钱江五桥连续箱梁挂篮施工.doc

2.3.6结构分析计算挂篮计算采用有限元分析软件“SAP2000”对结构物进行整体三维空间建模。建模过程中按照设计假定将主梁、立柱和斜拉钢带之间的连接视为铰结。荷载均以均布荷载分别作用在内、外滑梁及底篮纵梁上。所有支点均视为铰支座，并将各种材料及其材料特性输入计算机以计算挂篮主要杆件变形、挂篮总体挠度以及各构件的强度。根据不同的施工工况和荷载组合求得挂篮构件的应力和变形，并多次调整挂篮结构的几何尺寸，以达到满足规范要求和尽可能使挂篮重量减轻。 2.3.7计算成果强度名称材料(mm)允许最大应力（Mpa）杆件最大应力（Mpa）屈服应力（Mpa）安全储备系数主桁主梁H59619914521.123511.08立柱H60020014540.12355.86斜拉带16Mn(20030)20063.83455.41上前横 梁弦杆32a14596.12352.44腹杆20a145572354.12上中横 梁弦杆20a14531.82357.39腹杆1014555.32354.25底 篮 前横梁弦杆20a14529.342358腹杆1014537.782356.22底 篮 后横梁弦杆20a14526.522358.86腹杆1014555.672354.22底篮前吊带16Mn(20020)20044.643457.73底 篮后吊带两侧16Mn(20020)20028.5234512.1中间16Mn(20030)20029.8534511.56内模吊带32精扎螺纹钢筋700119.27506.29外模吊带32精扎螺纹钢筋70092.27508.13行走吊带16Mn(20020)20014.4334523.9连接销40Cr（182）29081.84906挂篮前支点最大反力F110t刚度挂篮施工1号块、4号块、8号块时，挂篮主要构件变形计算结果如下表：块段号主桁上前横梁前吊带后吊带底篮前横梁底篮后横梁底篮纵梁后锚前支点1#块（mm）9.150.460.320.942.73.995.863.4414#块（mm）10.020.490.340.732.53.485.683.0618#块（mm）11.610.560.330.612.282.985.02.841挂篮总挠度主要由主桁、上前横梁、前吊带、底篮前横梁、后锚变形和前支点沉降产生，根据计算结果表明，8号块施工时挂篮总体挠度最大。f总变形 主桁+上前横梁+前吊带+底篮前横梁+后锚变形+前支点沉降11.6+0.56+0.33+2.28+2.84+1219.6mm抗倾覆验算挂篮抗倾覆验算主要分两种工况：工况一是挂篮行走，工况二是挂篮悬臂浇筑。其中挂篮悬臂浇筑时取最重块段8号块荷载进行抗倾覆的验算，两种工况下的抗倾覆计算结果如下：挂篮悬臂浇筑时的抗倾覆系数为：6.391.5挂篮行走时的抗倾覆系数为：8.351.5上述结算结果表明：挂篮的强度、刚度和抗倾覆系数均满足有关规范和使用要求。三、挂篮加载试验3.1加载试验目的挂篮通过加载试验，主要是通过测量挂篮在各级静力试验荷载作用下的变形和内力，验证挂篮是否满足钱江五桥箱梁施工需要，同时了解挂篮结构在工作状态时与设计期望值是否相符。试验目的主要有：消除挂篮的非弹性变形；2在各种不利条件下，检验挂篮的使用性能和安全度；为各块段施工控制采用“内插法”提供弹性变形值。3.2加载试验过程加载试验于2002年8月13日早9：00开始，于2002年8月14日早6：30完成六级加载，所用砂袋约3700袋，历时21.5小时；8月14日早6：30晚8：00，历时13.5小时进行持荷试验；8月14日晚8：008月15日早2：00，历时7小时完成卸载试验。杭州方向“砂袋堆载”法挂篮进行加载试验杭州方向“吊水箱”法对挂篮进行加载试验3.3加载荷载杭州岸挂篮加载荷载为180吨，采用“砂袋堆载”法加载；萧山岸挂篮加载荷载为90吨，采用“水箱”法在底篮前横梁加载；堆载法共分为6级，各级荷载如下：加载等级123456加载值（t）8597108122137170101010107总加载值（t）85107118132147177每级加载值（t）852211141530对应块段号3、3，6、6，4、4，12、12，8、8，1.30(8、8，)3.4加载顺序根据各块段对称施工不均衡荷载6m3砼计，挂篮加载试验不平衡荷载90吨能满足要求，为此，对杭州、萧山两只挂篮同步加载。加载程序按照荷载等级0123456进行卸载。两只挂篮加载同步进行，每加载一级均需进行变形、应力观测。第一步 做好加载试验前的准备工作。第二步 杭州挂篮按照第一级荷载（85t）模拟箱梁荷载进行加载。加载范围纵桥向长为5.2m，横桥向宽为6.5m，持荷时间为20分钟。