板系统、悬挂及调节装置、行走及后锚固系统组成。4.1.4 上部承重系统本部分主要由两片三角形桁架（含主梁、立柱及前后斜拉梁）、门架、后锚扁担梁、各部吊杆以及前上横梁（前上挂梁）组成。三角形桁架由通过螺栓和销连接的主梁、立柱、门架、吊杆以及销子等组成，通过门架及前上挂梁及节点板连接到两片三角形桁架的立柱组成空间桁架。三角形桁架各杆件受力明确，且迎风面积减小，增加了抗风力。考虑到主梁及立柱为压弯构件，为保证三角桁架的稳定性及挂篮刚度要大这一设计要求，主梁及立柱采用型钢焊接成箱型梁的结构形式。前上横梁（前上挂梁）采用两条I36a工字钢制作，通过节点板及吊杆固定在主梁的前端。4.1.5 底篮（底模）系统底篮的主要承重构件由下挂梁及纵梁组成。前后下横梁（下挂梁）采用2I36a工字钢组焊，底纵梁采用5.5m长的I36b工字钢，纵梁与横梁之间采用面接触，底纵梁与下挂梁间采用卡止角钢固定，卡止角钢在现场焊接固定。通过调整吊杆（吊带）的长度，来调整前后下挂梁的高度，使其适应箱梁底板的变坡。底模长4.4m，宽7.0m，面板采用6mm厚钢板，肋板采用10#槽钢制作。挂篮行走时，前端吊带悬挂在前端上挂梁上，下端提携下挂梁同步前进。挂篮行走前先将后下挂梁采用手拉葫芦悬挂于外侧滑梁上，然后拆除后下挂梁吊杆，待挂篮前移到位后再安装后下挂梁吊杆并调节至合适高度。在挂篮移动过程中，底模始终安装于前后下挂梁上部随挂篮一同移动。移动就位后分别调整吊杆，使底模各部位达到相应高程。4.1.6 吊带（吊杆）为便于安装和调节，吊杆采用32精轧螺纹钢作为联系上部承重系统与底篮的吊带。吊杆可以在长度范围内无级收缩和伸长，在调整底模标高时，通过螺旋千斤顶、扁担梁以及不同厚度的垫块来实现。此种做法方便快捷，易于掌握，安全性大为提高。4.1.7 侧模与内模系统外侧模采用整体式钢模，侧模骨架用10#槽钢及节点板与模板面板、背面肋板焊接形成一个整体。侧模和底模联结采用侧包底的形式，因此侧模的固定及调整主要依靠下挂梁、滑梁进行支持。通过长度可调的侧模撑杆调整水平方向位置。外侧模通过侧模吊杆、侧模撑杆与挂篮上部承重系统及底篮系统连接，实现整体前移。由于箱梁截面变化较大，随着悬浇节段的施工，为适应腹板高度从4.5m至2.0m的变化，由于外侧模与底模采用了侧包底的形式，可以适应腹板高度变化，而要实现内侧不断变化的腹板高度，对内侧模采用组合钢模及竹胶板木模拼装，不与挂篮同步前移的形式。即内顶模与上部内侧模设计为一个整体，内侧模下部采用竹胶板拼接。由于顶板具有一定横坡，且该桥处于横坡渐变段，为适应横坡的渐变，在内顶模与内侧模交接处设置为绞轴联结，通过调节内模联结梁端部的内模支撑调节螺杆即可调节内模的交接变化角度，从而适应横坡的渐变，同时也适应了两个腹板不同的高度变化。内顶模的支撑后端采用内模上段纵向梁实现，内模上段纵向梁后端悬挂于已经浇筑的节段顶板，前端利用预留的吊杆孔，将立柱支撑于预留吊杆孔内，底端支撑于底模上。4.1.8 行走系统挂篮行走系统是通过行走梁及前后支座的滚动摩擦来实现。行走梁采用钢板制成有上下翼缘的箱型梁，前支座下设置行走滚轮，挂梁移动前后采用千斤顶将挂篮顶升起来，将前支座行走滚轮安装于前支座下。挂篮主梁后端采用反扣轮组将挂篮主梁平衡锚固于行走梁上方，且挂篮主梁仍然可以前后移动。挂篮主梁前后支座设导向定位卡块，行走梁具有导向作用，保证挂篮就位准确。挂篮前后移动采用两台10t手拉葫芦作为移动动力。葫芦悬挂点届时据实际情况现场焊接安装。4.1.9 锚固系统锚固系统分两种情况。首次安装挂篮时，每只挂篮后锚杆采用8根32精轧螺纹钢与箱梁0#块混凝土锚固。其中左右侧腹板处4根。该8根32精轧螺纹钢在浇灌0#块时就预埋在0#块节段内。埋置深度1.2m，下部设加强螺旋筋和锚板。具体预埋尺寸见施工方案。后锚杆通过主梁上的后锚扁担梁（后锚横梁）对主梁提供挂篮所需反力，防止挂篮向前倾覆。