斜拉桥水平横撑及上横梁支架施工工艺

PAGE工程概况xxxxxx大桥既是连接城区东北部和东西部快速主干道的关键工程，又是xx的门户大桥，是乘船进入涪陵城区的第一座桥梁，是涪陵区的标志性建筑。该桥位于乌江、xx汇合口下游1.7km处，主桥全长850m,桥跨布置为200m+450m＋200m，桥型为预应力混凝土双塔双索面斜拉桥，桥面为双向四车道，全宽为22m，设计车速60km/h。索塔为H型，塔高182.8m，分为下塔墩、中塔柱、上塔柱三个部分，其中中塔柱高54.5m，中塔柱设计为内倾式，根据设计要求每隔15m需设置一道水平横撑以防止塔柱的水平位移，上横梁为分离式塔柱的连接系梁，需搭设支架现浇。上横梁长13.6m，高6m，宽m，设计砼方量，与塔柱相连处最大砼方量达。QC小组简介xxxx大桥中塔柱水平横撑及上横梁联合支架QC小组是应xxxx大桥施工而生，成立于2005年1月，全组人员由项目经理、项目总工带头接受TQC知识教育，学习TQC基本知识、现代化管理技术、施工规范、质量验收标准、安全法规等。小组成员都是项目部的技术骨干，均接受了48小时的TQC教育，出勤率100%，是一个具有较高学历和较强QC理论基础的QC小组，。以下为我部QC小组成员及人员资料（见表1）xxxx大桥中塔柱水平横撑及上横梁联合支架工艺研究QC小组成员构成表小小组名称xxQC小组QC小组成立时间2005.100注册号一司0668注册时间2006.1活动时间2005.100.1-22006..10.221小组类型创新型活动课题中塔柱水平横撑撑及上横梁梁联合支架架工艺研究究序号姓名性别年龄学历组内分工组内职务职称受QC教育学时1xx男26本科全面负责组长助工48小时2xx男30本科现场管理组员工程师48小时3xxx男23本科现场质量管理组员助工48小时4xx男20中专测量负责组员测工48小时5xx男33大专现场质量控制组员助工48小时6xx男39大专现场施工管理组员助工48小时7xx男21本科测量负责组员见习生48小时8xx女21本科资料整理组员见习生48小时表1制表：xx时间：xx选择课题问题提出索塔为H型双肢分离式，其中内倾，在未施工上横梁前中塔柱两肢没有任何连接支撑，随着施工高度的增加易发生倾斜变形。上横梁混凝土结构截面大，支架支撑基础为下塔墩顶9.8m×18m平台,平台距上横梁底支撑距离大、支撑基础面积小，安全施工威胁大，横梁质量要求高，工期紧迫，一公司乃至集团公司均属首次施工此类桥梁，无类似工程施工经验可供借鉴。公司在以往现浇高支架梁段施工中通常采用满堂WDJ碗扣支架支撑系统，如此类支撑系统运用在本项工程中将会存在以下问题：WDJ碗扣架如搭设高度达54m，基础支撑面积不足;WDJ碗扣架需租用990t,人工、运输、租赁费用等较高；搭设水平及竖直密度大，操作检查难，剪刀斜撑无法按照构造要求搭设，架子垂直度无法控制，容易失稳，搭设施工中安全隐患较多。课题确定在使用常规的WDJ碗扣支架支撑系统无法满足施工要求的情况下，项目部必须创建新型的支撑系统来完成本次施工，同时将中塔柱水平横撑与上横梁支撑系统进行有效科学的结合。综上所述，本次QC小组活动的课题为：中塔柱水平横撑及上横梁联合支架工艺研究。设定课题目标目标xxxx大桥上横梁支撑系统在保证稳定、安全的前提下实现中塔柱水平横撑与上横梁支撑系统进行有效科学的结合。目标值中塔柱施工过程中，塔柱双肢倾斜位移不超过±5mm；支撑系统满足刚度要求，混凝土浇筑过程中沉降控制在1cm以内；支撑系统于2007年3月15日之前完成，以确保上横梁混凝土于2007年4月20日前全部浇筑完成(涪陵区政府节点工期要求)。目标可行性分析公司引进MIDAS计算软件，可以对任何支撑系统进行有限元结构分析，实现对支撑结构应力内力变形进行准确的掌握，可提前准备相应的方案对存在的问题进行解决，实现中塔柱施工过程中塔柱双肢倾斜位移不超过±5mm及混凝土浇筑过程中沉降控制在1cm以内的目标；得到项目设计单位xx市交通科研设计院及监理单位xx中庆监理公司的大力支持，并提供技术指导；我们的QC小组成员由年轻的大学生和有多年实践经验的工程技术人员组成，具备创新工艺研究的前提。