悬臂浇筑连续刚构桥悬臂端高差控制

悬臂浇筑连续刚构桥悬臂端高差控制第1页/共29页

杭州上塘高架延伸线01标运河桥QC小组就是在这样的背景下成立的，小组情况如下：

成员表序号姓名年龄性别职称文化程度组内职务1吴璀余43男工程师本科组长1华国红33男工程师大专组员3刘涛25男助理工程师本科组员4任远26男助理工程师本科组员5郑方慧22男技术员中专组员成立日期2003.1.20活动时间2003.2.1～2004.1.5小组类型攻关型小组活动7次第2页/共29页

一、选题理由

运河桥是三跨预应力混凝土连续刚构桥，采用悬臂挂篮浇筑，各节段的施工状态对成桥线形有很大影响。不合理的节段立模高程设置可能会导致合拢时两悬臂端相对高差过大而无法合拢，或者桥面线形起伏过大，影响外观和行车舒适度。因此，我们选择这个课题进行技术攻关是非常有必要的。第3页/共29页

二、现状调查

运河桥横跨京杭大运河，全长264m，最大跨径120m。上部箱梁截面形式为单箱单室，箱梁顶宽18.62m，底宽10m，梁底按二次抛物线变化,主墩处梁高6.8m，跨中为2.5m。

103#墩104#墩105#墩106#墩运河桥立面图京杭大运河第4页/共29页

全桥纵向共有三种大吨位预应力体系，其中最大吨位410吨。上部结构采用悬臂挂篮浇筑施工，最大悬臂长59.25m。挂篮为菱形挂篮，设计自重85t。每个主墩悬臂浇筑26个节段，分13个施工阶段进行浇筑。节段平均自重183t，最大的达到206t。

预应力吨位大、挂篮自重大、施工悬臂长、节段自重大是本桥施工的难点。第5页/共29页三、预期目标

根据现状调查的结果，我们制定了预期目标：保证成桥后的线形，控制好运河桥每一节段的高程，使其中跨合拢时两悬臂端相对高程差不超过30mm。四、可行性分析

利用先进的计算机软件模拟施工加载，分析不同施工阶段的结构状态，再结合现场实测线形数据，可以准确地预测桥的线形。只要在施工时合理地调整模板高程，就可以保证中跨合拢时量悬臂端高差不超过预期目标。

30mm第6页/共29页五、因果分析中跨合拢时两悬臂端相对高差大测量误差立模标高误差大悬臂端挠度太大调模千斤顶精度不高操作不细心仪器陈旧失准技术交底不清挂篮自重及施工荷载影响纵向预应力作用温差影响节段混凝土自重作用挂篮变形原因分析系统图第7页/共29页六、要因确认要因确认表序号末端因素验证方法验证人是否要因1操作不细心现场观察、询问测量员华国红否2仪器陈旧失准察看仪器鉴定标签、测量试验郑方慧否3技术交底不清询问现场施工人员吴璀余是4调模千斤顶精读不高现场观测刘涛否5挂篮自重及施工荷载影响询问设计华国红是6纵向预应力作用现场观测任远是7温差影响分时分段观测郑方慧否8节段混凝土自重作用查阅资料、现场观测郑方慧是9挂篮变形挂篮对拉试验华国红是第8页/共29页

确认一：由于作业环境差，工作时间不固定，部分测量人员操作不细心，造成前几个节段立模返工。经小组人员讨论，在运河桥这个关口上必须严把质量关，于是重新强调了劳动纪律。经过整顿，该因素的影响消除，因此，我们认为该因素非主要因素。

确认二：经过现场调查，我们发现现场使用的一台普通S3型水准仪较为陈旧，三角架部分破损。为了确定该仪器是否因使用年限时间长而存在较大误差，我们将其与一台新的并且鉴定过的DSZ3型自动安平水准仪进行了测量比较：第9页/共29页测量地点及范围杭州市谢村油库，1.32公里闭合水准路线测量时间及天气2003.6.5日，晴测量人郑方慧，刘涛，任远测量仪器水准仪（S3，DSZ3）草图BM31234

