涪陵乌江二桥挂篮静载试验方案.docx
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涪陵乌江二桥挂篮静载试验方案
涪陵乌江二桥挂篮静载试验方案
一、工程概况
乌江二桥位于乌江口上游500m附近，东岸连接江东开发区，直接与涪丰公路相连，西侧与主城区紧密相接。
主桥采用100m+340m+150m双塔单索面斜拉桥，桥梁全长590m，主跨跨径340m，边跨分别为100m和150m，采用塔梁固结形式。
高塔边跨为33个节段，每节段长4.2m，中跨为33个节段，每节段长6m。
低塔边跨为20个节段，每节段长4.4m，中跨为20个节段，每节段长6m。
主梁采用等高度的预应力C60砼斜腹板箱形截面梁，梁顶全宽25.5m，2％横坡。
主梁横截面为宽翼缘箱形断面,箱梁全宽25.82m，其中两侧翼缘各宽6.695m中跨箱梁顶板厚度为0.28m，腹板厚度为0.36m，底板厚0.24m。
为平衡施工中的不对称，主梁两边跨范围内箱梁截面按需要加厚，大跨加厚数据为：
顶板0.75m，腹板1.17m、底板0.9m；小跨加厚数据为：
顶板0.75m，腹板0.72m、底板0.7m。
所有主梁箱体外侧翼缘顶板均采用0.28m厚。
箱梁分块长度与块件重量分别为:
中跨块件长6m，标准块件重量230t，南侧边跨（低塔边跨）块件长4.4m，块件重量324t；东侧边跨（高塔边跨）块件长4.2m，块件重量343t。
本工程中节段长度最大为6m，H1#块件重462.6t,H2#块件重362.2t，该两段设计挂篮时考虑斜拉索受力。
根据挂篮不同部位，不同荷载设计挂篮分三种，分别根据西侧边跨、中跨、东侧边跨。
挂篮设计遵循如下原则：
一是强度、刚度、重量满足设计要求，二是便于升降、滑移，便于预应力等工序施工。
基于此，挂篮设计由五部份组成：
①主桁承重系统；②悬吊系统；③锚固系统；④底篮与模板系统；⑤行走系统。
依照本桥的特点，以及从安全角度考虑，本桥采用后支点挂篮，挂篮设计如下图所示，详细情况见挂篮设计方案。
挂篮横断面图
挂篮剖面图
二、预压目的
为保证挂篮结构的可靠性，清除非弹性变形，量测弹性变形量，确保箱梁施工的安全和质量，在第一次使用之前必须对挂篮进行试压。
对已拼装的挂篮按设计荷载加安全系数进行试压，以求得挂篮在不同长度（4.4 m 、6.0m、4.2m）时不同荷载下的变形挠度值。
拟采用反拉力法,第一次使用挂篮前,挂篮已经完全安装好后,即开始用张拉预应力筋反拉法对挂篮进行加载预压。
三、总体思路
本桥主梁节段长有三种，节段混凝土重有9种工况，挂篮设计以最大跨度，最重荷载为计算依据，同样挂篮静载试验应以设计工况为依据。
该种工况下，挂篮设有一个采用精轧螺纹钢筋锚入塔上索道管的临时吊点；另外，挂篮静载试验的其中一个目的是检验挂篮各部件的强度，本挂篮焊缝较多。
因此，挂篮试验在0#块上安装好以后进行试验，试验前应组织相关参与单位对挂篮进行联合验收，一致通过后才能进行试验。
本工程中后支点挂篮主要受力构件为主钢箱梁、悬吊系统、前下横梁以及工字钢纵梁，受力情况下主要变形部件有钢箱梁、悬吊系统、前下横梁以及工字钢纵梁。
由于工字钢纵梁受力简单，其应力和变形能够比较准确计算，并且设置相应反拱以抵消变形。
而主钢箱梁、悬吊系统和前下横梁共同构成前吊点受力，其受力状况下的应力和变形都不容易准确计算。
挂篮静载试验主要针对前、后悬吊系统，检验其受力状况和变形情况。
