厦深铁路六约大桥模架预压试验报告1101109.docx
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厦深铁路六约大桥模架预压试验报告1101109
新建铁路海南东环铁路站前工程
DHZQ-3标石梅湾特大桥
移动模架预压监测报告
中南林业科技大学桥梁工程研究所
二00九年二月·长沙
新建铁路海南东环铁路站前工程
DHZQ-3标石梅湾特大桥
移动模架预压监测报告
委托单位：
中铁二十五局海南东环铁路站前工程第Ⅲ标项目经理部
承担单位：
中南林业科技大学桥梁工程研究所
参与人员：
易锦邹永旺忤强仝秋果吴奕琴
罗育明冯正饶广王春雨陈文超
何川柳虎张海斌蔡定男苏文杰
报告编写：
邹永旺
报告复核：
易锦
报告审核：
贺国京
项目负责人：
易锦
试验日期：
2009年2月5日～2月15日
报告日期：
2009年2月15日
目录
1工程概况1
2监测目的和依据2
2.1监测目的2
2.2监测依据2
3模架外观检查4
3.1检查内容4
3.2检查方法4
3.3检查结果5
4静载试验5
4.1监测项目5
4.2静力分析计算6
4.2.1主梁6
4.2.2吊挂外肋7
4.3测试方法9
4.4测点布置9
4.5加载预压及卸载12
4.6静载试验结果及分析12
4.6.1挠度12
4.6.2应力14
4.6.3变位18
5结论与建议19
5.1结论19
5.2建议19
附录121
附录222
1工程概况
石梅湾特大桥为海南东环铁路站前工程3标西岭隧道以南的桥梁，处于海南省万宁市。
本桥中心里程DK194+832.00，共34墩2台，由17×32m简支梁+（48m+2×80m+48m）连续梁+1×32m简支梁+2×24m简支梁+11×32m简支梁组成。
该桥为曲线桥，全长1267.39m，前20孔为直线段，后15孔为曲线段，曲率半径5500m，桥上设有纵坡，0#台～11#墩为3‰，11#墩～35#台为-4.5‰。
梁型为单箱双室结构，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚。
32m梁全长32.6m，计算跨度31.1m；24m梁全长24.6m，计算跨度23.1m。
梁顶宽12.2m（线间距4.6m），底宽6.5m，横桥向支座中心距为5.6m；外侧梁高2.7m，中间梁高2.5m（24m梁与32m梁外形尺寸相同）。
梁体砼强度设计为C50级，梁端封锚及梁端隔墙采用强度等级为C50的微膨胀混凝土，挡碴墙、遮板及电缆槽盖板、电缆槽竖墙混凝土等级为C40，预应力筋采用高强度低松弛钢绞线，锚固体系采用自锚式拉丝体系，管道形成采用内径为φ80mm、外径φ86mm波纹管成孔。
箱梁技术指标如表1.1所示。
表1.1箱梁技术指标表
梁型
设计尺寸（m）
砼量（m3）
梁重
（t）
梁长
梁跨
外侧梁高
中间
梁高
顶宽
底宽
32m整孔梁
32.6
31.1
2.7
2.5
12.2
6.5
259.63
707.54
24m整孔梁
24.6
23.1
2.7
2.5
12.2
6.5
199.12
550.2
根据设计要求并结合现场实际情况，本桥采用上行式移动模架（本项目称为1#移动模架）进行原位现浇制梁，每桥均自海口台向三亚台逐孔施工。
上行式移动模架由郑州大方桥梁机械有限公司设计制造，它由主梁承重系统、支承系统、吊架系统、移动系统以及模板五大部分组成，如图1.1和图1.2所示。
工作时，整个模架由中后各两个支腿支承，中支腿支撑在待制箱梁前方的桥墩上，后支腿支撑在已制成箱梁的前端，过孔时后支腿在已制成箱梁顶面上移动。
前支腿在制作箱梁时支撑在前一跨的桥墩上，起辅助支撑作用，在过孔时前支腿仍然支撑在原桥墩上，起到支撑主梁与导梁前行的作用，待移动模架整机过孔，中支腿支撑承力后，前支腿再由天车运至前一跨桥墩上作为辅助支腿。
整机配有液压系统和电气系统，实现脱模及模床调整的自动化。
2监测目的和依据
2.1监测目的
对石梅湾特大桥移动模架系统进行预压静载试验全过程监测，目的如下：
（1）在试验荷载作用下，实测移动模架结构各控制部位的应力、变形值，判断移动模架结构在实际工作状态下的安全储备，评价其在设计使用荷载下的工作性能,为移动模架的正常使用提供安全保障。
（2）通过预压消除移动模架拼装的非弹性变形，确定在施工荷载作用下的弹性变形值，为箱梁施工时模板的预拱度设置提供试验依据。
（3）对移动模架焊缝进行全面探伤，检验其安全性能。
2.2监测依据
本次移动模架监测的主要依据如下：
（1）《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1~TB10002.3-2005）