萧山挂篮加载42.5吨。第三步 杭州挂篮在第一级荷载的基础上，按照第二级与第一级荷载差值（22t）进行加载，当加载到15吨时，横桥向作偏载试验，偏载值为5吨，其目的是检测两侧腹板砼浇筑时出现的偏载现象，验证挂篮整体稳定，偏载试验完成后，整平砂袋顶面，准备下一级试验。第四步 进行第三级加载，荷载增加11吨。第五步 进行第四级加载，荷载增加14吨。第六步 进行第五级加载，荷载增加15吨。第七级 进行第六级加载，荷载增加30吨。荷载加载试验，在第三第六级之间不再作偏载试验。每次加载完毕后，均进行变形观测和应力监测并记录。3.5加载试验成果挂篮杆件应力值杆件名称第六级（177吨）最大加载荷载理论计算实测轴力（KN）应力（MP）轴力（KN）应力（MP）前吊带94.823.70 8421.00 33583.75 381.295.30 335.183.78 355.288.80 84.821.20 80.820.20 前斜拉带413.8568.98 4327244774.50 48681448.8374.81 51085412.2568.71 42070后斜拉带414.1469.02 42671446.7274.45 49282448.5974.77 50484412.4968.75 43272立柱592.4948.97 617.151625.0551.66 641.353626.6851.79 638.8852.8590.9748.84 60550主梁293.5424.26 326.727315.1926.05 350.929316.3526.14 344.8528.5292.5224.18 326.727荷载与挂篮变形值对应表（消除非弹性变形后）名称123456789101112各块段荷载（吨）129123117130.3123.5117.5112.3136.2130.5126.1123.2121.7各块段等待荷载值（吨）93.689.184.5107.1101.696.792.4136.2130.5126.1123.2121.7上前横梁（mm）15.014.011.019.017.016.015.022.021.020.520.019.8吊带长度变化后（mm）2.31.91.71.91.61.31.11.51.21.11.00.9非弹性变形（mm）333333333333底篮变形14.312.99.717.915.614.313.120.519.218.618.017.7根据挂篮采用“砂袋堆载”和“挂水箱”两种方法加载试验检测结果表明本三角形挂篮在各种不利条件下：横桥向两侧腹板砼浇筑时出现的偏载现象，不平衡荷载5吨即砼高度相差5/0.555.22.60.67米时，挂篮整体稳定。顺桥向1个“T”对称两个挂篮浇注砼方量相差5m3时，临时锚固能满足施工要求。浇注12块不平衡荷载不平衡试验荷载90吨力臂7.75米力臂56.3米7.8吨（约5m3）。在最大试验荷载177吨下（112块段箱梁最重为136吨），挂篮各杆件应力检测均小于100MPa,安全工作系数为177吨136吨1.301超载系数1.05动载系数1.2，安全储备较高。挂篮主桁在加载前已采用顶立柱消除了非弹性变形，此次挂篮加载观测结果，吊带、上前横梁、底篮、吊带非弹性变形消除值为23毫米。“挂水箱”加载试验法相对“砂袋堆载”法，变形值偏小，通过上述试验结果表明本挂篮结构受力明确、合理，刚度大、安全系数高，加载试验结果与理论计算结果相符，能满足施工要求。四、挂篮施工使用情况全桥施工共投入为6对挂篮，平均为8天每块段，冬天最慢块段浇注为12天每块段，夏天最快为6.5天每块段，从2002年10月14日至2003年5月7日顺利完成了96对箱梁块段施工，该挂篮具有以下的优点：(1) 受力明确，简单易行、安全可靠(2)前吊带采用丝杠穿心式千斤顶调整标高，液压系统投入少，操作简单(3) 内外模板采用滑梁可一次同时到位(4) 挂篮行走采用32精轧螺纹钢牵引，后锚利用箱梁竖向预应力反锚于箱梁上，不需设配重(5) 内模顶板和腹板采用铰接式，拆模方便。由于在设计计算中采用了有限元分析手段,提高了挂篮设计计算工作效率,同时在设计中充分结合了工地现有材料实际，以投入少、简单适用的原则满足了施工需要。经过监理、监控单位共同配合和努力，全桥按照预计的目标合龙，箱梁线形平顺，合龙时合龙段的相对高差均在10mm以内，保证了桥梁线形和结构的应力状态符合设计要求，经过同济大学加载试验和通车观测，证明了原施工方法有效，各项技术指标达到了理想预期控制目标，按照公路工程质量验收评定标准经浙江省质检站竣工评定获得了96.4的高分，工程质量优良。