综上所述，经过小组成员全面客观地分析，一致认为：目标完全能够实现。提出方案，确定最佳方案方案的提出QC小组成立以后，围绕课题，小组成员通过“头脑风暴法”集思广益对中塔柱水平横撑及上横梁联合支架方案进行讨论，按支撑结构形式归纳为以下三种支撑方式：万能杆件组合支撑体系；螺旋钢管加贝雷梁组合支撑体系；悬臂式牛腿桁梁支撑体系。方案的分析、评估及选定方案简述万能杆件组合支撑方案下塔墩墩顶预埋柱脚钢板，基础采用万能杆件立柱与预埋钢板焊接的形式，共架设2m×2m万能杆件立柱4根，柱与柱之间横桥向间距6m，顺桥向间距4m。4根立柱之间每7.5m高设置一道水平系梁增加立柱之间的整体型，共需设置6道。每15m高设置一道中塔柱水平横撑，横撑长度根据所处高程两塔肢之间的水平距离决定，最长20.5m，最短15.5m，水平横撑采用万能杆件拼装与立柱相连成整体，拼装延伸至塔柱内侧后与塔柱预埋钢板焊接锁定，共需设置3道。立柱拼装至51m高后水平搭设工字钢作分配横梁，在分配梁上搭设型钢作上横梁底模支撑。整个拼装过程采用塔吊辅助吊装万能杆件，人工拼装，共需万能杆件1345t。本方案经过检算支撑系统能够满足上横梁混凝土荷载要求，水平横撑因万能杆件之间为螺栓连接，挠曲变形不易控制。人工现场拼装较慢，占用塔吊时间较多，对塔柱节段施工有较大影响。螺旋钢管加贝雷梁组合支撑系统下塔墩墩顶预埋钢板，基础采用Φ72cm壁厚12mm螺旋钢管作为立柱与预埋钢板焊接，共布置螺旋钢管桩4根，顺桥向间距4.2m，横桥向间距6m。中间设置三道I30型钢连接系梁，形成框架；顺桥向每两根立柱桩支撑一根双肢I56型钢分配梁，中塔柱内侧每边各预埋三只牛腿，分别支撑一根双肢I30型钢分配梁，共组成4根型钢分配梁；分配梁上按1m间距布置7片贝雷桁架，形成横梁浇筑的主受力支架，贝雷片顶面沿顺桥向按0.6m间距布置I30型钢分配梁；分配梁上搭设WDJ碗口满堂支架，并铺设底模板。中塔柱水平横撑仍采用双肢Φ72cm、壁厚12mm螺旋钢管按16.9m、14.2m、13.9m层高、4.8m平间距布置，横撑设置为被动横撑，螺旋钢管口与塔柱内侧预埋钢板焊接锁定。整个拼装过程采用塔吊吊装人工定位，在中塔柱施工过程中逐步完成，共需螺旋钢管150t。本方案经过检算支撑系统能够满足上横梁混凝土荷载要求，每道水平横撑为一整体螺旋钢管并且与立柱钢管相联，刚性完全能满足要求，没有挠曲变形。每节段螺旋钢管分9m进行整体吊装到位后，由现场技术人员校正点位及垂直度后焊接，占用塔吊时间较少，对塔柱节段施工影响较小。悬臂式牛腿桁梁支撑系统上横梁底的中塔柱内侧每肢各预埋3块钢板，钢板预留栓孔，将拼装好的桁梁整体吊装至预埋钢板处，吊装到位后将桁梁与塔柱螺栓连接成整体，每肢塔柱上桁梁之间设置型钢横撑将3榀形成整体,增强其稳定性。桁梁顶设置分配梁工字钢，分配梁顶面沿顺桥向按0.6m间距布置I30型钢分配梁；分配梁上搭设WDJ碗口满堂支架，并铺设底模板。中塔柱水平横撑仍采用双肢Φ72cm、壁厚12mm螺旋钢管按16.9m、14.2m、13.9m层高、4.8m平间距布置，横撑设置为被动横撑，螺旋钢管口与塔柱内侧预埋钢板焊接锁定。中塔柱水平横撑在中塔柱施工过程中逐步完成，悬臂式桁梁在中塔柱施工完成后集中拼装完成，供需桁梁63t。本方案经过检算支撑系统能够满足上横梁混凝土荷载要求，但水平横撑稳定性较差，吊装固定较困难。悬臂式桁梁之间型钢挠度偏大，集中拼装桁梁支架造成工序不能平行作业，容易造成“窝工”。