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1、大跨预应力混凝土变截面连续箱梁桥悬臂施工关键技术研究一、 立项依据1、研究现状目前，我国高速铁路建设正处于大发展、大跨越的时期，规划到2020年我国将建成客运专线1.6万公里以上，形成“四纵四横”的客运专线营运网络。桥梁比例大，高架桥、大跨桥多是客运专线桥梁的主要特征。由于连续梁桥型采用对称悬臂浇筑施工受场地限制小，可以跨越河流、峡谷、既有线路、低矮建筑物等，所以拥有十分广阔的应用空间和发展前景。但是，随着连续梁跨径的增大，对称悬臂施工连续梁结构的安全性，尤其是由于施工偏载引起的结构安全性、成桥后梁体整体线型和受力与设计的吻合度、为简化施工工序而进行的挂篮设计和可操作性是我们进行连续梁对称悬臂
2、施工不得不面临和解决的几个问题。本项目依托石武客专郑州东枢纽之西南下行联络线跨越正线和西北联络线特大桥（70+120+70）m连续梁挂篮悬臂施工，通过对该桥悬臂施工的临时固结体系、三角挂篮设计、施工方案、线形监测与控制技术、应力监测与控制技术等关键问题进行研究，形成了临时固结体系、挂篮设计与计算、施工方案与施工监控三个技术研究报告，不仅节约了成本，保证了桥梁优质高效地顺利建成，而且致力于形成指导该类型桥梁施工的标准，为今后同类型施工方法的桥梁施工提供借鉴和经验参考。2、项目研究开发对公司的推动作用对项目科研立项内容的研究，对公司而言，具有积极而深远的意义和影响：（1）提高公司大跨径PC连续梁桥
3、悬臂施工专项施工技术水平。 （2）为公司实践和培养了一批关于大跨径PC连续梁桥悬臂施工方面的人才。 （3）树立公司在桥梁专项施工上的良好形象，有利于进一步开拓市场。 （4）为公司技术能力和科研水平的发展积累基础、提供支持。（5）为公司今后同类型施工方法的桥梁施工提供借鉴和经验参考。3、项目达到的技术水平及市场前景目前国内统计的中跨达120m以上的单线有碴轨道悬臂施工PC连续梁并不多见，本项目立项课题的研究对大跨PC连续梁桥悬臂施工的应用达集团公司领先、省部乃至国内同行业先进水平。本项目研究的PC连续梁悬臂施工临时固结体系，提高了施工过程中结构的安全系数，保证了施工过程的安全；三角轻型挂篮的设计
4、和应用，简化了施工工序，可操作性强；施工方案与线型应力监控技术保证了梁体线形圆顺、成桥状态受力符合设计要求，特别是采用混凝土临时支撑和钢管柱（钢轨传立柱）临时支撑相结合的临时固结体系，安装、拆卸方便，使得钢管柱（钢轨传力柱）能够回收再利用，避免了材料浪费，缩短了工期，减少了对环境的污染，节约了成本，对施工生产具有积极意义，可直接应用于生产建设。今后我们将继续实践课题结论，争取通过3到5座桥的成功实践，熟练掌握该桥型悬臂施工的规律，形成标准，向兄弟单位推广。二、研究开发内容和目标1、项目主要内容及关键技术项目主要内容：石武客专郑州东枢纽之西南下行联络线跨正线及西北联络线特大桥（70+120+70
5、）m连续梁采用三角形挂篮悬臂施工，梁高在30m以上，全桥共分67个梁段，其中，悬臂施工63个梁段，支架施工4个梁段，跨径之大，在单线有碴轨道桥梁施工中较少见，尤其是边合拢段（16#块）混凝土施工时，悬臂结构达最不利受力状态，临时固结结构体系的安全性是保证施工过程安全的前提；三角形轻型挂篮的设计和应用便于操作，大大简化了施工工序，有利于缩短工期，节约成本；桥梁整体位于圆曲线上，合理优化施工方案，采取逐段线型和应力监控，保证了梁体的线形圆顺，使成桥状态受力符合设计要求。研究关键技术：1.临时固结结构体系研究；2.三角形轻型挂篮设计计算；3.施工方案与线型、应力监控。2、主要创新点（1）混凝土临时支
6、撑与钢管临时支撑相结合的临时固结体系，克服了了单纯的大体积混凝土临时固结体系拆除施工难的问题和钢管混凝土临时支撑浪费材料，污染环境的问题，而且两临时支撑措施形成了双保险，提高了对于悬臂偏载的安全系数，保证了悬臂施工过程的安全。（2）将Midas软件引入挂篮设计和结构计算，建立了挂篮的三维模型，对挂篮工作过程中的最不利工况进行仿真分析，提出了改进和加固意见，设计出自身重量轻、移动方便、承载能力大且适合本梁体的三角形轻型挂篮，并通过载荷试验验证挂篮的承载能力和变形特性。（3）采用自适应控制原理的线形控制方法对大跨PC连续梁进行线型监控，保障了该桥的合拢精度和成桥线形。3、主要技术指标(1) 临时固
7、结体系采用混凝土临时支撑与钢管临时支撑相结合，在保证纵、横向连接措施的情况下，钢支撑管面外稳定安全系数，面内稳定安全系数，远远大于单纯钢管混凝土固结的稳定安全系数，确保钢立柱面内面外都不会失稳。(2)用Midas软件建立挂篮的三维梁单元模型，通过对挂篮最不利工作状态进行分析和理论计算，将挂篮的锚固安全系数由不低于2.0提高到不低于6.0。(3)将线型检测和控制方法引入连续弯梁悬臂施工，使最终合拢段标高偏差仅+3mm，合拢段中线偏差仅6mm。三、研究开发方法及技术路线研究开发方法：主要采用类比法和对比法。根据本桥梁的自身结构、所处位置、周边环境等因素，综合考虑，在施工方案合理、理论计算确凿的情况
