新型无轨道三角挂篮施工工法(共13页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上青义涪江大桥新型无轨道三角挂篮设计与施工的技术研发四川川交路桥有限责任公司青义涪江大桥新型无轨道三角挂篮QC小组【1】工程概况绵阳市二环路三期工程青义涪江大桥地处绵阳市北郊,地处四川盆地北部边缘,桥位横跨涪江河,两岸均有道路相连,交通方便。青义涪江大桥设计为78+3138+78m五跨一联的预应力砼连续梁桥,主墩为空心薄壁墩,基础为承台、群桩基础,桥梁上部结构采用分幅式,桥面净宽216.5m,左、右幅分离5m,桥梁起止桩号为K34+412K34+982,桥梁全长570m,合同工期540天。 箱梁采用单箱单室箱型截面,箱梁顶板宽16.5m,底板宽9.1m,顶板设置成1.5
2、%单横坡,混凝土设计标号为C55。箱梁0 号段长8 m,主墩“T”构纵桥向划分18 个节段。梁段长度分别为103.2 m、84.0 m,累计悬臂总长64 m。0 号段采用托架浇注,118 号节段采用挂篮悬臂浇注施工,全桥4排主墩的箱梁分8 个“T”同时对称悬臂浇注,共设8 对(16支)挂篮全幅同时对称进行浇注。【2】小组概况四川川交路桥有限责任公司青义涪江大桥新型无轨道三角挂篮QC小组成立于2013年10月5日,小组成员10人,由施工管理人员和技术人员组成。小组基本情况见下表:QC小组概况小组名称四川川交路桥有限责任公司青义涪江大桥新型无轨道三角挂篮QC小组课题名称青义涪江大桥新型无轨道三角挂
3、篮设计与施工的技术研发小组类型创新型成立时间2013年10月5日活动日期2013年10月5日至2014年10月8日小组注册时间2013年10月5日小组成员10人小组注册编号路桥川交2013-04活动频率3次/月,出勤率100%TQC教育时间平均每个成员接受教育108小时以上小组成员简介序号姓名性别年龄文化 程度职称组内职务TQC教育时间TQC考试成绩1马江男37本科工程师组长108h优秀2黄惠勇男34本科工程师副组长108h优秀3魏亚洲男36本科高级工程师技术顾问108h优秀4杨瀚翔男25本科助理工程师组员108h优秀5张雪花女26本科助理工程师组员108h优秀6徐凯男27专科技术员组员108
4、h优秀7刘江男23专科技术员组员108h优秀8董伟男23专科技术员组员108h优秀9杨肖男23专科技术员组员108h良好10霍涛女25本科技术员组员108h优秀制表人:黄惠勇 审核人:马江 制表时间:2013年10月5日【3】选择课题随着桥梁施工技术的不断发展,越来越多的大跨径桥梁设计采用现浇连续梁或连续刚构进行施工,目前国内的现浇箱梁挂篮悬臂浇筑施工,一般采用三角挂篮和菱形挂篮两种形式。常规挂篮行走系统需在主桁片下方设置行走轨道和轨道压梁,行走时提前将行走轨道拖动至下一节段,并在行走过程中用轨道压梁循环对行走轨道进行锚固,行走过程复杂、缓慢。针对青义涪江大桥设计为78+3138+78m五跨一
5、联的预应力砼连续梁桥,由于本项目工期紧、任务重等实际情况,对目前国内常规的三角挂篮的结构形式进行优化设计和创新,采用新型无轨道三角挂篮进行施工,行走系统采用无轨道的支点步履式移动行走模式。采用此施工工法技术,经济和社会价值显著,取得了非常良好的效果,达到了安全、经济和快速的目的。此工法具有较强的推广价值。无轨道挂篮施工和有轨道挂篮施工连续梁桥比对表施工环境无轨道挂篮施工有轨道挂篮施工工期对比挂篮行走时间为2小时。从行走挂篮开始到锚定立模调模板只需1天。挂篮行走时间为1天。从行走挂篮开始到锚定立模调模板需2天。施工成本每1对无轨三角挂篮可节省轨道和压梁型材12吨,约合8万元。每1对无轨三角挂篮可
6、节约挂篮、塔吊、装载机、模板等摊销成本及项目部的管理成本约5万元。每1对有轨道挂篮相应增加成本13万元。施工难度无轨道挂篮安装好后行走快捷,3个工人方可完成一支挂篮行走。无轨道挂篮行走前无需预架设锚固轨道。有轨道挂篮安装好后行走复杂,需56个工人才可完成一支挂篮行走。有轨道挂篮行走前需预架设锚固轨道。安全对比无轨三角挂篮行走系统利用三角桁片的主纵梁作为行走轨道,通过前支点的移动和后反挂轮锚固主纵梁的滚动来完成挂篮行走,使用更加安全。传统有轨挂篮的工字型行走轨道及轨道锚固需根据块件湿重改变型号。如不注意改变了轨道锚固间距,挂篮行走过程中挂篮很容易将轨道上拉变形,挂篮前倾易失稳下倾覆。质量对比无轨
