沱江大桥挂篮安全评估报告

遂资眉高速遂宁至资阳段TJ2合同段

（K101+500~K112+400）

沱江大桥挂篮施工 安全评估报告

编制：

审核：

审定：

重庆市渝通公路工程总公司 遂资高速公路TJ2合同段项目经理部

2011年3月

目 录

一、概述....................................................................................................................................................................1 二、挂篮设计 ...........................................................................................................................................................1 2.1本桥挂篮布臵 .............................................................................................................................................1 2.2挂篮设计与加工标准................................................................................................................................2 2.3挂篮安装......................................................................................................................................................3 2.6标准梁段挂篮施工步骤 ...........................................................................................................................4

2.6.1挂篮施工步骤 ..................................................................................................................................4 2.6.2挂篮行走 ...........................................................................................................................................5

三、挂篮计算 ...........................................................................................................................................................5 3.1基本资料......................................................................................................................................................5 3.2挂篮设计原则 .............................................................................................................................................6 3.3挂篮受力体系 .............................................................................................................................................6 3.4荷载及计算工况 ........................................................................................................................................7 3.5模型模拟......................................................................................................................................................7 3.6主要计算结果汇总表................................................................................................................................9 3.7计算结论......................................................................................................................................................9 3.8控制工况计算结果图示 .........................................................................................................................10 四、方案审批 .........................................................................................................................................................10 五、荷载试验 .........................................................................................................................................................11 5.1试验内容及目的 ......................................................................................................................................12 5.2试验时间、地点及人员 .........................................................................................................................12

5.2.1试验时间 .........................................................................................................................................12 5.2.2试验地点 .........................................................................................................................................12 5.2.3预计到场人员 ................................................................................................................................12

5.3试验仪器设备准备 ..................................................................................................................................13 5.4试验前准备 ...............................................................................................................................................13

5.4.1检查内容 .........................................................................................................................................13 5.4.2挂篮拼装 .........................................................................................................................................13 5.4.3安装千斤顶 .....................................................................................................................................13 5.4.4锚固精轧螺纹钢 ............................................................................................................................14 5.5试验内容....................................................................................................................................................14 5.5.1加载方式 .........................................................................................................................................14 5.5.2试验荷载 .........................................................................................................................................14 5.5.3数据测量和记录 ............................................................................................................................14

5.6试验总结....................................................................................................................................................15

5.6.1挂篮试验过程和数据 ...................................................................................................................15 5.6.2试验结论 .........................................................................................................................................17

六、挂篮安全检查记录 .......................................................................................................................................17

七、对现场存在问题的整改 ..............................................................................................................................17 7.1锚点支撑处处理 ......................................................................................................................................17 7.2后支点锚筋调整 ......................................................................................................................................18 7.3主梁后锚锲型垫块调整到位 ................................................................................................................18 7.4防护与除锈 ...............................................................................................................................................19 7.5安全防护....................................................................................................................................................19 八、结论..................................................................................................................................................................19 九、附件（挂篮检查记录表）..........................................................................................................................20

一、概述

目前，我部对沱江大桥悬臂浇筑的挂篮进行了整体安全评估 。评估内容涉及到挂篮的设计、计算、专家评审、荷载试验、挂篮安装行走等具体环节。评估的最终目的是为了掌握挂篮施工的安全系数，为沱江大桥主桥主梁施工提供数据支持。

二、挂篮设计

2.1本桥挂篮布臵

本桥施工挂篮由两片受力主桁，前上下横梁及后横梁、中上横联、吊架系统、行走系统、以及底模平台组成。挂蓝曾利用于合川小沔大桥施工，最大控制荷载为2600KN。本桥最大荷载为1840KN。

本桥挂篮主桁部分，均采用3cm厚16Mn板形成25×25cm方钢，通过节点板绞接形成。三道横梁均采用2[40b组合形成。对于承重荷载较大和挂篮行走所用吊杆，均采用45#钢作锚杆（施工时所用的A50杆可采用A32精轧螺纹钢代替，行走时所用的A50杆必须为锚杆）。底模平台和外侧模板架为2[32b，安全护栏用2[25b底纵梁作平台。为改善前横梁受力，在吊点处采取用2[25b组焊成三角架与2[40b共同受力。挂篮前支点支承于已浇块件前端，后支点通过锚杆锚固于已浇块件。

