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1、自锚式悬索桥吊索张拉方案研究QC 中铁大桥局集团第三工程有限公司平胜大桥体系转换QC小组 一、小组概况 1、小组简介 平胜大桥体系转换QC小组成立于2006年3月10日，并同时在大桥局第三工程公司工管中心登记注册。小组成员详细情况见下表： 序号 姓名 年龄 性别 职称 文化 程度 接受TQC教育时间 组内 职务 1 冯朝军 34 男 高工 本科 48小时 组长 2 邓 刚 36 男 高工 本科 48小时 副组长 3 王海峰 31 男 工程师 本科 48小时 组员 4 张立军 24 男 助工 本科 48
2、小时 资料员 5 梅 波 27 男 助工 本科 48小时 组员 2、小组活动情况 小组自成立以来，坚持每月活动两次以上，积极解决问题，探索施工方法，积累施工经验。 二、工程简介 平胜大桥是佛山市和顺至北滘公路主干线的重要工程。主桥为独塔单跨四索面自锚式悬索桥，主跨跨径350米，在同类型桥梁中居世界首位 。 本桥只在主跨设置吊素，顺桥向设27组吊索，吊索标准间距为12米。临近和顺岸锚跨的26#、27#吊索为单根的刚性吊索，其余25组吊索为顺桥向间距0.4米的73Φ5.1平行高强钢丝双吊索，其中最长吊索为1#吊索107.65m，最短为27#吊索2.99m。 吊索张拉
3、是体系转换的一个部分，而体系转换则是各构件应力、应变重分配的过程。在此期间，应力最大的是钢箱梁，达到160MPa；变位最大的是主缆跨中下挠7m，钢箱梁跨中上抬1米多。最终形成主缆受拉、整个主梁受压的自锚体系。 三、选题理由张拉过程中，吊索的受力远大于成桥状态受力，且四个索面共用一个主塔，任何一根吊索的变化都会影响到其它吊索的受力。 理由一： 吊索张拉作业面广，最多时3组吊索同步张拉，两幅桥共24根吊索要求同步，同时达到控制目标，难度巨大。 理由二： 吊索张拉作为一种全新的施工工艺，是平胜大桥的最后一道技术难关，也是本桥难度最大
4、目前在国内外尚无任何成熟经验可借鉴的工作，确定最佳施工方案，是吊索张拉成败的关键。 理由三： 综上所述，我们QC小组选择了“自锚式悬索桥吊索张拉方案研究”为活动课题。 四、目标设定 吊索的施工受力不超过120t，同一编号吊索 不同步拉力不超过5t。 目标二 当线形达到要求时，索力误差控制在±5%以内。 目标一 五、提出方案确定最佳方案 Ø 确定吊索张拉顺序： 负责人：邓刚 完成时间：2006年3月16~18日 小组成员运行“头脑风暴法”进行
5、分析，并请多 名桥梁界专家列席会议，提出了以下三种张拉顺序： 1、从1#向27#顺序张拉； 2、从跨中向两侧对称张拉； 3、从27#向1#倒序张拉。 并将三种张拉顺序的优缺点进行比较。 张拉顺序比较 序号 张拉顺序 优点 缺点 分析结论 1 顺序张拉 1、吊索与锚管交角小，不会破坏吊索。 2、便于对结构状态进行观测。 3、所用机械设备少。 当张拉完成一半吊索后，有较长梁段没有吊索支撑，梁上的轴向力相对变大 1、便于对质量的控制
6、 2、方便施工。 3、轴向力在安全范围内。 2 对称张拉 结构变形明显，主缆下降、主梁上升很直观 1、吊索与锚管交角大，可能会对吊索造成破坏。 2、所用机械设备较多。 能够达到预期效果，但可操作性不强 3 倒序张拉 所用机械设备较少 吊索与锚管交角更大，很容易对吊索造成破坏 很难保证质量，可操作性差 经过以上分析，决定采用从1#向27#顺序张拉的方式作为平胜大桥吊索张拉的施工顺序。 Ø 确定每组吊索的张拉步骤： 负责人：王海峰 完成时间：2006年3月21~22日 考虑到吊索的施工安全系数不小于2，因此在施工 中，单根吊索的最
