挂篮预压施工方案.docx
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挂篮预压施工方案
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挂篮预压施工方案
黔中水利枢纽一期工程总干渠
连续刚构箱梁挂篮
预压施工方案
中铁十三局集团有限公司黔中水利
总干渠渡槽C2标项目经理部
二0一三年八月五日
编制：
审核：
批准：
附件：
挂篮结构计算书
一、工程概况
总干渠高大跨渡槽C2标由河沟头、焦家2座渡槽组成，河沟头渡槽主槽采用+2×150+m共连续刚构体系；焦家渡槽主槽采用+2×180+m共连续刚构体系。
渡槽平面、纵向均位于直线上，渡槽箱梁顶面纵坡1/1500，靠进口侧高，靠出口侧低。
二、编制依据
编制依据
1）黔中水利枢纽一期工程总干渠渡槽C2标连续刚构施工图及相关设计文件。
2）国家现行、设计中规定的施工规范、技术标准、验收标准和有关规定。
《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2011）
《公路桥涵工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）
《水利水电工程施工通用安全技术规程》SL398-2007
《路桥施工计算手册》ISBN7-114
《钢结构设计手册》（下）第三版ISBN978-7-112
《钢结构工程计算速查手册》ISBN978-7-5609
3）投标文件、施工合同。
4）本承包人拥有的施工设备与类似工程施工经验。
编制原则
1）遵循《施工设计图纸》的原则，在编制施工技术方案时，认真阅读核对所获得的设计文件资料，理解设计意图，掌握现场情况，严格按设计资料和设计原则编制施工技术方案，满足设计标准和要求；
2）遵循“安全第一、预防为主”的原则，从制度、管理、方案、资源等方面制定切实可行的措施，确保安全施工，服从建设单位及监理工程师的监督、监理，严肃安全纪律，严格按规章程序办事。
三、挂篮构造
挂篮采用菱形自锚式挂篮。
挂篮重量约140t，挂篮的承重力为400t。
焦家、河沟头渡槽采用挂篮现浇连续梁，混凝土额定载荷271t，施工荷载（包括挂篮悬吊底模、侧模、内模系统，施工人员及机具）120t，挂篮所承受的总荷载为391t，理论计算时取总荷载为400t，挂蓝单片梁标准荷载为1／4的荷载总量为100t。
挂篮主桁架，由上平杆、下平杆、前斜杆、后斜杆组成，各杆件采用螺栓、销子连接成整体。
挂篮菱形主桁架作为承重结构，单片菱形架由上平杆、下平杆、前斜杆、后斜杆中立杆采用销子连接而成，其构件均采用双肢槽钢[]40b、连接钢板组拼焊接。
四、挂篮预压
挂篮预压目的
挂篮预压试验的目的是为了检验挂篮的实际承载力和安全可靠性，并获得相应荷载作用下的弹性与非弹性变形数据及规律，消除主桁结构的非弹性变形，测得相应的挠度值，为箱梁悬臂施工控制提供参考依据：
消除挂篮非弹性变形，为立模标高调整提供依据。
挂篮预压的方法
挂篮预压试验模拟采取最大梁段（焦家渡槽刚构墩3#块）的施工实际荷载，采用顶推液压千斤顶反力逐级对称加载预压。
将两个主桁架对称平放在混凝土地面台座上组装好，并按两个一对做好标记。
首先采用汽车吊将两根外模走行梁按间距平铺在场地上，然后将两片挂篮主桁架平躺安装在两走行梁上，两片主桁架相对而放，在菱形架中立柱底部装2根钢垫枕，后锚间装2根钢垫枕并用扁担梁锚固及9根Φ32精轧螺纹钢（单根长对拉锚固。
在前横梁端节点处拼装扁担梁，扁担梁用2根Φ32精轧螺纹钢筋（单根长12m）连接，预压时采用一台YC100型千斤顶压扁担梁，其作用力通过上平杆处2根Φ32精轧螺纹钢筋传递给挂篮的主桁架，达到预压的目的。
用千斤顶在前横梁处对主桁架按10%进行逐级加载，最后一级荷载为设计荷载（1400KN）的倍。
单根Ф32的精轧螺纹钢锚下控制拉力F=930×103×π（16×10-3）2=（预压时控制应力取700KN），预压时逐根张拉，当达到控制拉力再对另一根进行施加荷载。
挂篮预压示意图
五、加载方式及性能测试
加载方式
将反力架固定在地面上，利用千斤顶对挂篮进行加载预压，根据设计预压力，通过张拉千斤顶对挂篮分级加载或卸载。
单根Φ32精轧螺纹钢筋最大加载700KN，卸载时按逐级卸载。
每级加载间隔时间为30分钟即持荷30分钟。
满载后，持荷12小时。
主桁架预压按照挂篮承受最大梁段混凝土140%进行预压，其荷载值根据前述为1400KN。
那么预压加载程序为：
（1）初始荷载到100KN持荷30min
（2）第二次加载到200KN持荷30min
（3）第三次加载到300KN持荷30min
（4）第四次加载到400KN持荷30min
（5）第五次加载到500KN持荷30min
（6）第六次加载到600KN持荷30min
（7）第七次加载到700KN持荷30min
（8）第八次加载到800KN持荷30min
（9）第九次加载到900KN持荷30min
（10）第十次加载到1000KN持荷30min
（11）第十一次加载到1100KN持荷30min
（12）第十二次加载到1200KN持荷30min
