马营河特大桥挂篮静载预压试验方案.doc

马营河特大桥挂篮静载预压实验方案

1.工程概况
马营河特大桥为拟建平朔煤炭工业公司东露天矿铁路专用线工程中跨越马营河的一座特大桥。桥址位于朔州市朔城区小平易乡林家口村，横跨杨涧矿铁路专用线及马营河上的腊壑口水库。
主桥桥跨组成为:48.75m+3×80m+48.75m连续梁体系,采用单箱单室直腹板截面，主梁顶宽13.40m，两侧悬臂长度3.35m，箱室宽度为6.70m。主梁根部梁高6.50m，为中跨跨度的1/12.31；跨中梁高3.70m，为中跨跨度的1/21.62；主梁顶板厚43.9cm（箱梁中心线处），底板板厚由根部1.0m过渡到跨中0.4m，主梁跨中腹板厚度0.50m，经两次渐变过渡，主墩两侧各19m范围内腹板厚度为0.90m；主梁梁高按1.8次抛物线变化。
全梁共分83个梁段，中支点0号梁段长度14m，一般梁段长度提成3.0m、4.0m，合拢段长2.0m，边跨直线段长度9.0m。最大悬臂浇注块件重1651.0KN。
2.实验目的
根据《铁路桥涵施工规范》及《铁路施工安全技术规范》关于悬臂浇注施工的有关规定，为了保证挂篮施工安全，减少挂篮的非弹性变形,获取弹性变形参数,得出压重与挂篮自身的变形关系,为挂篮施工和线性控制提供挂篮弹性挠度计算的可靠依据,保证施工质量和安全，有必要对挂蓝进行加载实验。重要实验涉及两部分：对挂蓝的一些附属部件（斜拉索接长杆、中锚杆等）作超载实验，以满足挂蓝的承载规定。对挂蓝的重要承载部件（万能杆件主桁、弧形梁、剪力键等）采用两个主桁对拉的方式，分级加载，最大加载为最大使用荷载的1.3倍。同时规定挂篮下挠最大值为不大于2cm。斜拉索接长杆及中锚杆无任何不良现象发生，同时从接长杆上观测到旋转正常。挂蓝的挂架及前横梁系统杆件配置较合理，在挂篮拼装完毕并浇注1#块件时受到充足检查，并满足设计规定。
3.挂篮的设计与拼装
3.1挂篮设计加工
挂篮是悬臂浇筑施工的重要设备，根据施工设计图纸规定挂篮的最大承载力不小于200t，挂篮自重及所有的施工荷载重不超过120t，最大变形量不大于2cm，梁段的最大长度为4m等技术参数，本工程的选用自行式LG-200型菱形挂篮，其技术参数如下：合用梁段最大重量200t；合用梁段最大长度5m；合用梁体变化范围8m～2.2m，挂篮的自重约52t。
挂篮由菱形桁架、提吊系统、走行系统，内外模板和张拉操作平台组成。菱形挂篮构造详见“菱形挂篮示意图”。
挂篮委托专业厂家加工。菱形挂篮的特点：结构简朴，杆件受力明确合理，承载能力强，弹性变形能力小，安装与拆卸方便，移动灵活，定位准确、调整立模方便，施工空间大，并可在弦杆上安装走行桁吊。