（2）《新建时速200~250公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建设【2005】140号）
（3）《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设【2005】157号及“局部修订条文”（铁建设【2007】40号）
（4）《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）
（5）《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213-2005）
（6）《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210-2005）
（7）《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》（TB10424-2003）
（8）《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》（铁建设【2005】160号）
（9）《工程测量规范》（GB50026-2007）
（10）《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345-89）
（11）《钢结构焊缝外形尺寸》（GB10854-1989）
（12）《钢结构施工及验收规范》（GB50205-2001）
（13）《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50221-1995）
（14）石梅湾特大桥施工图设计文件（海东施工（桥）参-33）
图1.1上行移动模架立面布置图
图1.2移动模架横断面布置图
3模架外观检查
3.1检查内容
对模架各个组成部分的连接部位进行检查，特别是改造部位应进行详查，此外，对其焊缝进行检测。
3.2检查方法
（1）目测检查
观察结构的焊缝分布情况，进行标记，并作出初步评价。
（2）超声波探伤检查
超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在萤光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
针对本模架实际情况，对主梁上下翼缘板焊缝进行全面探伤检测。
探伤焊缝平面布置图如图3.1～3.2所示。
图3.1主梁下翼缘板对接焊缝平面布置图
图3.2主梁上翼缘板对接焊缝平面布置图
3.3检查结果
（1）模架目测检查结果
通过对模架外观进行仔细的检查，发现各构件安装正确、连接部位紧固，符合设计图纸的拼装要求。
但有个别吊杆安装位置需调整，需对中安装，避免受力发生剪切破坏，已通知施工单位进行了调整。
（2）超声波探伤检测结果
本次监测使用CST-8003型号超声波探伤对主梁上下翼缘板对接焊缝进行探伤，共探焊缝19余处，60延长米。
其中无任何缺陷的14处，有轻微缺陷的5处。
对于有缺陷的部位，已在加载前进行了补强。
探伤结果见附表1。
4静载试验
4.1监测项目
（1）移动模架主纵梁与吊杆的应力应变
（2）移动模架主梁控制断面与外挂托架的竖向挠度
（3）移动模架两端支点处位移
（4）移动模架外挂托架的变位
4.2静力分析计算
4.2.1主梁
（1）计算模型
采用桥梁博士建模，主梁全长（12.9+12+12）m=36.9m。
分为11个单元，12个节点。
图4.1移动模架几何模型
（2）计算荷载
整机重量：
5300KN
混凝土梁跨重：
7075.4KN
图4.1主梁几何模型
（3）计算结果
内力
图4.2主梁系统施工荷载下位移图（单位：
kN.m）
可知跨中主梁最大挠度为2.7cm。
4.2.2吊挂外肋
（1）计算模型
采用桥梁博士建模，吊挂外肋顶部固结，下部采用2根32mm精扎螺纹钢与主梁固结。
结构高9.295m。
分为36个单元，37个节点。
图4.4吊挂外肋几何模型（图中所示为节点标号）
（2）计算荷载
吊挂外肋：
100KN/片
混凝土梁跨重：
7075.4KN
（3）计算结果
内力
图4.5吊挂外肋施工荷载下弯矩图（单位：
kN.m）
根据弯矩计算结果，得到跨中上、下缘拉应力结果如下：
图4.6移动模架施工荷载下剪力图（（单位：
kN）
可知最大剪力为242KN，发生在与拉杆相接处。
图4.7吊挂外肋施工荷载下轴力图（单位：
kN）
可知结构最大拉力为257KN，发生在拉杆。
挠度
图4.8吊挂外肋施工荷载下位移图（单位：
m）
可知跨中最大挠度为3.8mm。
4.3测试方法
（1）应变测试：
主梁跨中纵向应力采用电测法测试，在每片主梁梁底纵向粘贴4个振弦式应变计，并同时采用机测法校核，即在板下缘粘贴15cm的夹具，用千分表量测应变。