（13）第十三次加载到1300KN持荷30min
（14）第十四次加载到1400KN持荷12小时
卸载步骤，按加载程序逆向逐级卸荷。
挂篮性能测试
（1）试验场地的选择：
在试验室门前空地处组装挂篮，进行挂篮试验。
（1）测试内容。
主要进行挂篮菱形架整体承载力的变形和位移测试工作。
A、测试仪表：
测试中采用全站测得挂篮在加载过程中挂篮的整体变形及水平杆件的挠度。
B、受力测试：
用全站仪测量主梁前端、前后托梁及纵梁等水平杆件挠度。
对上平杆前后两端、及后锚座变形进行测量，把测得各项数据分别记录，绘制加载变形曲线。
C、测试结果分析：
根据测得的各项数据，经计算、观察分析，测试结果与设计结果对照比较,符合下列三种情况者，则认为挂篮设计合格，否则应更改设计。
――挂篮整体结构在各级荷载作用下，整体结构稳定，结构变形小于20mm；
――各构件杆件没有断裂和塑性变形现象；
――测试结果与设计结果相符或基本相符。
e卸掉载荷。
测试完成后，采用与加载时同样的级别逐级卸载以避免引起挂篮大的变形。
挂篮预压记录表
挂篮编号：
预压部位及次数：
预压日期：
加载
挂篮测点标高
加载时间
百分比
加载力（KN）
测量时间
A-A1
差值
（mm）
累计变形（mm）
·····
I-I1
差值
（mm）
累计变形（mm）
平均累计变形（mm）
卸载
加载时间
百分比
加载力（KN）
施工技术负责人：
记录人：
监理工程师：
六、所需机具设备
1、25t汽车吊1台；2、YC100型千斤顶2台，油泵2台；3、全站仪1台；4、10米钢尺2把，3m钢卷尺2把；5、φ32mm精轧螺纹钢筋L=9根；L=12m2根；6、辅助杆件：
12m滑移梁梁2根、后锚扁担6根、钢垫枕4根。
七、测点布置及测量
1）主桁架上平杆预压测点布置在A、A1、B、B1、C、C1、D、D1、E、E1、F、F1、H、H1、I、I1处，采用钢板尺分别测量两片桁架A与A1、B与B1、C与C1、D与D1、E与E1、F与F1、H与H1、I与I1处的间距变化，初始及每加、减一级荷载测量一次。
2）用全站仪测量主梁前端、前后托梁及纵梁等水平杆件挠度。
对上平杆前后两端、及后锚座变形进行测量，并观察菱形架各杆件是否有被破坏的情况，如果发现异常情况及时停止加载工作，查明原因并处理。
待处理完毕后方可继续加载至设计要求。
八、数据处理
根据每级荷载的变形值，分析计算出挂挂篮的非弹性值及弹性值（最大梁段），采用线性计算出弹性变形值。
九、注意事项
1）试验之前对油表及千斤顶进行标定，根据试验荷载等级计算出油表读数。
2）对菱形桁架前支点、加载点及后端锚固点必须进行加强，加垫厚钢板，扩大接触面积，防止在试验过程中这几个部位发生局部塑性变形。
3）加载时，油泵必须平稳缓慢供油，基本做到匀速加载，遇到特殊情况立即停止加载。
4）加载时，人员严禁站在精扎螺纹钢筋正前方，确保安全。
5）试验完成之后，同一组桁架摆放在一起，挂篮拼装时将同一组挂篮安装在T构同一端。
附件1挂篮结构计算书
1．计算资料
焦家、河沟头渡槽采用挂篮现浇连续梁，混凝土额定载荷271t，施工荷载（包括挂篮悬吊底模、侧模、内模系统，施工人员及机具）120t，挂篮结构验算荷载取200t计算。
挂篮采用通用有限元程序分析，模型结构见下图。
图表1有限元模型
表格1上平杆截面（四根40b槽钢组合）
A（m2）
Asy（m2）
Asz（m2）
z（+）（m）
z（-）（m）
表格2前横梁（双I45b工字钢组合）
A（m2）
Asy（m2）
Asz（m2）
z（+）（m）
z（-）（m）
表格3后拉杆（四根40b槽钢组合）
A（m2）
Asy（m2）
Asz（m2）
z（+）（m）
z（-）（m）
表格4下平杆（四根40b槽钢组合）
A（m2）
Asy（m2）
Asz（m2）
z（+）（m）
z（-）（m）
表格5下压杆（4×40b槽钢组合）
A（m2）
Asy（m2）
Asz（m2）
z（+）（m）
z（-）（m）
表格6中立杆（4×40b槽钢组合）
A（m2）
Asy（m2）
Asz（m2）
z（+）（m）
z（-）（m）
2．计算结果
图表3位移图
挂篮桁架前端位移10.6mm。
图表4结构应力图
挂篮主桁架最大拉应力58Mpa，最大压应力46Mpa。
图表5结构杆件轴力图
结构压杆轴力1780kN，拉杆轴力1810kN。
图表6结构反力图
桁架前支点反力最大2175kN，后锚固端最大负反力-1077kN。
表格7结构反力表
节点
荷载
步骤
FX（kN）
FY（kN）
FZ（kN）
1
合计
2
合计
5
合计
6
合计
挂篮主桁架各组合杆采用销轴通过节点板连接，需要对销孔及销轴局部应力进行验算。
销板厚20mm，销轴材质为经过表面硬化处理45#钢，直径100mm，桁架杆件与节点板通过销轴连接，杆件与销轴如图有四个接触面。
计算采用非线性接触分析方式对销轴及节点板接触应力分析。
销轴及节点板计算模拟结构图
销板接触应力图1
销板接触应力图2
3．结论
根据验算结果，挂篮主桁架各杆件受力数值均在容许范围内，满足使用要求。
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