沱江大桥挂篮安全评估报告.doc

遂资眉高速遂宁至资阳段遂资眉高速遂宁至资阳段 TJ2 合同段合同段 K101 500 K112 400 沱江大桥挂篮施工沱江大桥挂篮施工 安全评估报告安全评估报告 编制 编制 审核 审核 审定 审定 重庆市渝通公路工程总公司重庆市渝通公路工程总公司 遂资高速公路遂资高速公路 TJ2TJ2 合同段项目经理部合同段项目经理部 20112011 年年 3 3 月月 目目 录录 一 概述一 概述 1 二 挂篮设计二 挂篮设计 1 2 1 本桥挂篮布置 1 2 2 挂篮设计与加工标准 2 2 3 挂篮安装 3 2 6 标准梁段挂篮施工步骤 4 2 6 1 挂篮施工步骤 4 2 6 2 挂篮行走 5 三 挂篮计算三 挂篮计算 5 3 1 基本资料 5 3 2 挂篮设计原则 6 3 3 挂篮受力体系 6 3 4 荷载及计算工况 7 3 5 模型模拟 7 3 6 主要计算结果汇总表 9 3 7 计算结论 9 3 8 控制工况计算结果图示 10 四 方案审批四 方案审批 10 五 荷载试验五 荷载试验 11 5 1 试验内容及目的 12 5 2 试验时间 地点及人员 12 5 2 1 试验时间 12 5 2 2 试验地点 12 5 2 3 预计到场人员 12 5 3 试验仪器设备准备 13 5 4 试验前准备 13 5 4 1 检查内容 13 5 4 2 挂篮拼装 13 5 4 3 安装千斤顶 13 5 4 4 锚固精轧螺纹钢 14 5 5 试验内容 14 5 5 1 加载方式 14 5 5 2 试验荷载 14 5 5 3 数据测量和记录 14 5 6 试验总结 15 5 6 1 挂篮试验过程和数据 15 5 6 2 试验结论 17 六 挂篮安全检查记录六 挂篮安全检查记录 17 七 对现场存在问题的整改七 对现场存在问题的整改 17 7 1 锚点支撑处处理 17 7 2 后支点锚筋调整 18 7 3 主梁后锚锲型垫块调整到位 18 7 4 防护与除锈 19 7 5 安全防护 19 八 结论八 结论 19 九 附件 挂篮检查记录表 九 附件 挂篮检查记录表 20 1 一 概述一 概述 目前 我部对沱江大桥悬臂浇筑的挂篮进行了整体安全评估 评估内容涉及到挂篮的设计 计算 专家评审 荷载试验 挂篮安 装行走等具体环节 评估的最终目的是为了掌握挂篮施工的安全系 数 为沱江大桥主桥主梁施工提供数据支持 二 挂篮设计二 挂篮设计 2 12 1 本桥挂篮布置本桥挂篮布置 本桥施工挂篮由两片受力主桁 前上下横梁及后横梁 中上横 联 吊架系统 行走系统 以及底模平台组成 挂蓝曾利用于合川 小沔大桥施工 最大控制荷载为 2600KN 本桥最大荷载为 1840KN 本桥挂篮主桁部分 均采用 3cm 厚 16Mn 板形成 25 25cm 方钢 通过节点板绞接形成 三道横梁均采用 2 40b 组合形成 对于承重 荷载较大和挂篮行走所用吊杆 均采用 45 钢作锚杆 施工时所用 的 A50 杆可采用 A32 精轧螺纹钢代替 行走时所用的 A50 杆必须为 锚杆 底模平台和外侧模板架为 2 32b 安全护栏用 2 25b 底纵梁 作平台 为改善前横梁受力 在吊点处采取用 2 25b 组焊成三角架 与 2 40b 共同受力 挂篮前支点支承于已浇块件前端 后支点通过 锚杆锚固于已浇块件 挂篮在浇注砼时 其传力路径为 2 前下横梁 后下横梁 砼重量 模板 模板支架 纵梁 吊杆 精轧螺纹 吊杆 精轧螺纹两片三角主桁前悬臂前上横梁 已浇块件 已浇块件 已浇块件 拉力 后支点锚杆 压力 前支点拖子 本桥挂篮采取一次行走到位 滑道按间隔 1m 设一道锚固点 滑 道的选型须满足抗弯能力 8 4t m 确保挂篮行走安全 2 22 2 挂篮设计与加工挂篮设计与加工标准标准 1 原材料 材质 A3 其中钢带为 16Mn 钢棒 销子为 40 铬 40 铬均要 求调质处理 钢材 钢铸件的品种 规格 性能等应符合现行国家产品标准 和设计要求 焊接材料的品种 规格 性能等应符合现行国家产品标准和设 计要求 2 