（2）变形（挠度）测试：
主梁挠度、吊杆挠度、移动模架两端支点处位移采用精密水准仪测量。
（3）变位测试：
模架的外挂系统的在荷载作用下的变位采用全站仪进行测试。
4.4测点布置
（1）主梁应变测点
主梁应变测点设在主梁梁底，当梁底不方便粘添应变计，则转换到主梁侧面，其具体布置见图4.9。
图4.9主梁应变测点布置图
（2）横向托架吊杆应变测点
横向托架吊杆应变测点设在托架横向拉杆的侧面，其布置见图4.10。
图4.10横向托架拉杆应变测点布置图
（3）主梁变形测点
主梁变形测点设在每根吊杆处，即顺桥向设置5排，每排2个点，布设于底板及翼板，并进行编号，布置见图4.11。
图4.11主梁变形测点布置图
（4）托架变形测点
托架变形的测量可在吊挂外肋系统底面焊接短的粗钢筋，然后再在钢筋上面粘上带刻度的钢尺，用水准仪进行测量。
具体布置见图4.12。
图4.12托架变形测点布置图
（5）变位测试测点
在模架预压过程中，吊挂外肋系统在荷载作用下将会产生一定量的变位，其测点设在其边接角点位置，粘贴反光片（起到棱镜的作用），然后用全站仪进行观测其变位值。
具体布置见图4.13。
图4.13托架变位测点布置
4.5加载预压及卸载
模架预拱以及中线调整完毕，开始对整个模架系统进行预压，预压荷载采用箱梁与内模自重的1.1倍，预压总荷载为750吨。
其实施要点如下：
（1）各项工作准备完成、各监测项目首次观测后，即进行加载。
（2）荷载按20%、50%、70%、110%四个阶段进行加载，四阶段加载重量分别是150吨、320吨、460吨和750吨，每加载到一个阶段分别对模架进行观测和检测，采集相关数据，进行分析，检验模架安全性能。
（3）采用砂袋和钢筋堆载的方法逐级加载，对称进行，严禁偏压。
（4）卸载：
预压载达到梁体重量110%后，静载24小时或静载12小时后相邻两小时挠度变化值小于2mm，然后进行模架监测数据的采集后即卸载。
4.6静载试验结果及分析
4.6.1挠度
主梁各工况挠度值见表4.1～4.2，主梁挠度曲线见图14～17。
由主梁挠度曲线图知，主梁的最大竖直挠度值为46mm，小于理论值83mm。
主梁加载与卸载的荷载—位移曲线见图4.18～4.19，托架各工况挠度值见表4.3。
表4.1左主梁挠度表（单位：
mm）
编 号
工况
内 容
加载前
挠度
0
0
0
0
0
加载至750t
挠度
0
37
46
30
3
卸载至0t
挠度
0
9
6
-1
0
表4.2右主梁挠度表（单位：
mm）
编 号
工况
内 容
加载前
挠度
0
0
0
0
0
加载至750t
挠度
0
33
45
34
3
卸载至0t
挠度
0
5
6
4
0
图4.14加载至750t时左主梁挠度曲线（单位：
mm）
图4.15卸载至0t时左主梁挠度曲线（单位：
mm）
图4.16加载至750t时右主梁挠度曲线（单位：
mm）
图4.17卸载至0t时右主梁挠度曲线（单位：
mm）
图4.18左主梁荷载—位移曲线
图4.19右主梁荷载—位移曲线
表4.3托架挠度表（单位：
mm）
编 号
1-a
2-a
3-a
4-a
5-a
6-a
7-a
8-a
工况
内 容
加载前
挠度
0
0
0
0
0
0
0
0
加载至750t
挠度
17
29
40
44
40
37
10
15
卸载至0t
挠度
2
-5
-3
-2
-7
-2
-5
-1
编 号
1-b
2-b
3-b
4-b
5-b
6-b
7-b
8-b
工况
内 容
加载前
挠度
0
0
0
0
0
0
0
0
加载至750t
挠度
17
31
40
29
22
11
23
14
卸载至0t
挠度
3
0
1
-1
-3
-2
-4
-3
4.6.2应力
主梁各工况应力值见表4.4～4.5，主梁应力曲线见图4.20～4.23。
由表知主梁最大应力出现在跨中截面为96.30MPa，小于理论值210MPa。
表4.4左主梁应力表（单位：
MPa）
编 号
工况
内 容
加载前
应力
0
0
0
加载至750t
应力
22.45
96.30
25.70
卸载至0t
应力
10.24
4.58
12.34
表4.5右主梁应力表（单位：
MPa）
编 号
工况
内 容
加载前
应力
0
0
0
加载至750t
应力
21.39
75.77
32.45
卸载至0t
应力
10.77
7.72
15.28
图4.20加载至750t时左主梁应力曲线（单位：
MPa）
图4.21卸载载至0t时左主梁应力曲线（单位：
MPa）
图4.22加载至750t时右主梁应力曲线（单位：
MPa）
图4.23卸载至0t时右主梁应力曲线（单位：
MPa）
4.6.3变位
使用全站仪对托架变位进行监测，结果见表4.6。