本试验在工字钢纵梁的跨中设置预压反力点，通过张拉精轧螺纹钢筋（一端预埋在承台内，一端锚固与工字钢纵梁上的分配梁上表面）使工字钢纵梁向下受力。
在承台上按照设计位置钻孔，用专用锚固剂锚固精轧螺纹钢筋，为了增强精轧螺纹钢筋的锚固力，每个挂篮下方，在承台上在浇注一层16mX1mX1m的C30混凝土，新浇注混凝土与承台混凝土通过钢筋及锚固键联结为整体。
精轧螺纹钢筋通过联结器逐渐向上接长，并锚固与工字钢纵梁上的分配梁上表面，然后逐级张拉预精轧螺纹钢筋，模拟混凝土荷载对挂篮进行预压实验。
为了验证精轧螺纹钢筋的锚固力，采用同样方式，在承台内另外锚固一根精轧螺纹钢筋，并用预压荷载对其张拉实验。
四、加载力计算
由于箱梁中主跨一侧的1#块最重，其重量为462.6t，故选择该梁段砼重量为静载试验加载基数。
、考虑混凝土振捣以及施工堆载产生的压力5000paX60m2=30（t）；
、考虑内模重量10t；
、考虑施工时安全储备荷载30t。
则挂篮静载试验的总荷载为5326KN。
每个挂篮预压依照混凝土荷载包络图共布置15根精轧螺纹钢筋，每根钢筋受力为355.1KN轧螺纹钢筋布置方式见图：
为了使集中荷载产生的弯矩应力和挠度尽量接近均布荷栽，依照计算在工字钢纵梁上设两根枕梁（40#工字钢，与吊点中心距离如图），枕梁上再以56#工字钢作为分配梁，在56#工字钢分配梁上预应力张拉点，如上图所示。
1、6米跨度下：
两个集中荷载工作效应如下图：
混凝土荷载（均布荷载）工作效应如下图：
2、4.2米跨度下：
两个集中荷载工作效应如下图：
混凝土荷载（均布荷载）工作效应如下图：
3、4.4米跨度下：
两个集中荷载工作效应如下图：
混凝土荷载（均布荷载）工作效应如下图：
五、试压工艺
1、工艺流程
千斤顶及油表标定→挂篮后锚精轧螺纹钢筋预紧→调节挂篮所有联结杆，使处于均匀受力状态→安装纵横分配梁→安装精轧螺纹钢筋→对单根精轧螺纹钢筋逐一施加初应力→现场布设观测点→加载前观测→逐级张拉并观测→卸载→观测→内业资料整理计算
2、实施工艺
1）.前期安装
⑴.将底模纵梁按要求布置，其两端焊于前下横梁及后下横梁上；
⑵.在底模纵梁上安装横向分配梁，并用钢板垫平，且焊于底模纵梁上；
⑶.精轧螺纹钢筋下料编号，下料长度为70.8m；
⑷.将精轧螺纹钢筋接长并穿过分配梁，并将临时锚固，采用千斤顶将精轧螺纹钢筋尽量上拉至油泵的油表，以便使精轧螺纹钢筋尽可能顺直；
.为了抵抗斜向张拉产生的水平荷载（总计约150KN）使底篮，在0#块箱梁底部用Φ25螺纹钢筋对56#工字钢限位。
.安装锚具；
.设观测点并编号，用水准仪逐一观测并做好记录；
.用YCW-100型千斤顶对每根精轧螺纹钢筋逐根施加初应力，其目的主要保证所有精轧螺纹钢筋均匀受力；
.逐级张拉精轧螺纹钢筋，并同时进行应力、应变观测。
3、观测点设置
以下叙述以桥梁中心线为对称中线，单对桥梁中线一侧的单个挂篮所设观测点情况作说明，另一个对称布置。
单个挂篮设3个观测点，一只挂篮共设置6个观测点。
⑴.在分配纵梁上纵向设1个观测点，横向设三个在主梁中线、边线处，编号分别为N1-1、N1-2、N1-3，主要观测工字钢纵梁跨中挠度，通过水准仪读书；
⑵在前上横梁上纵向设1个观测点，横向设置三个观测点在吊点附近,编号分别为N3-1、N3-2、N3-3。
主要观测主梁的变形情况，通过水准仪读书观测；
⑶.在前下横梁上设1个观测点，横向设三个在主梁中线、边线处，编号分别为N2-1、N2-2、N2-3，主要观测后吊点在荷载作用下的变形情况，通过百分表读书；
.