主体主梁 下横梁 主体立柱 后锚梁 反压轮梁均为焊接 箱梁 采用坡口焊 全溶透 按二级焊缝质量标准进行检验 3 钢材切割面或剪切面应无裂纹 夹渣和分层 4 螺栓孔应成正圆柱形 孔壁表面粗糙度 Ra 25 m 孔缘无 损伤不平 无刺屑 螺栓孔允许偏差 0 5 螺栓孔孔距允许偏差 不超过 0 5 5 斜拉钢带与孔眼加强板焊接后 一次镗孔 以保证尺寸准确 6 挂篮制作后 应进行试拼装 以确保各部位尺寸准确 3 7 对挂篮主要部件应作超载试验 以检验挂篮的强度和刚度 需作试验的项目为 1 挂篮菱形主体超载试验 超载系数 1 2 2 后吊杆超载试验 超载系数 1 3 3 吊带上部调节螺杆超载试验 超载系数 1 3 4 销轴的抗剪试验 超载系数 1 3 8 挂篮设计加工采用标准 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 钢结构设计规范 钢结构施工质量验收规范 GB50205 2001 以及其它相关标准规范 设计要求 2 32 3 挂篮安装挂篮安装 挂篮改造加工好后 在工厂对角主体部分进行预拼装 试验验 收合格后 编号运至现场进行安装 挂篮荷载试验完毕 自施工 7 8 主墩 0 号梁段开始 即安装 挂篮 挂篮采用塔吊吊运安装 对于重量较大的主梁和前上横梁则 采取先在工厂分段运输至现场通过塔吊分片吊装 然后在 0 块上进 行焊接拼装 其安装顺序为 1 安装挂篮行走轨道 定位 2 安装前后拖子 支承点 3 将一侧挂篮主梁吊运至安装位置 尾部在 0 号块上利用竖向 预应力索进行临时固定 或者安装后锚梁 进行后锚固定 4 安装立柱 5 安装万能杆件横联 4 6 预顶立柱 每根 20t 立柱底部塞垫 7 安装挂篮平面连接体系 8 安装前上横梁及横撑 斜撑体系 9 安装吊带 吊杆 10 安装前 后下横梁 前下横梁安装时 在挂篮主梁上设置 吊篮等安全措施 以保证操作人员的安全 后下横梁安装时 操作 人员可在 0 号块托架上进行安装 11 安装底纵梁 12 安装底模分配梁及底模板 13 安装内 外模支架及内外模 14 用经过标定的液压千斤顶按挂篮安装完成工况 设计计算 立柱所承受的力值起顶立柱 立柱底部用钢板塞垫紧密 以保证挂 篮受力状况和设计相吻合 15 结构施工 5 2 62 6 标准梁段挂篮施工步骤标准梁段挂篮施工步骤 2 6 12 6 1 挂篮施工步骤挂篮施工步骤 挂篮施工流程图挂篮施工流程图 2 6 22 6 2 挂篮行走挂篮行走 1 待当前已浇筑节段须张拉的预应力束按设计要求全部张拉 结束后 用液压千斤顶松后吊杆及前后横梁上的钢吊带 下沉底模 侧模 10 20cm 拆内模 喷水养护砼 2 设置挂篮行走反拉溜绳 采用钢丝绳 3 安装牵引千斤顶 4 主体和底模平台系统及内模滑梁一次行走到下一节段 5 继续牵引挂篮行走到位 后锚锚固 6 内模牵引到位安装 7 挂篮轴线标高调整 8 底板钢筋 腹板钢筋 竖向预应力束安装 9 侧模架 侧模就位 校正 10 钢筋隐蔽检查及模板安装检查 6 11 砼浇筑 12 砼养护 砼顶面凿毛 13 预应力张拉 压浆 封锚 14 前移挂篮 重复以上步骤进行下一节段箱梁的挂篮悬臂 施工 三 挂篮计算三 挂篮计算 3 13 1 基本资料基本资料 沱江大桥型布置主桥采用 75 130 75 米连续刚构 主桥上部结 构设计为单箱室变截面箱梁 箱顶宽 12 1m 箱底宽 7m 悬臂宽 2 55m 沱江大桥主桥箱梁为纵向 竖向及横向三向预应力结构 采用 单箱单室箱型截面 根部梁高 8 米 跨中梁高 3 米 顶板宽度 12 1 米 底板宽度 7 米 两边悬臂长度 2 55 米 从中跨跨中至箱梁根部 箱高以 1 6 次抛物线变化 箱梁腹板在墩顶范围内厚 100cm 从箱 梁根部至跨中梁段腹板厚 70 50cm 箱梁底板厚从箱梁根部截面的 100cm 厚以 1 6 次抛物线变至跨中截面 28cm 厚 每个 T 构悬臂共 60 3m 主桥纵向划分为 15 个对称节段 节段 长度 8 3 5 7 4 4m 全桥共两个边跨现浇段 