7、大受力不得超过120t。若采用直接张拉到位的方法来满足设计线形时，有些吊索的施工受力就会超过120t，因此必须将这些吊索多步张拉到位。 我们采用PDPC图的方式进行分析，根据每根吊索的施工受力，确定此根吊索的张拉步骤。 13 PDPC图 体系转换开始 索夹安装 吊索安装 吊索张拉 主索鞍顶推 小于120t 大于120t并小于240t 大于240t并小于360t 控制索力 张拉方法 一步张拉到位 二步张拉到位 三步张拉到位 体系转换结束 螺栓张拉 Ø 确定张拉级数
8、负责人：梅波 完成时间：2006年3月25~30日 平胜大桥四个索面共用一个主塔，任何一根吊索的变化都会影响到其它吊索的受力。在施工过程中，同一编号的吊索张拉必须同步，因此小组研究决定采用分级张拉的方法，提出了以设计索力的10%、15%、20%为一级的三种分级方式，并列出对比表格来确定最佳分级比例。 分级对比表 序号 分级方式 优点 缺点 分析结论 1 10%一级（共10级） 划分细致，同步性强 需要回油的次数多，影响工作效率 能够很好的保证质量，但可操作性不强 2 15%一级（共7级） 同步性较强，
9、回油次数适中 可能会超出千斤顶伸长量 能够较好的保证质量，可操作性强，若 超出伸长量则多一次回油 3 20%一级（共5级） 张拉次数少，节省工期 划分过大，同步性不强，并且会超出千斤顶伸长量。 不能很好的保证同步，可操作性差，很难达到预期效果 通过分析，小组研究决定采用第2种方案，即以设计索力的15%为一级，进行分级张拉，来保证施工的同步性。 最佳方案 平胜大桥体系转换过程中的吊索张拉，采用从主塔侧的1#吊索向锚跨侧的27#吊索顺序张拉的方式，单根吊索分步、分级张拉，每级为设计索力的15%。
10、 方案实施中可能 产生的影响因素 吊 索 张 拉 方 案 错位张拉 从1#至27#顺序张拉 吊索受力超过120t 一步、二步、三步到 位的分步张拉方式 多根吊索同时张拉 吊索受力相互影响 以设计索力的15% 为一级分级张拉 六、对策表 序号 影响因素 对策 目标 措施 地点 负责人 完成时间 1 错位张拉 按照顺序张拉 不出现跳跃张拉 从1#至27#依次张拉到设计索力 施工现场 张立军 2006年4月17日～5月20日 2 单根吊索
11、受力 超过120t 分步张拉 单根吊索施工受力不超过120t 1、分为一步、二步、三步 张拉到位。 2、严格控制油表读数。 施工现场 张立军 2006年4月17日～5月20日 3 吊索受力 相互影响 分级张拉 同一编号吊索不同步拉力不超过5t 每一级张拉结束后，锚固并将油顶归零，等待总指挥下达张拉下一级的命令 施工现场 梅 波 2006年4月17日～5月20日 4 多根吊索 同时张拉 分别循环张拉 同时达到 指定拉力 1、先张拉短吊索，再张拉中吊索，最后张拉长吊索。 2、进行3~4次循环。 施工现场 王海峰 2006年4月30日～5月1
12、8日 七、对策的实施 按照顺序张拉 实施一 从靠近主塔侧的1#吊索向锚跨侧的27#吊索依次张 拉，并将每根吊索张拉到设计索力。 效果：现场实施后，实施情况良好。 分步张拉 实施二 1） 根据模拟运算的结果，1~7#、26#、27#这9组吊索 采用一步张拉到位；8~10#、25#这4组吊索采用二步张 拉到位；11~24#这14组吊索采用三步张拉到位。 2）将每一编号吊索张拉到位所需的步骤进行技术交底， 并以文字的形式发放给每一个管理及操作人员。 3）预先计算出每台千斤顶受力