表4.6托架变位表（单位：
m）
编 号
1-A
2-A
3-A
4-A
5-A
6-A
7-A
8-A
工况
dX
dY
dX
dY
dX
dY
dX
dY
dX
dY
dX
dY
dX
dY
dX
dY
加载前
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
加载至750t
-0.003
0.017
-0.005
0.025
0.008
0.005
0.002
0.003
0.004
0.005
0.005
0.005
0.005
0.016
0.012
0.022
卸载至0t
-0.001
0.007
-0.003
0.012
0.005
0.003
0.001
0.001
0.002
0.003
0.003
0.003
0.003
0.008
0.009
0.012
编 号
1-B
2-B
3-B
4-B
5-B
6-B
7-B
8-B
工况
dX
dY
dX
dY
dX
dY
dX
dY
dX
dY
dX
dY
dX
dY
dX
dY
加载前
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
加载至750t
-0.008
0.004
-0.007
0.022
0.004
0.017
0.002
0.005
0.001
0.003
0.003
0.007
0.004
0.001
0.001
0.013
卸载至0t
-0.003
0.003
-0.004
0.012
0.002
0.008
0.001
0.003
0.001
0.001
0.003
0.004
0.003
0.001
0.001
0.008
5结论与建议
5.1结论
从观测数据可知，本模架在荷载作用下各部分的受力均处于弹性范围，实测值与理论值较为接近。
具体总结如下：
（1）挠度方面：
加载到110%试验荷载时，主梁的最大竖直挠度值为46mm（跨中处）,小于理论值83mm；卸载至0t时，残余值为6mm（跨中处），模架主梁挠度曲线线型合理，符合理论计算结果，表明移动模架具有足够的刚度和良好的弹性。
（2）应力方面：
加载到110%试验荷载时，主纵梁跨中底板应力为96.3MPa，小于理论值210MPa。
结构各控制部位的应力、应变与理论计算值比较，结构校验系数均小于1，表明移动模架具有足够的强度安全储备。
（3）变位方面：
加载到110%试验荷载时，纵桥向dY最大变位为25mm，横桥向dX最大变位为12mm，托架变位在允许范围内，工作正常。
（4）外观方面：
加载到110%试验荷载时，全模架主纵梁拼节板未出现滑移现象，各连接部位紧固，模架处于稳定受力状态。
总之，通过对各项实测数据的比对分析，表明此次预压试验进行得较为成功，可为移动模架在实桥浇注混凝土过程中的安全使用和预拱度的合理设置提供依据。
5.2建议
为确保模架今后在梁体实桥浇注过程中的正常使用，提出如下建议供施工单位采纳。
（1）在梁体实桥浇注前，应组织技术人员对模架各支撑杆进行检查，主要查明其紧固情况，确保其紧固均匀，受力均衡。
（2）在梁体实桥浇注中，对称加载，严禁偏压。
（3）组织技术人员对模架进行观测，监测其挠度和变位情况。
致谢
在《新建铁路海南东环铁路DHZQ-3标石梅湾特大桥移动模架检测》实施过程中，得到了中铁二十五局海南东环铁路站前工程第3标项目经理部移动模架工区的领导和技术人员的大力支持与配合，使得项目得以顺利完成，在此谨致谢忱。
中南林业科技大学桥梁工程研究所
2009年2月
附录1
超声波钢焊缝探伤结果表
材质
Q345
坡口形式
X
表面状态
平整
仪器型号
CST-8003
耦合剂
机油
探伤灵敏度
33.3dB
试块
CSK-1
探头
单斜K2.5
调节比例
补偿
-4.0dB
探伤比例
100%
验收标准
GB11345-89
序号
测点
编号
缺陷
位置
缺陷
深度
缺陷
当量
缺陷
长度
缺陷
性质
评定
备注
1
F1
合格
2
F2
合格
3
F3
合格
4
F4
合格
5
F5
合格
6
F6-1
左820
13.2
Φ1.0
5
气孔
不合格
需返修
7
F7-1
合格
8
F7-3
合格
9
F8-1
合格
10
F8-2
合格
11
F9
合格
12
F10-1
左370
8.0
Φ1.0
5
气孔
不合格
需返修
13
F10-3
左430
11.9
Φ1.5
100
气孔
不合格
需返修
14
F11-1
右340
12.3
Φ1.0
100
气孔
不合格
需返修
15
F12-1
右350
12.0
φ2.0
20
气孔
不合格
需返修
16
F12-2
合格
17
F12-3
合格
18
F13
合格
19
F14
合格
升级会员 