除了首段悬浇段采用预埋后锚杆外，其余节段的后锚杆均采用预留锚固孔的方式，安装后锚杆时，将后锚杆穿过连续梁顶板，锚杆下端部采用垫板及精轧螺纹粗钢筋螺母锚固在顶板上。具体尺寸同样参见施工方案。4.2、 挂篮使用注意事项：4.2.1 各吊带均使用32精轧螺纹粗钢筋，吊带调节采用机械式手动千斤顶调整；4.2.2 挂篮浇灌首节悬浇段时，每对挂篮后端锚固采用共16根长度5.50m长的32精轧螺纹粗钢筋作为后端锚固（其中，每个挂篮采用2*48根），首段之后在箱梁顶板预留60后锚杆孔，仍然采用32精轧螺纹粗钢筋作为后端锚固；4.2.3 底模下挂梁、侧模滑梁、内顶模滑梁均采用吊杆悬挂，分别在顶板和底板上预留60孔作为滑梁锚固调节杆（精轧螺纹粗钢筋）的穿过孔，各预埋或预留孔位详见施工方案；4.2.4 其余详见设计说明和BSH大桥主桥施工方案。4.2.5 挂篮出厂时吊杆（吊带）、吊杆调节千斤顶、挂篮移动手拉葫芦、模板拉杆等均不配套出厂，因此现场必须配置相应工具器具材料，以便施工作业。5、 挂篮安装程序5.1 安装预压加载试验程序为：检查疏通各杆件预留孔穿锚固联结杆（精轧螺纹粗钢筋）挂篮安装前放样定线安装左右行走梁行走梁调整定位分别吊装左右三角形挂篮主梁总成安装后端锚固梁及调整紧定后锚固安装挂篮立柱并作支撑安装立柱联结桁架（门头）门架立柱调整定位分别安装左右三角形后拉杆分别安装三角形前拉杆安装前端上挂梁安装前端上行走及作业平台检查紧固各部联结螺栓安装吊杆（吊带）吊装布设后下挂梁于三角形托架上并安装后吊杆安装调整前下挂梁安装布设底纵梁（底纵梁间距按照设计间距进行定位和点焊固定）调整前后下挂梁及底纵梁安装组合底模调整底模坡度和节段边界处高程底纵梁端部作沉降观测标记安装挂篮侧模固定于临时纵梁上安装挂篮翼缘板模板安装滑梁和辅助梁安装1节段底部托架间支墩安装设置主墩承台沉降观测桩观测并调整各部高程并作高程观测点标记开始进行分级对称预压加载试验和观测超载持荷18小时并检查各部联结和杆件形变情况卸载加载试验完毕整理试验结果根据监控计算数据调整底模节段边界处高程调整校正整个挂篮模板系统对挂篮进行全面检查并确认合格安装结束。5.2 安装过程中需特别注意：第一、底模坡度及节段边界处各高程的调整采用千斤顶调整吊杆高度方式实现，底模必须与已经浇筑的节段（本项目为1节段）底部紧密相贴。第二，1节段底部与三角形托架间采用千斤顶支承焊接型钢进行支撑，并确保支撑带为8条。并确保每个支撑带支反力不小于180kN, 支撑型钢为一次性材料，2#节段施工（张拉压浆完毕3天后）完毕即可将支撑型钢进行切割拆除，以确保1节段安全。第三、底模节段边界高程调整预留完成后，方可进行钢筋绑扎安装。5.3 加载荷载及试验方法、步骤5.3.1 加载荷载及数额经综合比较，本次预压试验采用砂袋作为加载荷载。本次试验最大荷载为最大悬浇节段结构荷载的115，8#节段重量971.5916kN，加载至115时的荷载（单侧）为971.59161151117.330kN。大小桩号两侧托架对称同步加载。两侧加载荷载总重2234.660kN（折合实用单位228.030t）。5.3.2 试验方法、步骤挂篮加载试验在主桥左幅9#墩01节段上进行。试验荷载取自现场干燥的砂性土。将采用编织袋袋装砂性土整齐堆码于底模上。整个试验工作场地为9#墩塔式起重机为中心，45m为半径的范围，要求采用彩旗围栏封锁，严禁闲杂人员通行。采用分级加载方式对挂篮模板系统进行加载和检测。加载分级为采用待浇节段重量进行分级。单只挂篮加载荷载分别为0225kN(20额定荷载)450kN(40荷载)755.2762kN(7节段100荷载) 798.4256kN(6节段100荷载)846.1712kN(5节段100荷载)882.3430kN(4节段100荷载)922.2584kN(3节段100荷载)965.6528kN(2节段100荷载) 971.5916kN(8节段100荷载) 1117.330kN(8节段115荷载)持荷18小时0 ，共10级进行加载和观测。