各长 8 58m 合拢段 3 个 挂篮浇筑由 1 节段加以控制 1 节段重 183 95 吨 长 3 5m 7 3 23 2 挂篮设计原则挂篮设计原则 1 从 1 块开始每个节段一次浇筑 2 为兼顾挂篮的通用性 按最大节段 4 4m 设计 各主要受力构件 承载能力在本桥基础上有所提高 3 33 3 挂篮受力体系挂篮受力体系 本桥施工挂篮由两片受力主桁 前上下横梁及后横梁 中上横 联 吊架系统 行走系统 以及底模平台组成 本桥挂篮主桁部分 均采用 3cm 厚 16Mn 板形成 25 25cm 方钢 通过节点板绞接形成 三道横梁均采用 2 40b 组合形成 对于承重 荷载较大和挂篮行走所用吊杆 均采用 45 钢作锚杆 施工时所用 的 A50 杆可采用 A32 精轧螺纹钢代替 行走时所用的 A50 杆必须为 锚杆 底模平台和外侧模板架为 2 32b 安全护栏用 2 25b 作平台 为改善前横梁受力 采取用 2 25b 组焊成三角架与 2 40b 共同受力 挂篮前支点支承于已浇块件前端 后支点通过锚杆锚固于已浇块件 本桥挂篮采取一次行走到位 滑道按间隔 1m 设一道锚固点 滑 道的选型须满足抗弯能力 8 4t m 确保挂篮行走安全 3 43 4 荷载及计算工况荷载及计算工况 一 荷载 1 挂篮自重 施工挂篮由两片受力主桁 前上下横梁 中上横联 吊架系统 8 行走系统及底模平台组成 挂篮自重 附加荷载 8t 约 66t 内模 及支架约 5 5t 共约 71 5t 满足设计要求 2 箱梁砼重量 箱梁节段重按全断面输入分配 砼比重按 2 6 tonf m3 计算 二 计算工况 1 1 块独立挂篮一次浇砼完成时 梁段长 3 5m 高 7 806 7 366m 重 183 95 tonf 2 9 块独立挂篮一次浇砼完成时 梁段长 4 4m 高 4 758 4 387m 重 144 46 tonf 3 53 5 模型模拟模型模拟 本桥所采用菱形挂篮型钢如下 2 40b 前 后下横梁 2 32b 内滑梁 底模平台 2 25b 吊架 三角架 2 16b 抗弯加强架 腹板加强架 横联 2 12 5b 横联其他部分 材料容许应力 MpaMPaMPa MpaMPaMpaMn MPaMPaMPaQ w w w 125210 220 45 120200 21016 85140 145235 钢 钢 钢 单元类型 本例构件均采用梁单元来模拟 吊杆也可采用只受拉桁架单元 来模拟 但要注意边界条件 以免体系机动 9 荷载分布 顶板砼及模板重量分配到两个顶板纵梁上 每根梁受均布荷载 2 71 tonf m 翼板砼及模板重量分配到四个翼板纵梁上 每根梁受均布荷载 1 32 tonf m 腹板砼及模板重量分配到 8 根底板纵梁上 考虑到截面变化 每根梁受梯形荷载 大小为 3 47 tonf m 2 32 tonf m 底板砼及模板重量分配到 6 根底板纵梁上 考虑到截面变化 每根梁受梯形荷载 大小为 2 53 tonf m 2 42 tonf m 挂蓝自重由系统自动计算 边界条件 菱形挂篮两个后锚点采用固定支座模拟 限制节点空间 6 个自 由度 两个前锚点限制除前进方向的其余 5 个自由度 其它每个吊 杆端处均采用铰接 限制空间 3 个方向上的线位移 3 63 6 主要计算结果汇总表主要计算结果汇总表 工况部位 最大应力 MPa 容许应 力 MPa 最大变形 mm 备注 前端变形 9 主桁 54 8210 1 25 25 方钢 16Mn 2 32b 内滑梁 126 0145 17 2 32b Q235 2 32b 纵梁 122 1145 19 2 32b Q235 后下横梁 94 1145 3 2 40b Q235 前上横梁 78 1145 9 2 40b Q235 1 节段 一次浇 注 前下横梁 53 0145 13 2 40b Q235 10 三角架 108 7145 7 2 25b Q235 抗弯加强架 127 0145 3 2 16b Q235 吊杆 86 7210 945 吊带 49 5210 