方案分析选定（见表2）方案的分析、评估及选定表序号支撑体系类型分析其优（缺）点点方案选择1万能杆件组合支支撑方案节点受力，传力力明确杆件定型，现场场拼装杆件使用普遍租租借较为方方便拼装过程安全隐隐患较少，容容易控制杆件之间使用螺螺栓连接，作作桁梁使用用挠曲变形形不易控制制杆件使用数量巨巨大，租金金昂贵拼装工人要求必必须熟练掌掌握万能杆杆件拼装技技巧，否则则拼装速度度较慢，并并且不易保保证拼装质质量拼装过程中塔吊吊使用率较较高，对塔塔柱施工影影响较大不采用2螺旋钢管加贝雷雷梁组合支支撑系统螺旋钢管及贝雷雷梁传力明确，受力力合理拼装过程安全隐隐患较少，容容易控制所需螺旋钢管及及贝雷梁数数量较少，租租金便宜，经经济性好螺旋钢管及贝雷雷梁均为整整体吊装，对塔吊占用率较低，对塔柱平行作业影响较小贝雷梁为单块定定型桁架，现现场拼装便便捷所需施作工人较较少，施工工工序较为为简单，容容易掌握施施工要点螺旋钢管及贝雷雷梁使用数数量不大，租租金相对较较少横撑与立柱相连连，刚度较较好，没有有挠曲变形形可采用3悬臂式牛腿桁梁梁支撑系统统传力明确，但端端部挠度较较大所需桁梁及型钢钢较少，租租金便宜钢管横撑竖向无无支撑，稳稳定性较差差悬臂拼装过程中中，安全隐隐患较多，不不易控制需中塔柱施工完完成后方能能进行悬臂臂牛腿桁梁梁的安装，各各工序不能能平行施工工，影响施施工进度不采用表2制表xxxx确定最佳方案通过对比分析、第二种方案（螺旋钢管加贝雷梁组合支撑系统）评为最佳方案。问题假想预测螺旋钢管加贝雷梁组合支撑系统流程（见图1）问题假想原因预测小组成员调阅报纸杂志互联网及相关资料文献对有关高支架施工所发生的质量及安全事故进行收集整理，通过对其他形式（如WDJ碗扣支架钢管脚手架万能杆件支架等）高支架体系所发生的事故进行筛选，以防止螺旋钢管加贝雷梁组合支撑系统出现类似问题，假想问题主要原因归纳如下：施工专项方案不合理结构组合不稳定操作过程中未按规范以及批准的方案进行实施螺旋钢管连接不满足要求施工安全措施不完善确定对策通过上述问题假想预测所归纳的几种原因，结合螺旋钢管加贝雷梁组合支撑系统流程土，制定实施对策如表3所示对策实施实施一建立应力、应变模型通过最不利加载方式分析，对方案进行深化设计。步骤一根据上横梁结构特点将其倒角处截面作为最不利截面运用MIDAS有限元结构计算软件进行分析检算，对方案进行深化设计，设计部分由黄洪盛、李强、邓荣在公司工程部的协助下执行。效果检查：初步方案于2006年10月23日完成，正式方案于2006年11月经公司工程部监理及业主单位审批完毕，正式实施。步骤二施工现场对主要受力部位构件进行加强，由屈小东、李强、夏勇等执行实施。在塔柱内侧贝雷梁底标高处各加设四组用I30工字钢制成的型钢牛腿作为贝雷梁端支点；制作异形贝雷梁端节段，与标准节段拼接完成后使贝雷梁延伸至塔柱内侧，将异型端端头与塔柱预埋钢板焊接成整体，增强贝雷梁的稳定性；上横梁3m×1.5m倒角处混凝土方量最多，为最不利荷载截面，在倒角下加大碗扣件搭设密度，将原0.6m×0.6m搭设间距改为0.3m×0.3m。效果检查：第1条措施与中塔柱施工同步完成，第2、3条措施于2007年3月6日完成补强。实施二施工现场增强构件间整体性，由冉兵、肖伟、黄洪盛等负责执行1、螺旋钢管立柱基础管口与下塔墩墩顶预埋钢板焊接完成后，在预埋钢板与管壁之间加焊8块三角钢板对立柱基础进行加强；2、螺旋钢管立柱顶端用1cm厚钢板进行封口，并在封口钢板与管壁之间焊接12块加劲钢板，增大管顶受力面积，消除局部应力过大；3、在立柱钢管上焊接型钢牛腿放置水平横撑钢管，立柱与横撑相接处焊接弧形限位板，限制横撑水平位移；对策措施表序号要因对策目标措施完成时间责任人检查人1施工专项方案不不合理建立应力、应变变模型通过过最不利加加载分析，对主要受力部位构件进行加强解决施工中不对对称加载及及荷载不均均匀，避免免体系局部部变形过大大失稳1、运用MIDAS有限限元结构计计算软件进进行深化设设计；2、在塔柱内侧各加加设四组牛牛腿作为贝贝雷梁端支支点；3、制作异形贝雷雷梁端节段段，使其与与塔柱预埋埋钢板焊接接成整体；；4、在荷载最大处处增大碗扣扣件搭设密密度。