.中支点处纵向设一观测点，横向设置两个分别在主钢箱梁底，编号分别为N4-1、N4-2，主要观测立柱及前支座的变形情况；
具体设置如下图所示：
.在前吊点的上压板处、后锚点的上压板处、前后下横梁处设置压力传感器，在前、后吊点的吊杆、临时吊杆及主桁上设置应力测试片，以观测预压试验时各处的应力变化情况。
观测点布置如下图：
4、加载
试压时，每只挂篮共用15根Φ32精轧螺纹钢筋（每根精轧螺纹钢筋的抗拉力780KN），预压时每根钢筋受力为355.1KN，精轧螺纹钢筋能够满足强度要求。
精轧螺纹钢筋锚固力计算：
注：
为混凝土抗拉强度，取2Mpa，d为钢筋直径，l为钢筋在混凝土内的锚固长度。
现场另外采用同样锚固形式在承台内植一根Φ32mm精轧螺纹钢筋，锚入承台内1.5m，作抗拔试验，锚固龄期达到后采用千斤顶张拉结果，当拉力达到482kN时，锚固精轧螺纹钢筋发生松动破坏。
因此，可知锚固力满足强度要求。
整个试验步骤如下：
⑴.首先加载设计承重的20%，即1065.2KN；每根精轧螺纹钢筋张71KN的力；
⑵.10分钟后再加载20%,即加载至2130.4KN，每根精轧螺纹钢筋张142KN的力；
⑶.然后每隔10分钟加载20%,即1065.2KN，最后加载至5326KN；
⑷.在整个加载过程中，加载前、加载过程中、卸载后均对所有观测点进行观测并做好记录。
当加载至设计荷载时，为了抵消精轧螺纹钢筋逐根张拉时相互影响，使张拉力不能达到设计要求，采用补充张拉法，对已张拉钢筋补充拉力，使其达到设计要求。
5、卸载施工
为了防止在卸载过程中单根（束）钢绞线应力集中，卸载过程按加载过程倒回，即按加载总大小的20%逐级卸载。
并且注意观测卸载时，最后三根精轧螺纹钢筋的应力情况。
以避免钢筋突然蹦断。
6、安全注意事项
1.进行高空作业的各工种和现场人员必须遵守本规程，从事高空作业的人员，必须定期检查，患有下列疾病，不宜从事高空作业：
高血压、低血压、心脏病、贫血症、颠痫。
2.高处作业者必须使用安全帽，安全带，穿软底鞋，登高前严禁喝酒，并清除鞋底泥沙和油垢。
3.以下作业人员须培训、考核，持证上岗：
架子工、起重指挥挂钩工、起重机械拆装工、张拉工等此类关键人员。
4.脚手板、脚手架、栈边、斜边、梯子、吊篮、挂板等高处作业设备，必须搭设稳固，材质优良，巡回检查使用情况。
5.高处作业的设备，不许有翘头板，空头板，断裂板，露头钉，朝天钉，空缺档，折断等缺陷，施工中的五口应设围栏及盖板，在五口处不得放置易落下的料具。
6.必须使用梯子斜边登高，不准从模板、立杆、栏杆或脚手架外攀登，不允许用起重机吊运人员；同时高处作业人员，严禁骑在脚手架的栏杆上或踏在、骑在未安装牢固的设备、管道、模板或其他构件上。
7.传送工具和材料应用绳索系送，禁止抛掷，禁止从高处向下推掷料具，上下立体交叉作业确有需要时，中间须设隔离设施。
8.高处作业人员应与地面设联系信号或通信装置，并指定专人负责。
9、在施工过程中，若发现高处作业的安全设施有缺陷或隐患，务必及时报告并立即处理解决；发现有危及人身安全的隐患，应立即停止作业，直到缺陷或隐患得已解决方可重新作业。
10.所有的安全防护设施和安全标志等，任何人不得损坏或擅自移位和拆除，有些确实因施工的需要而暂时拆除或移位的，须报经施工负责人审批后才能变更或拆除，并在工作完毕后即行恢复。