5.3.3 分级加载说明20级也为初始荷载，初始加载后对挂篮各部位进行全面检查。期间各级加载荷载分别采用悬浇各节段额定荷载进行加载，以便模拟相应节段施工工况。100级为额定荷载，加载至100荷载时应静停持荷不低于10小时进行观测。115级为超载加压，超载加压静停持荷时间最少为18小时。每天加载试验工作暂停，必须采用防水篷布将堆码好的砂袋进行严密覆盖，以防止雨水浸湿而导致袋装砂土吸水引起荷载骤增影响试验正常进行甚至发生安全事故。5.3.4 先在现场取干燥的砂性土样装袋进行容重试验检测，初步测定土样袋装重量。根据现场土样容重，每袋土样平均重量为352.8N，单只挂篮加载砂性土袋约3167袋。5.3.5 固定多人装袋及过磅，由专人进行过磅记录并监测土样含水量。做到全部秤重。5.3.6 过磅后的砂袋采用塔式起重机吊装至托架试压作业面。每次提升袋装数量均固定不变（初步确定每次吊装10袋，以便计数），并严格按照两侧托架对称交替码砌，以确保受力对称。5.3.7 在托架模板上堆码时按照节段边界进行整齐堆码，以确保加载试验接近施工工况。5.3.8 每级加载完毕均进行全部测点高程及沉降观测。并进行详细记录。5.3.9 超载加压结束后，按加载等级逐级卸荷，在卸载过程中每级同样进行测点高程及沉降观测，以便统计分析弹性变形和非弹性变形情况得出相关数据。5.3.10 由于加载试验持续时间较长，每天开始加载前和加载试验暂停后均应对各特征点的高程进行观测记录。5.3.11 加载试验前后还需对各部位高程、行走梁调整垫块垫梁厚度进行量测记录。以便测试其弹性和塑性压缩量。5.3.12 将所有记录数据进行归纳整理，并绘制出各点沉降曲线，得出结论即告加载试验结束。6、高程控制网及观测标的设置及观测6.1 高程控制网采用现有的高程网，并在11#墩附近（高程在198.000201.500之间）山坡上设置1个观测平台，在左幅9#墩0#节段顶部设置1个观测站，在9#墩承台外侧30m外设置2个观测平台。6.2 前2个观测平台（站）用于观测挂篮及底模应变数据，后2个观测平台用于9#墩承台沉降观测。后面观测站同时也作为9#主墩永久观测站。6.3 每只挂篮模板系统上共设置6个观测标（点），其中底模节段边缘顶面2个，翼缘板模板1节段附近2个，上挂篮吊杆固定横梁上2个。观测标采用脚手架钢管垂直立焊于底模，并利用塔尺或钢直尺牢固安装于钢管外侧。（观测时人员不需在托架上支立塔尺，同时也便于消除人为因素的误差，更确保观测人员安全）6.4 主墩承台四角设置4个沉降观测点，以便在加载和悬浇施工中进行承台沉降观测。6.5 沉降及变形观测采用水准仪进行观测。严禁采用全站仪进行沉降变形观测。6.6 水准仪分别在0节段顶部设站观测挂篮形变和在8墩下部设站观测承台沉降。7、安装及加载试验进度计划时 间工作项目试验检测项目主要负责人备注2007年7月20日前挂篮安装前检查数量清点L J、HQ07年7月21日31日挂篮安装加工制作质量检查ZIJ、RB、HQ、07年8月1日8日挂篮及模板安装调整安装质量监控HQ、DM、ZXC、WJL07年8月9日15日分级加载试验检测挂篮各检测点高程及变形ZIJ、XCJ、RB、HQZZB07年8月16日18日挂篮系统全面检查、试验挂篮各检测点变形及应变ZIJ、XCJ、RB、HQ07年8月19日20日卸载、整理观测数据对卸载过程观测ZIJ、XCJ、RB、HQ7、加载试验安全应急预案7.1 采用彩旗围栏将试验区域（即以9#墩塔式起重机为中心，以45m为半径的范围）进行封锁，并安排专人进行防护，严禁闲杂人员进入。7.2 安排专人进行称重及记录，严格控制加载数量和质量