试验结果：两台水准仪在一个1.32km的闭合水准路线内其闭合差均能达到规范要求，因此我们断定该因素不是主要因素。第10页/共29页

确认三：在运河桥挂篮施工前，我们技术部及所有项目负责人给现场的施工人员进行了一次技术交底。但是在2#块立模前，我们就施工程序及立模高程询问了部分施工人员，绝大多数人员回答是不太清楚，并且对模板控制高程没有明确的概念。我们小组认为，由于人为的因素造成的高程误差不容忽视，因此这个因素为主要因素。

确认四：为了确定调模用QL32D型千斤顶的调模精度，我们对104#墩2’#块模板的四个点进行观测。

第11页/共29页观测点调模次序A点调整高差（mm）B点调整高差（mm）C点调整高差（mm）D点调整高差（mm）一+20+16+10+14二-3+2+1+2三2-1-1-1四0001立模调模千斤顶

从观测结果看，调整高差在2mm时频率明显增加，说明该千斤顶调模精度为2mm以内。经小组成员讨论，2mm的误差在规范容许范围内，对立模没有较大的影响，所以我们一致认为该因素不是主要因素。

观测点调模次序A点调整高差（mm）B点调整高差（mm）C点调整高差（mm）D点调整高差（mm）一+20+16+10+14二-3+2+1+2三2-1-1-1四0001104#墩2’#块模板调整实测数据表

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确认五：根据一些资料表明,悬臂浇筑施工挂篮重量及施工荷载对合拢前桥的线形有较大影响。如果这两项荷载超过一定范围，合拢前悬臂端挠度就会过大，并且主墩处梁的应力也会变大，对桥的结构不利。我们就此事询问了设计负责人，并得到肯定答复，挂篮自重不得超过100t，施工不平衡荷载不得大于50t。因此我们认为该因素为主要因素。第13页/共29页

确认六：根据以往施工的经验，随着悬臂增大，预应力张拉后在悬臂端产生的挠度还会越来越大。我们对104#墩1#(1’#)～9＃(9’#)块张拉前后悬臂梁端高程进行全程监测。

从图表可以看出，随着节段增加，悬臂加长，悬臂端挠度呈上升趋势。我们认为这个因素是主要因素。注：系列1为靠河侧悬臂端挠度曲线系列2为靠岸侧悬臂端挠度曲线

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确认七：运河桥箱梁节段施工横跨6月～12月，早晚最大温差可达15℃。据一些资料反映，温度对于悬臂施工结构的影响比较小，但在施工中必须考虑温度的影响。我们为此做了一个试验，在104#墩2#～4#各节段张拉完毕，我们各选则一天早晨和中午两个时段进行观测点高程测量：

从以上数据也可以看出，由温度引起的挠度的确非常小，因此我们认为这不是主要因素。

节段号悬臂长（m）温差（℃）上午6时高程（m）中午13时高程（m）高程差（mm）2#10.25817.89617.89602’#18.13218.13203#14.75917.88117.88103’#18.14818.14804#19.251217.84817.84714’#18.19918.1990节段号悬臂长（m）温差（℃）上午6时高程（m）中午13时高程（m）高程差（mm）2#10.25817.89617.89602’#18.13218.13203#14.75917.88117.88103’#18.14818.14804#19.251217.84817.84714’#18.19918.1990第15页/共29页

确认八：我们查阅了一些资料显示，节段自重越大，悬臂越长，则节段自重对悬臂端产生的挠度就越明显。104#墩前2个节段浇筑后测得由节段混凝土自重产生的挠度就有2mm～3mm，因此，我们认为这是一个主要因素。

确认九：为了检验挂篮的安全性与计算弹性变形值的准确性，我们对挂篮的单片主桁架进行了对拉试验。

第16页/共29页桁架对拉结构简图菱形主桁锚固百分表千斤顶从变形曲线图来看:

桁架变形曲线图2010变形（mm）3004008001200（KN）拉力桁架理论变形曲线桁架实测变形曲线

1.挂篮的弹性变形与理论变形值较为吻合。

2.挂篮在荷载作用下会产生位移，并且在弹性范围内，变形会随着荷载的增大而增大。

因此我们认定此因素为主要因素。

挂篮性能试验中安装百分表第17页/共29页序号末端因素验证方法验证人是否要因1操作不细心现场观察、询问测量员华国红否2仪器陈旧失准察看仪器鉴定标签、测量试验郑方慧否3技术交底不清询问现场施工人员吴璀余是4调模千斤顶精读不高现场观测刘涛否5挂篮自重及施工荷载影响询问设计华国红是6纵向预应力作用现场观测任远是7温差影响分时分段观测郑方慧否8节段混凝土自重作用查阅资料、现场观测郑方慧是9挂篮变形挂篮对拉试验华国红是要因确认表第18页/共29页七、对策措施

序号要因对策目标措施时间负责人1技术交底不清重新进行技术交底立模合格率达100％1.制定运河桥线形控制流程图并发放到施工负责人。03.6.2刘涛2.重新进行技术交底。03.6.152挂篮自重及施工荷载影响在立模时设置预拱度将悬臂梁端挠度实测值与计算值差控制在5mm内1.控制挂篮总重。2.合理布置施工荷载，绘制荷载布置图。03.3.15～6.30华国红3纵向预应力作用3.综合考虑2、3、4因素的影响，利用控制软件计算挠度大小，并在各阶段立模时设置预拱度。03.6.1～11.254节段混凝土自重作用4.实测浇筑、张拉前后观测点高程，误差分析，并在下节段立模时调整。03.7.30～11.255挂篮变形在立模时设预拱度实测变形值与理论变形值差控制在5mm内1.计算出挂篮的理论变形值，并绘制挂篮变形曲线图。03.5.1～8.5任远2.在节段立模时设预拱度来调整高程3.实测各节段挂篮变形量，误差分析，在下节段立模时调整。03.7.30～11.25针对以上要因，我们QC小组制定了相应的对策，并且指定专人落实下去：

第19页/共29页八、实施

实施一：2003年6月12日，我们QC小组重新讨论，明确了施工工艺流程，制定了运河桥节段高程控制流程图。

6月15日，由刘涛组织了一次针对运河桥节段施工的专项技术交底，并且将流程图发放到了施工负责人手里。

结果：现场施工作业人员反映对施工流程清楚；在104#墩3#～4#节段立模一次性验收合格率达100％。

控制小组误差分析下节段施工开始节段高程控制流程图监理工程师认可控制小组提交控制数据施工作业人员设计认可监理工程师认可现场数据测试上节段施工结束结构计算第20页/共29页

实施二：2003年2月至6月，我们对挂篮结构进行调整及安全性能论证。6月底，最终确定了施工荷载的重量及布置，并绘制了一份详细的荷载布置图发放到施工负责人。

结果：1.经过调整，将原先85t的挂篮减至70t；2.104#墩2#～3#节段，挂篮工作稳定，无安全事故发生；3.各施工阶段结构应力检测满足《公路桥涵设计规范》要求。第21页/共29页

实施三：2003年6月1日～31日，由华国红负责利用控制软件计算各节段的挠度大小。7月底至8月中旬，根据计算所得数据，我们分别在104#墩2＃～3#节段立模标高中设置了预拱度，并实测浇筑数据进行对比：

对比结果：实测数据与计算数据差均未超过5mm，证明了该数据是可信的。

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实施四：2003年5月，由任远计算挂篮在各节段荷载下的理论变形值，并在104#墩2#～3＃块立模高程中增加了挂篮理论变形量。混凝土浇筑完后通过实测，我们发现挂篮的变形没有预计的大。

于是我们分析原因，认为理论挂篮变形荷载计算中，考虑了1.2倍的安全储备，所以理论变形量大于实测变形量。为此，我们在不考虑安全储备的情况下重新计算了挂篮变形量，并继续观测变化情况。

结果：在4#～6#节段中，实测挂篮变形值与理论计算值基本吻合，理论变形值与实测变形值差均在5mm内。节段号理论变形值（mm）实测变形值（mm）差值（mm）4#192015#181716#1816