2007.3..5xxxx2结构组合不稳定定增强构件间整体性避免钢管杆系比比过大失稳稳，消除立立柱基础及及顶端局部部应力过大大现象，加加强构件之之间的限位位连接1、立柱基础加焊三三角钢板；；2、立柱顶端封口并并焊接加劲劲钢板；3、在水平横撑与与立柱之间间焊接限位位板；4、贝雷梁与钢管管桩、贝雷雷梁与分配配梁之间焊焊接限位钢钢板；5、钢管立柱之间间在框架系系梁的基础础上架设十十字交叉系系梁；6、不标准间距贝贝雷梁之间间加设自行行加工水平平横联。2007.3..8xxxx３操作过程中未按按规范以及及批准的方方案进行实实施加强施工过程控控制保证拼节过程中中完全按照照方案执行行做好拼装前的技技术交底；；2、每道工序完成后后须进行验验收后方能能进行下道道施工。2006.111.2xxxx４螺旋钢管连接不不满足要求求加强测量校核，对对街头连接部位进进行补强确保拼装连接质质量，确保保验收合格格1、安装过程中测量量人员全程程跟踪校核核每根立柱柱八个方向向的垂直度度；2、钢管桩连接端打打坡口，增增加焊缝高高度；3、钢管桩连接端端均匀焊接接8块连接钢钢板；4、水平横撑与塔塔柱预埋钢钢板焊接后后加焊12块三角钢钢板。2007.2..26xxxx５施工安全措施不不完善加强安全教育、严严格执行持持证上岗完全杜绝安全事事故的发生生1、加强班前安全讲讲话；2、焊工、架子工、吊吊装工等必必须持证上上岗；3、系梁处搭设防防护篷，防防止高空坠坠物伤人。2007.3..10xxxx表3制表：xx时间：xx螺旋钢管加贝雷梁组合支撑系统流程图不满足要求不满足要求1.建立应力应变模型2.加载分析6.支架基础调查8.基础承载能力检算3.初步设计4.结构检算5.对设计进行细化7.螺旋钢管下料9.预埋基础钢板10.基础加固11.立柱钢管架设焊接13.焊接立柱钢管连接系梁14.水平横撑架设焊接12.测量校核15.架设分配梁16.架设贝雷梁17.架设碗扣架脱模系统18.底模铺设重复工序调整合格NOOK图1制图：xxxx4、贝雷梁与钢管桩、贝雷梁与分配梁之间焊接限位钢板，防止贝雷梁或分配梁在加载不均的情况下发生倾覆；5、4根钢管立柱之间已经设置3道连接框架系梁，在此基础上架设十字交叉系梁，使每两两立柱之间形成连接，增强立柱钢管的稳定性；6、每两片贝雷梁之间加设水平横联，非标准间距贝雷梁之间用L75角铁自行加工水平横联进行安装。效果检查：2006年12月完成第1条措施，其余措施于2007年3月10日前完成，结构稳定性较好，未出现基础下沉以及构件之间发生相对位移的现象。实施三实现制作、拼装全过程控制，以提高拼装、焊接质量，由李强、屈小东负责执行。1、拼装前召集所有参与施工人员进行技术交底，对施工步骤、难点、质量注意事项等作详细的交底说明；2、严格执行质量“三检”制度，每道工序完成后须进行验收后方能进行下道工序施工。效果检查：2007年3月11日通过公司联合验收小组验收。实施四加强测量校核，对接头连接部位进行补强，由李朝辉、邓荣、肖伟等执行完成1、立柱钢管接长安装过程中测量人员全程跟踪校核每根立柱八个方向的垂直度，将各个方向垂直度控制在±3mm以内后对称焊接；2、钢管连接端打“V”形坡口，增加焊缝高度，加强焊缝连接质量；3、立柱钢管接长过程中，连接端焊接完成后在接长部位的管壁上按均匀间距焊接8块连接钢板；4、水平横撑与塔柱预埋钢板焊接后，在钢管管壁与预埋钢板之间按均匀间距加焊12块三角钢板。效果检查：2007年3月1日完成上述措施，保证整个立柱钢管在接长过程中平面位置控制在±5mm以内,垂直度误差控制在±3mm以内,完全符合设计及规范要求。实施五加强安全教育、严格执行持证上岗，在施工过程中安全员全程跟踪监督，严防出现安全事故，由冉兵、黄洪盛负责执行。1、加强班前安全讲话，施作人员上班前由项目部安技员、劳资员组织进行安全知识宣传学习；2、焊工、架子工、吊装工等必须持证上岗；3、在系梁处搭设防护篷，防止高空坠物伤人。效果检查：截止2007年3月10日支架搭设完毕通过验收，施工期间未发生一起安全事故，完全做到“0”事故。总体效果检查