7、三角挂篮设计中主纵梁以斜拉方式双向受力,可根据不同工程施荷要求改变部分杆件便可满足施工需求,安全、方便、经济。结构杆件相互干扰更小且受力更简单明确。块件施工混凝土浇筑过程中形变小,梁体成型质量好线形更完美。有轨挂篮设计中分两部分设计验算,挂篮主桁结构和轨道结构,在不同工程施荷的情况下无法重复利用,不安全、不方便、不经济。行走过程中轨道受力点移动,后猫计算应力点相对位置改变,这些都对轨道型材的截惯要求很高致使需更多型材,且这种有轨组合结构在块件施工混凝土浇筑过程中形变较大,梁体成型质量一般、主梁线形较难控制。制表人:黄惠勇 审核人:马江 制表时间:2013年10月6日无轨道挂篮在国内外应用很多,
8、一般适用于工期紧、成本控制要求高、工程质量要求高的连续梁桥上部结构主梁悬臂施工。由于本项目共设8 对(16支)挂篮全幅同时对称进行浇注施工,因同时施工挂篮数量大,无成功经验可借鉴。我部采用新型无轨道三角挂篮施工不仅保证了施工质量,而且节省成本、保证了主梁成品质量。因青义涪江大桥孔数多、单墩T构多、挂篮数量多、下游电站蓄水时间紧迫、工期紧等因素影响施工,故采取经济安全快捷且能保障青义涪江大桥在全幅16支挂篮同时施工的条件下能满足施工质量要求的挂篮形式就成为了迫切之需。根据上述分析,小组确定“青义涪江大桥新型无轨道三角挂篮设计与施工的技术研发”为研究课题。【4】设定目标4.1课题目标 每一对挂篮减
9、少构件重量在10T以上;挂篮行走时间5小时;节省成本约52万元。4.2目标可行性分析小组成员构成合理,均有多年的施工、设计及实践经验。广泛咨询专家及挂篮生产厂家意见,并组织多次专家论证,一致认为采取安全、经济、快速、有效的新型无轨道三角挂篮进行施工,能够保证青义涪江大桥全幅挂篮同时施工的工程质量,并达到经济安全高效的目的。 新型无轨道三角挂篮进行施工,行走系统采用的无轨道支点步履式移动行走模式是一种便捷、快速、安全的挂篮行走形式,具有良好的经济、社会效益。因此,此活动可行并且成功率很高。【5】提出各种方案并确定最佳方案5.1方案的提出经过广泛调研和论证,QC小组成员对现在常用的无轨道三角挂篮进
10、行了深入的可行性分析及评估,以确定最佳方案。方案一:无轨道菱形挂篮常规挂篮行走系统需在主桁片下方设置行走轨道和轨道压梁,行走时提前将行走轨道移至下一节段,并在行走过程中用轨道压梁循环对行走轨道进行锚固,行走过程复杂、缓慢。而无轨道菱形挂篮解决了传统行走挂篮形式带来的不便,但其自身较高的重心加上前后步履支点进一步重心提高,且青义涪江大桥主梁分为18 个节段,块件最大重量为215 t,块件最长为4.0 m,致使菱形挂篮单体大、自重大、重心高,行走时稳定性差,不经济,不安全。结论:不选。方案二:无轨道三角挂篮根据本桥施工的实际情况,结合从有利施工、缩短悬臂浇注周期、降低挂篮钢材加工数量的原则考虑,对
11、常规的三角挂篮的结构形式进行优化设计,采用无轨道三角斜拉式挂篮,该挂篮行走系统利用三角桁片的主纵梁作为行走轨道,通过前支点的移动和后反挂轮锚固主纵梁的滚动来完成挂篮行走,去掉了传统轨行式挂篮的工字型行走轨道及轨道锚固,这样就减少了构件重量以及轨道锚固操作时间,节省了大量轨道钢材,施工方便快捷,采用滚动形式减小了行走阻力,大大缩短了节段施工周期,并降低了制造成本、设备摊销成本及使用人工费用,挂篮结构重心低且靠近箱梁梁面,受力简单、明确、安全可靠,使用过程中保证挂篮的整体受力稳定,行走中重心低,自重轻,行走时结构稳定性高,经济,安全。结论:选用。5.2方案可行性分析及评估方案可行性分析及评估表方案