8、下，摒弃我单位常用的单纯钢管混凝土临时固结体系和单纯混凝土临时固结体系，设计出适合本梁体施工的临时固结结构和三角形轻型挂篮，并将线型监控方法引入悬臂施工，用于控制梁体线形、内力，以期梁体成桥状态符合设计要求。技术路线：由刘辉（工学硕士）担任科研课题组长，并聘请了兰州交通大学刘世忠（教授、博导）、公司技术中心平栓玲（主任）作顾问和指导，对研究课题进行了全面的理论分析和模拟计算，通过实践论证，证明施工方案切实可行，能有效指导实际施工。四、现有研究开发基础 （1）雄厚的科研技术力量。由工学硕士刘辉担任科研课题组长，带领一批高等院校毕业、且有几年工作经验的（高级）工程师，能将理论知识充分应用于实践，并
9、聘请了兰州交大知名教授、博士生导师刘世忠，公司技术中心主任平栓玲作为科研课题顾问和指导。 （2）公司在悬臂施工方面的经验和做法。我单位对连续梁悬臂施工方法和施工技术已比较成熟，有完善的施工工法、获得国家级奖励证明的QC攻关、完整的技术总结，对本次科研大有裨益。 （3）公司的大力支持和配合。我单位对科研一向高度重视，对本次科研提供了大量的人力、物力、财力配合，确保科研能按预期顺利进行。 （4）现行的国家、铁道部有关客运专线桥梁建设的标准、规范、技术指南等。 （5）桥梁设计图。单线有碴轨道悬臂施工PC连续梁 跨度（70+120+70）m 曲线石武客专郑武施图（桥参）I-27 五、研究开发项目组人员
10、名单序号姓 名性别出生年月（技术）职称学历毕业院校职务1刘辉男1982.07助工硕士兰州交通大学主管工程师/课题组长2何岭男1974.05高工大学本科中南大学项目指挥长3李亚东男1982.12工程师大学本科华北水利水电学院项目经理4黄广卫男1980.02工程师大学本科石家庄铁道学院项目总工5任慧军男1971.08助工高中/项目副经理6柴磊男1983.05助工大学专科石家庄铁道学院技术主管7马文灿男1974.10工程师大学专科兰州交通大学项目副总工8刘生荣男1982.02工程师大学本科石家庄铁道学院工程部长9孟宪伟男1982.08工程师大学本科中南大学安质部长10刘同斌男1984.05助工大学本
11、科中南大学技术员11杨晓杰男1986.07助工大学本科华东交通大学技术员12卢奇男1987.10助工大学本科同济大学技术员13杨学鹏男1986.01助工大学本科石家庄铁道学院技术员14张亮男1986.11助工大学本科兰州交通大学技术员15王金星男1982.09助工大学本科中南大学技术员16陈凯男1987.01技术员大学专科陕西铁职技学院技术员17马兵男1986.07技术员大学专科陕西铁职技学院技术员18姚志芳女1982.05工程师大学本科华东交通大学预算主管19戴玮女1988.07助工大学本科华东交通大学技术员20李飞宇男1989.01助工大学本科郑州测绘学院测量主管21文凯男1987.10助
12、工大学本科兰州交通大学测量22李伟男1987.02技术员大学专科陕西铁职技学院测量23王亚军男1988.12技术员中专郑州测绘学校测量24付超男1985.10助工大学专科陕西铁职技学院实验员25段崇明男1955.06/高中/安全总监26付崇强男1986.12技术员大学专科/安全员27赵国昌男1966.11/高中/群安员28李国友男1963.09/高中/领工员29刁安辉男1971.08/高中/领工员30罗荣强男1959.10/初中/技术指导31白树根男1966.11/初中/技术指导32朱德新男1952.06/初中/技术指导33褚水安男1952.04/初中/技术指导34李国只男1970.09技术员
13、高中/技术指导35张长夏男1966.09技术员高中/技术指导36张银木男1964技术员高中/技术指导六、计划工作进度2009年11月至2010年1月，梁体设计图纸审核、三角挂篮设计计算并委外加工、制造。2010年2月至2010年3月，墩顶混凝土临时固结浇筑、0#块段梁体混凝土施工、体外钢支撑管（钢轨传立柱）临时固结体系设计计算。2010年4月，挂篮载荷预压、拼装。2010年5月，体外钢支撑管（钢轨传立柱）临时固结体系搭建。2010年6月至2011年2月初，悬臂段（1#15#块段）完成施工，梁体线型及内力监控同步进行。2011年2月至2011年3月，全桥边、中跨合拢。2011年4月至2011年5
14、月，架桥机、运梁车等机械设备（往返）通过该联悬臂现浇梁。七、费用预算情况序号费用项目费用（万元）备注1一、研发活动直接消耗的材料、燃料和动力费用21.材料60032.燃料15043.动力费用6056二直接从事研发活动的本企业在职人员费用71.工资、薪金16082津贴、补贴5093奖金30101112三、专门用于研发活动的有关折旧费（按规定一次或分次摊入管理费的仪器和设备除外）131.仪器80142.设备1301516四、专门用于研发活动的有关租赁费171仪器50182设备2001920五、专门用于研发活动的有关无形资产摊销费211.软件222.专利权233.非专利技术2425六、专门用于中间试验和产品试制的磨具、工艺装备开发及制造费1202627七、研发成果论证、鉴定、评审、验收费用202829八、与研发活动直接相关的其它费用301.新产品设计费11312.新工艺规程制定费6323.技术图书资料费3334.资料翻译费3435合计数（1+2+3+34）1680八、其它自本报告批复日起，本项目的研发工作依照本立项书执行。