9 22 2cm 16Mn 吊架 13 3145 1 2 16b Q235 横联 30 7145 1 2 16b Q235 3 73 7 计算结论计算结论 经计算复核 挂篮受力主体在上述工况下无论强度 刚度及稳定 性均满足规范要求 整个挂篮系统受力安全 可靠 挂篮变形大约 1 9cm 3 83 8 控制工况计算结果图示控制工况计算结果图示 图图 1 1 挂篮支反力图 挂篮支反力图 t t 图图 2 2 挂篮竖向位移图 挂篮竖向位移图 mmmm 挂篮自重 54 5t 附加荷载 8t 内模及支架 5 5t 砼 180t 248t 图图 3 3 挂篮轴力图 挂篮轴力图 t t 图图 4 4 挂篮剪力图 挂篮剪力图 t t 11 图图 5 5 挂篮弯矩图 挂篮弯矩图 t mt m 图图 6 6 挂篮应力图 挂篮应力图 t mt m 四 方案审批四 方案审批 目前 挂篮施工方案已报驻地办和总监办 并已得到审批 五 荷载试验五 荷载试验 荷载试验方案已报驻地办和总监办 并已得到审批 12 5 15 1 试验内容及目的试验内容及目的 遂资高速沱江大桥挂篮是本桥上部主梁悬臂节段施工的专用设 备 是主梁施工成败的关键 必须安全 稳妥 为了验证挂篮结构 承载能力 确保挂篮万无一失 并测量挂篮受力后的变形值 以便 更好地指导施工 按照我施工项目部及业主 设计 监理 监控各 方要求 对全桥 4 套挂篮需要分别进行上下游菱形主桁片的平放对 顶加载试验 吊杆 锚杆 吊带调节杆 销轴及相关连接件的单件 试验 挂篮试验正式报告待挂篮加工改造完毕且试验之后再上报监 理 试验目的 1 检验挂篮的加工 拼装是否符合设计要求 主要检验菱形桁 片 2 检验锚固体系的可靠性 13 3 检验单件结构的可靠性 3 测定挂篮的整体变形量 为悬臂施工提供线形控制提供参考 5 25 2 试验时间 地点及人员试验时间 地点及人员 5 2 15 2 1 试验时间试验时间 预计试验时间为 2010 年 12 月 16 日 0 块施工完毕 5 2 25 2 2 试验地点试验地点 沱江大桥 7 主墩 5 2 35 2 3 预计到场人员预计到场人员 业 主 肖 锟 监 理 汤经伟 李建平 汤闻君 王 瑞 施 工 胡鸿伦 陈 民 陈玉刚 蔡锡阳 肖祖全 施昌洪 等 本试验由项目总工陈民担任技术负责 试验现场由陈玉刚负责 总协调与试验组织安排 蔡锡阳 肖祖全 施昌洪负责现场调度 指挥 试验操作工预计 10 人 5 35 3 试验仪器设备准备试验仪器设备准备 主要试验仪器设备表主要试验仪器设备表 序号名称型号单位数量备注 1 油泵800 型台 4 2 穿心油顶 200t 台 2 3 穿心油顶 100t 台 2 4 钢直尺 60cm 把 2 5 钢直尺 50cm 把 4 14 5 45 4 试验前准备试验前准备 5 4 15 4 1 检查内容检查内容 先进行挂篮单件试验 然后在挂篮拼装完毕后 进行全面的检 查 检查的主要内容有 1 挂篮是否拼装完毕 2 菱形桁片两侧标高是否一致 3 桁片之间的间距是否满足设计要求 4 焊接质量与螺栓连接是否满足要求 5 后锚系统 支垫系统 滑道系统以及吊挂系统是否满足设计 要求 5 4 25 4 2 挂篮拼装挂篮拼装 主桁杆件 前上下横梁 后横梁 中上横梁 吊杆系统 行走 系统等主体受力杆件均应安装完毕 5 4 35 4 3 安装千斤顶安装千斤顶 在挂篮拼装完毕后 将 4 台千斤顶按照对应编号安置于加载位 置 5 4 45 4 4 锚固精轧螺纹钢锚固精轧螺纹钢 根据设计位置钻孔锚固精轧螺纹钢 钢筋锚固深度约 1m 外露 长度不小于 0 8m 5 55 5 试验内容试验内容 5 5 15 5 1 加载方式加载方式 试验加载通过千斤顶反压加载 将梁段底板与腹板荷载施加于 底挂篮 将梁段顶板荷载施加于内滑梁 使试验加载等效于块件产 15 生的荷载 本试验共分四级加载 分别为设计荷载值的 50 80 100 120 逐级加载 5 5 25 5 2 试验荷载试验荷载 单幅桥梁共有悬臂浇筑节段 60 个 最重节段为 