12、无轨道菱形挂篮方案分数无轨道三角挂篮方案分数工期指标单只菱形挂篮重量大,重心高,行走缓慢,由于稳定性差行走需要56小时。3单只三角挂篮重量小,重心低,行走稳定,行走时间在2小时以内。4安全环保指标无轨道菱形挂篮重心高,结构内力复杂,行走稳定性差,不安全。无轨道菱形挂篮用材大,重量大,行走能耗大,不低碳,不环保。2无轨道三角挂篮重心低,结构内力简单,行走稳定性好,安全。每一对无轨道三角挂篮用型材比菱形挂篮少12吨,重量小,行走能耗小,低碳,环保。5施工难度无轨道菱形挂篮前上横梁离梁顶面有67m,工人作业点较高,作业难度大。重心高行走稳定性差,行走轴线偏位修正难度大。3无轨道三角挂篮前上横梁离梁顶
13、面有2m,工人作业点较低,作业难度小。重心低行走稳定性好,行走轴线偏位修正难度小。4经济指标行走时间约0.5天但是始终需要1.5天才能完成行走、立模、调模。菱形无轨挂篮相对其有轨挂篮节约轨道型材,单其结构特性使其自重依然比三角挂篮一对重89吨。3行走时间约2小时且只需要1天就能完成行走、立模、调模,每个梁段可节约1天。全桥18个梁段施工完毕后,每1对三角挂篮可节约挂篮、塔吊、装载机、模板等摊销成本、人工费及项目部的管理成本约5万元。每1对无轨道三角挂篮可节约钢材的购买成本和构件的加工成本约8万元。预估共计节约成本52万元。5综合得分1118备注表中单项得分为5分,综合得分为20分制表人:黄惠勇
14、 审核人:马江 制表时间:2013年10月15日通过对方案的可行性分析评估,可见新型无轨道三角挂篮悬臂施工的方案具有安全性能高、施工操作简易、成本低的优势,为此我们确定此方案为实施方案。【6】制定对策表6.1新型无轨道三角挂篮悬臂施工方案具体分析设计三角形桁架承重系统主要包括三角斜拉钢带、钢箱主纵梁、前上横梁、梁间联系梁和三角主桁立柱等主要构件组成。锚固系统设置于主桁片的主纵梁尾部,通过在3组I32b工字钢组焊的箱型压梁中,穿入6根320mm精扎螺纹钢形成的后锚扁担结构,将每根主纵梁锚固于已浇注的混凝土主梁上。前下横梁、后下横梁采用2I40b型工字钢组焊形成箱型断面。在前、后下横梁的腹板对应位
15、置各布设6根I40工字钢、底板对应位置布设8根I32工字钢,作为浇注混凝土的底篮平台。模板系统由内、外模板、滑梁及模板固定装置组成,挂篮移动时,通过内、外滑梁带动模板行走到位。新型无轨道三角挂篮主要对行走系统进行优化设计,其它构件系统与普通三角挂篮类似,为了节约材料,减少挂篮重量,设计时利用两片三角桁片的底部主纵梁作为行走轨道,在主纵梁的底部前端分别对应设有一个前支座,且在主纵梁底部后端分别对应设有一个后支座反挂轮。行走时先用压梁将后支座反挂轮组锚固于箱梁顶面,再将前支座移动至悬臂端,拆除后锚系统,安装挂篮行走牵引所需的精扎螺纹钢,一端连接于三角主桁片主纵梁中间下弦底部,另一端连接于前支座,利
16、用液压千斤顶循环连续牵引2根32mm精扎螺纹钢作为顶推动力,带动挂篮三角主桁片、前上横梁及内、外滑梁移至下一节梁段位置。根据上述分析,无轨道三角挂篮设计与施工的技术研发方案如下:对无轨道三角挂篮重新设计;对无轨道三角挂篮行走方案的优化。6.2 方案对策表针对以上方案,小组成员进行认真、细致地讨论分析,研究出解决问题的方案措施,并分工落实各自的任务,制定了如下对策表:方案对策表序 号方案对 策目标措 施地点完成时间负责人1对无轨道三角挂篮重新设计利用有限元软件midas根据我部实际情况重新设计计算三角挂篮受力杆件并做加强优化处理每一对挂篮减少构件重量在10T以上主纵梁支点处出现负弯矩的工字钢设加
17、强腹板。斜拉带采用多片替代单片,荷载安全富余值高拼装简便。优化杆件受力节点全采用活铰钢销连接。现场2013年9月10日马江黄惠勇杨瀚翔徐凯2对无轨道三角挂篮行走方案的优化行走系统采用无轨道的支点步履式移动行走模式行走时间5小时 利用三角桁片的主纵梁作为行走轨道,通过前支点的移动和后反挂轮锚固主纵梁的滚动来完成挂篮行走。现场2013年10月17日马江黄惠勇杨瀚翔徐凯制表人:黄惠勇 审核人:马江 制表时间:2013年10月17日【7】按对策表实施7.1利用有限元软件midas根据我部实际情况重新设计计算三角挂篮受力杆件并做加强优化处理7.1.1对挂篮结构计算图1结构计算模型根据节段的划分,结合各段
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