13、达到115t时所对应的油 表读数，以卡片的形式悬挂在油表旁边，并提醒现场技 术人员及操作人员时刻注意油表读数。 效果：体系转换过程中，没有一根吊索的施工受力达到115t，均满足吊索的施工安全系数，实施效果很好。 分级张拉 实施三 1） 每天施工前，由现场技术员按照待张拉吊索的指定拉力计算 出每一级油表读数，交给油泵操作人员，并进行现场监督。 2）每一级张拉结束后，做好临时锚固，并将千斤顶行程归零， 报告总指挥。待各组都报告后，由总指挥下达张拉下一级的命 令，如此反复。若张拉过程中某一组出现问题不能继续张拉，
14、则及时向总指挥报告，由总指挥下达全部暂停的命令，并临时 锚固。待问题得到解决后，再由总指挥下达继续张拉的命令。 效果：经现场检查，同一编号的吊索不同步拉力都没有超过5t，效果良好。 分别循环张拉 实施四 由于两幅桥同步共24根吊索要求同步张拉，同时达到控制目标，施工难度巨大，且安全隐患大。为达到这一要求，在调索过程中，先张拉短吊索，再张拉中吊索，最后张拉长吊索，每次将索力分级张拉至该步目标值。经过3～4次循环，将这一步的三组吊索张拉到该步的目标值2t以内。 2）当三组吊索受力达到该步的目标值2t以内时，同时
15、开动24台千 斤顶，利用控制阀将油表读数控制在目标值，并持续2分钟，报告 总指挥，由总指挥下达张拉完毕的命令，关闭所有千斤顶，将吊 索锚固。 效果：现场实施后，三组吊索能够同时达到指定索力，效果很好。 在施工中我们发现，当索力达到设计吨位时，吊索的无应力 长度与设计线形存在一些误差，综合温度的影响、梁塔的实际刚度与理论值的差异以及梁塔的不断变化，决定以无应力索长控制主梁线形，并以索力作为复核，索力误差不超过±5%。 1） 将指定吊索张拉到设计索力后，进行无应力索长的复核。 若无应力索长满足设计线形要求，则无需对索力进行调整，
16、记录每台千斤顶对应的油表读数及传感器读数；若无应力索长不满足设计线形要求，则应对索力进行微调，直到满足要求后，再记录读数。 2）将记录的读数换算成索力，与设计索力进行对比，并列出对 比表格，作为后续施工的参考数据。 效果：通过对比，我们发现208根吊索在无应力索长满足设计线形后，索力与设计值相差均在±4.5%以内，合格率达 100%，整体效果良好。 索力误差统计图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 5
17、 4% 3% 2% 1% 0% -1% -2% -3% -4% -5% 八、效果检查 质量效果 目标实现了！ ≤120t ≤±5% ≤115t ≤±4.5% ≤5t 社会效益 我们的进步得到了业主、监理、监控单位及专家的认可和 赞同，整个施工过程不断有单位参观、学习，并有很多记者前 来采访报道，提升了企业的形象，提高了企业的信誉。 九、巩固措施 通过小组成员的共同努力
18、确定了自锚式悬索桥吊 索张拉的最佳施工方案，并且在施工过程中得到了很好 的实施。现在，吊索张拉工作已经结束了，标志着平胜 大桥主体工程顺利完工。 我们将吊索张拉的施工方案做了较详实的书面化， 并总结出《悬索桥吊索张拉施工工艺》（PS2006-0301）， 制定了自锚式悬索桥吊索张拉施工的质量评定标准，为 今后公司在相关领域的发展奠定了基础。 十、今后努力的方向 通过此次小组活动，小组成员的综合能力得到了全面提 高，在创新能力和团队合作方面得到了增强，尤其在技术水平 上有了很大的进步。 此次活动的成功，坚定了我们小组成员参加小组活动的 信念，小组决定将“环氧沥青混凝土铺装的质量控制”作为小 组下一阶段的活动课题。
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