1 块 长 3 5m 约重 184 0t 挂篮分级加载表挂篮分级加载表 加载步骤加载值 t 最少荷载持续时间加载情况说明 19 25min 设计荷载的 10 205min 全部卸载至 0 3465min 设计荷载的 50 473 65min 设计荷载的 80 5925min 设计荷载的 100 6110 45min 设计荷载的 120 7925min 卸载至设计荷载 100 873 65min 卸载至设计荷载 50 905min 全部卸载至 0 5 5 35 5 3 数据测量和记录数据测量和记录 每级荷载作用下 测量各点标高相对于加载前的变化量即为挂 篮对应点的竖向变形量 同时做好记录以便数据分析 5 65 6 试验总结试验总结 5 6 15 6 1 挂篮试验过程和数据挂篮试验过程和数据 我部分别于 2011 年 1 月 14 日 2011 年 1 月 20 日分别对 7 墩 8 墩挂篮进行了整体荷载试验 挂篮试验主要包括对挂篮成型检查 挂篮整体荷载试验 先进行挂篮单件试验 然后在挂篮拼装完毕后 进行全面的检 查 检查的主要内容有 1 挂篮是否拼装完毕 16 2 菱形桁片两侧标高是否一致 3 桁片之间的间距是否满足设计要求 4 焊接质量与螺栓连接是否满足要求 5 后锚系统 支垫系统 滑道系统以及吊挂系统是否满足设计 要求 试验加载通过千斤顶反压加载 将梁段底板与腹板荷载施加于 底挂篮 将梁段顶板荷载施加于前下横梁 使试验加载等效于块件 产生的荷载 本试验共分四级加载 分别为设计荷载值的 10 20 50 80 100 120 逐级加载 单顶最大荷载 1104KN 单幅桥梁共有悬臂浇筑节段 60 个 最重节段为 1 块 长 3 5m 约重 184 0t 7 7 墩小桩号挂篮分级加载表墩小桩号挂篮分级加载表 加载步 骤 加载值 t 最少荷载持续 时间 加载情况说明变形情况 19 25min 设计荷载的 10 8mm 218 45min 设计荷载的 20 10mm 3465min 设计荷载的 50 21mm 473 65min 设计荷载的 80 28mm 59220min 设计荷载的 100 32mm 6110 45min 设计荷载的 120 35mm 7925min 卸载至设计荷载 100 33mm 873 65min 卸载至设计荷载 50 24mm 905min 全部卸载至 0 7mm 7 7 墩大桩号挂篮分级加载表墩大桩号挂篮分级加载表 加载步 骤 加载值 t 最少荷载持续 时间 加载情况说明变形情况 19 25min 设计荷载的 10 6mm 218 45min 设计荷载的 20 7mm 3465min 设计荷载的 50 23mm 473 65min 设计荷载的 80 29mm 17 59220min 设计荷载的 100 33mm 6110 45min 设计荷载的 120 37mm 7925min 卸载至设计荷载 100 35mm 873 65min 卸载至设计荷载 50 30mm 905min 全部卸载至 0 10mm 8 8 墩小桩号挂篮分级加载表墩小桩号挂篮分级加载表 加载步 骤 加载值 t 最少荷载持续 时间 加载情况说明变形情况 19 25min 设计荷载的 10 7mm 218 45min 设计荷载的 20 8mm 3465min 设计荷载的 50 27mm 473 65min 设计荷载的 80 33mm 59220min 设计荷载的 100 36mm 6110 45min 设计荷载的 120 41mm 7925min 卸载至设计荷载 100 37mm 873 65min 卸载至设计荷载 50 29mm 905min 全部卸载至 0 11mm 8 8 墩大桩号挂篮分级加载表墩大桩号挂篮分级加载表 加载步 骤 加载值 t 最少荷载持续 时间 加载情况说明变形情况 19 25min 设计荷载的 10 2mm 218 45min 设计荷载的 20 3mm 3465min 设计荷载的 50 18mm 473 65min 设计荷载的 80 20mm 59220min