图4-9 菱形挂篮示意图

3.2 挂篮的拼装
挂篮拼组分为两个环节：加工厂拼组大件，在梁体上拼组整体。加工厂拼组重要涉及主梁系的两片主构架，四片横向联接系，尚有外模板及模架、内模及模架，其余均为散件。将加工厂拼装件及散件运抵现场后，用吊车吊送构件至0＃块上拼组，拼组程序如下：
准备工作：在现浇0＃块混凝土施工时准确预留孔位、预埋构件，0＃块浇筑完毕后，在梁顶上安装、整平，锚固轨道。
拼装主梁系中主构件以及后锚系统，然后用倒链以设在0＃块的预埋构件为支撑，将主构架固定。
拼装两主构件间横向联接系、前上横梁，将临时倒链取掉。同时安装底模内托梁以及后吊带，插放滑梁，以及安装后吊精扎螺纹钢。
悬放吊带，吊放前托梁，再安放底模桁架、底模板。在前上横梁悬放倒链，吊住滑梁前端点并用倒链移出内外模板。全面检查安装质量后，用水箱加水做载重实验消除各部位的变形量。
4.挂篮静载预压实验
4.1测点布置
挂篮静载预压前,在挂篮上下横梁或前吊带位置变形测点,应力测点布置在挂篮斜拉杆及主梁内侧。
4.2挂篮加载预压
各构件连接方式以焊接和销接为主，因此挂篮制做完毕后要对重要构件的焊缝进行探伤。挂篮各构件制做完毕后，在加工场地要进行试装配，以保证挂篮在施工现场能顺利组装。挂篮出厂前，在箱梁1号段施工前进行试压,试压前要全面检查挂篮的拼装及焊接质量,各锚固部位的锚固情况,并做具体记录。
挂篮实验方法：
选择一块平地，将一套挂篮的两片主桁水平放置，并运用水准仪抄平，后端用精轧螺纹钢锁定，在中部用垫板将两片主桁分开，在前端用千斤顶加载对拉，最终加载值为使用荷载的130%，按照10%、20%、30%、50%逐级进行，每级加载完毕并稳压半个小时（最后一级为1小时）后检查各杆件的情况有无裂缝，同时记录力与位移的关系，并根据实验测出的结果，绘制力与位移的关系曲线，求出挂篮弹性和非弹性变形。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，保证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（2.0m 3.0m、4.0m）时不同荷载下的变形挠度值。拟采用水箱加压法，用钢板加工成水箱，用精轧螺纹粗钢筋悬挂于下横梁，通顶开前上横梁的千斤顶加压。
试压时，按砼浇注的分级重量进行加载，当千斤顶达成每级荷载时，应固定一段时间，待指针稳定后，测量变形值，最终加至设计荷载的1.3倍；加载时两千斤顶必须同时加压，压应力应保持一致，宜采用同一油泵统一加压，误差控制在5%以内。
每一级加载后，必须及时检查各杆件的连接情况和工作情况，及时作出是否继续加载的判断，如一次加载后情况良好，应反复加载，卸载3-5次，直到非弹性变形所有消除完为止，实验结果应整理出加载测试报告，将弹性变形值及非弹性变形值的测量结果用于指导施工。分级卸载，并测量变形，记录数据。
静载实验数据登记表
实验日期: 实验开始时间: 挂篮型号: 使用位置:
仪器编号: 仪器使用状态: 读数单位: 天 气:
测量点位
初始值
加 载
卸 载
终点值
备 注
第一级
第二级
第三级
第二级
第一级
1

2

3

1

2

3

记 录： 监理： 年 月 日

挂篮预压实验变形测试结果
工况
测试位置
累计变形值
加载40 t
加载80t
加载160 t
加载215 t
卸载完
北侧挂篮
前上主横梁

前支点

前下主横梁

南侧挂篮
前上主横梁

前支点

前下主横梁

注:表中数据单位均以cm计, “- ”表达下挠, “+”表达上挠。
挂篮主桁承载力及变形实验详见下图
挂篮主桁承载力及变形实验图

5.实验结论
从挂篮测试数据分析,可以得出以下结果:
1) 挂篮预压实验各项实测变形值和应力值均在理论控制值范围内,说明该挂篮主梁抗弯能力等均满足设计规定,加工质量较好,具有足够的应力和变形储备。
2) 前支点变形很小,说明该挂篮的支承条件和千斤顶的同步性好,挂篮刚体焊接良好。
3) 从测试数值看,挂篮下横梁变形大于挂篮上横梁变形,说明前吊带变形较大,施工放样应当以挂篮底模进行合理控制。
4) 前上下横梁悬臂段最大挠度值在实验过程中基本呈线性变化,残余变形值较小,表白该挂篮的弹性性能和恢复性能良好。
5) 卸载后挂篮变形不能完全恢复,不同挂篮变形恢复限度不等,因此,每个挂篮都必须进行预压,减少挂篮的非弹性变形,保证线性控制质量。
6) 通过对实测挂篮变形值与计算挂篮变形值的比较分析,为挂篮变形误差预报提供依据。