挂篮在浇注砼时，其传力路径为：

-1-

后下横梁砼重量→模板→模板支架→纵梁吊杆/精轧螺纹已浇块件(压力)前支点拖子已浇块件前下横梁吊杆/精轧螺纹前上横梁两片三角主桁前悬臂(拉力)后支点锚杆已浇块件 本桥挂篮采取一次行走到位，滑道按间隔1m设一道锚固点，滑道的选型须满足抗弯能力8.4t.m，确保挂篮行走安全。 2.2挂篮设计与加工标准

1、原材料

材质：A3，其中钢带为16Mn，钢棒、销子为40铬，40铬均要求调质处理。

钢材、钢铸件的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。

焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。

2、主体主梁、下横梁、主体立柱、后锚梁、反压轮梁均为焊接箱梁，采用坡口焊，全溶透，按二级焊缝质量标准进行检验。

3、钢材切割面或剪切面应无裂纹、夹渣和分层。

4、螺栓孔应成正圆柱形，孔壁表面粗糙度Ra≤25μm，孔缘无损伤不平，无刺屑，螺栓孔允许偏差±0.5㎜，螺栓孔孔距允许偏差不超过0.5㎜。

5、斜拉钢带与孔眼加强板焊接后，一次镗孔，以保证尺寸准确。 6、挂篮制作后，应进行试拼装，以确保各部位尺寸准确。 7、对挂篮主要部件应作超载试验，以检验挂篮的强度和刚度，

-2-

需作试验的项目为：

（1）挂篮菱形主体超载试验，超载系数1.2； （2）后吊杆超载试验，超载系数1.3；

（3）吊带上部调节螺杆超载试验，超载系数1.3； （4）销轴的抗剪试验，超载系数1.3。

8、挂篮设计加工采用标准：《公路桥涵施工技术规范》 （JTJ041-2000） 、《钢结构设计规范》、《钢结构施工质量验收规范》 （GB50205-2001以及其它相关标准规范、设计要求。 2.3挂篮安装

挂篮改造加工好后，在工厂对角主体部分进行预拼装，试验验收合格后，编号运至现场进行安装。

挂篮荷载试验完毕，自施工7#、8#主墩0号梁段开始，即安装挂篮，挂篮采用塔吊吊运安装（对于重量较大的主梁和前上横梁则采取先在工厂分段运输至现场通过塔吊分片吊装，然后在0#块上进行焊接拼装），其安装顺序为：

1）安装挂篮行走轨道，定位。 2）安装前后拖子（支承点）。

3）将一侧挂篮主梁吊运至安装位臵，尾部在0号块上利用竖向预应力索进行临时固定，或者安装后锚梁，进行后锚固定。

4）安装立柱。 5）安装万能杆件横联。

6）预顶立柱（每根20t）、立柱底部塞垫。

-3-

7）安装挂篮平面连接体系。 8）安装前上横梁及横撑、斜撑体系。 9）安装吊带、吊杆。

10）安装前、后下横梁。前下横梁安装时，在挂篮主梁上设臵吊篮等安全措施，以保证操作人员的安全，后下横梁安装时，操作人员可在0号块托架上进行安装。

11）安装底纵梁。

12）安装底模分配梁及底模板。 13）安装内、外模支架及内外模。

14）用经过标定的液压千斤顶按挂篮安装完成工况，设计计算立柱所承受的力值起顶立柱，立柱底部用钢板塞垫紧密，以保证挂篮受力状况和设计相吻合。

15）结构施工。 2.6标准梁段挂篮施工步骤 2.6.1挂篮施工步骤

挂篮施工流程图

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2.6.2挂篮行走

（1）待当前已浇筑节段须张拉的预应力束按设计要求全部张拉结束后，用液压千斤顶松后吊杆及前后横梁上的钢吊带，下沉底模、侧模10～20cm，拆内模，喷水养护砼。

（2）设臵挂篮行走反拉溜绳（采用钢丝绳）。 （3）安装牵引千斤顶。

（4）主体和底模平台系统及内模滑梁一次行走到下一节段。 （5）继续牵引挂篮行走到位，后锚锚固。 （6）内模牵引到位安装。 （7）挂篮轴线标高调整。

（8）底板钢筋、腹板钢筋、竖向预应力束安装。 （9）侧模架、侧模就位、校正。 （10）钢筋隐蔽检查及模板安装检查。 （11）砼浇筑。

（12）砼养护、砼顶面凿毛。 （13）预应力张拉、压浆、封锚。

（14）前移挂篮，重复以上步骤进行下一节段箱梁的挂篮悬臂施工。

三、挂篮计算

3.1基本资料

沱江大桥型布臵主桥采用75+130+75米连续刚构，主桥上部结构

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设计为单箱室变截面箱梁，箱顶宽12.1m，箱底宽7m，悬臂宽2.55m。