11.预压时所有油泵操作工、应力和应变观测人员应在0#块上，如需进入挂篮操作，则需先观测应力应变，确定无异常现象后，等张拉力稳定10分钟，再进入挂篮操作。
12.精轧螺纹钢筋接头中心线必须是两被连接钢筋的接触线,通过在接头上做标记或则控制钢筋进入接头长度达到目的。
13.塔柱两侧必须对称张拉（总荷载的比例系数应相等）。
14.设专人统一指挥协调、技术指导、安全隐患检查。
地点
指挥长
技术指导
安全检查
江东
王诗黔
王长勇
李定达、任历文、夏先红、张昌德、周远明、赖先强
江西
王超
唐嘉
六、劳动力安排
序号
工种
数量
备注
1
经理
1
2
副经理
2
3
总工
1
4
技术负责
2
5
技术员
4
6
起重指挥
2
7
起重工
4
8
安全员
2
9
机修
2
10
电焊工
4
11
电工
2
12
张拉操作工
8
13
普工
8
合计
42
七、材料设备计划
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
一
张拉设备
1
千斤顶
100T
台
8
2
油泵
ZB-500型
台
8
二
起重设备
1
塔吊
台
2
2
卷扬机
8t
台
4
三
主要加工件
1
传感器
100t
个
30
300t
个
30
2
应力测试仪
台
4
3
应变片
块
120
四
其它
1
金属切割机
台
4
2
转运小车
台
2
3
电焊机
台
4
4
空压机
台
2
5
风钻
台
4
6
氧气、乙炔
瓶
20
各20瓶
7
气割割刀
把
4
五
主要材料
1
精轧螺纹钢
Φ32
m
4416
序号
材料名称
规格型号
单位
数量
备注
2
连接器
个
491
3
螺帽、锚垫板
套
120
4
工字钢
I40
m
120
5
工字钢
I56
m
153
6
钢筋
Φ32
t
3.23
用于承台上16×1×1m的新浇砼梁
7
钢筋
Φ16
t
0.61
同上
8
钢筋
Φ12
t
0.5
同上
9
砼
C30
m3
64
10
锚固卷
个
692
11
焊条
把
80
钢板
t
0.02
2cm厚用作工字钢上精轧螺纹钢垫板
点号
N1-1
N1-2
N1-3
N2-1
N2-2
N2-3
N3-1
N3-2
N3-3
N4-1
N4-1
20%设计荷载
加载前
加载后
40%设计荷载
加载前
加载后
60%设计荷载
加载前
加载后
80%设计荷载
加载前
加载后
100%设计荷载
加载前
加载后
卸载40%
卸载前
卸载后
卸载80%
卸载前
卸载后
卸载100%
卸载前
卸载后
附表1：
沉降观测记录表
观测人：
记录人：
见证人：
观测日期：
天气情况：
附表2：
应力测试记录表
点号
M1-1
M1-2
M2-1
M2-2
M3-1
M3-2
M4-1
M4-2
L1
L2
L3
L4
L5
20%设计荷载
加载前
加载后
40%设计荷载
加载前
加载后
60%设计荷载
加载前
加载后
80%设计荷载
加载前
加载后
100%设计荷载
加载前
加载后
卸载40%
卸载前
卸载后
卸载80%
卸载前
卸载后
卸载100%
卸载前
卸载后
观测人：
记录人：
见证人：
观测日期：
天气情况：
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