沱江大桥主桥箱梁为纵向、竖向及横向三向预应力结构，采用单箱单室箱型截面。根部梁高8米，跨中梁高3米，顶板宽度12.1米，底板宽度7米，两边悬臂长度2.55米。从中跨跨中至箱梁根部，箱高以1.6次抛物线变化。箱梁腹板在墩顶范围内厚100cm，从箱梁根部至跨中梁段腹板厚70~50cm。箱梁底板厚从箱梁根部截面的100cm厚以1.6次抛物线变至跨中截面28cm厚。

每个T构悬臂共60.3m，主桥纵向划分为15个对称节段,节段长度8× 3.5+7×4.4m,全桥共两个边跨现浇段(各长8.58m),合拢段3个。

挂篮浇筑由1#节段加以控制；1#节段重183.95吨(长3.5m)。 3.2挂篮设计原则

1.从1#块开始每个节段一次浇筑;

2.为兼顾挂篮的通用性,按最大节段4.4m设计;各主要受力构件承载能力在本桥基础上有所提高。 3.3挂篮受力体系

本桥施工挂篮由两片受力主桁，前上下横梁及后横梁、中上横联、吊架系统、行走系统、以及底模平台组成。

本桥挂篮主桁部分，均采用3cm厚16Mn板形成25×25cm方钢，通过节点板绞接形成。三道横梁均采用2[40b组合形成。对于承重荷载较大和挂篮行走所用吊杆，均采用45#钢作锚杆（施工时所用的A50

-6-

杆可采用A32精轧螺纹钢代替，行走时所用的A50杆必须为锚杆）。底模平台和外侧模板架为2[32b，安全护栏用2[25b作平台。为改善前横梁受力，采取用2[25b组焊成三角架与2[40b共同受力。挂篮前支点支承于已浇块件前端，后支点通过锚杆锚固于已浇块件。

本桥挂篮采取一次行走到位，滑道按间隔1m设一道锚固点，滑道的选型须满足抗弯能力8.4t.m，确保挂篮行走安全。 3.4荷载及计算工况

(一)荷载 1、挂篮自重

施工挂篮由两片受力主桁、前上下横梁、中上横联、吊架系统、行走系统及底模平台组成，挂篮自重+附加荷载（8t）约66t，内模及支架约5.5t，共约71.5t，满足设计要求。

2、箱梁砼重量

箱梁节段重按全断面输入分配,砼比重按2.6 tonf/m3计算。 (二)计算工况

1、1#块独立挂篮一次浇砼完成时,梁段长3.5m，高7.806-7.366m,重183.95 tonf。

2、9#块独立挂篮一次浇砼完成时,梁段长4.4m，高4.758-4.387m,重144.46 tonf。 3.5模型模拟

本桥所采用菱形挂篮型钢如下：

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2[40b：前、后下横梁 2[32b：内滑梁、底模平台 2[25b：吊架、三角架

2[16b：抗弯加强架、腹板加强架、横联 2[12.5b：横联其他部分 材料容许应力：

145MPa,140MPa85MPa200MPa120Mpa16Mn钢w210Mpa,210MPa125Mpa 45#钢w220MPa,wQ235钢单元类型：

本例构件均采用梁单元来模拟（吊杆也可采用只受拉桁架单元来模拟，但要注意边界条件，以免体系机动）

荷载分布：

顶板砼及模板重量分配到两个顶板纵梁上，每根梁受均布荷载2.71 tonf/m。

翼板砼及模板重量分配到四个翼板纵梁上，每根梁受均布荷载1.32 tonf/m。

腹板砼及模板重量分配到8根底板纵梁上，考虑到截面变化，每根梁受梯形荷载，大小为3.47 tonf/m ~2.32 tonf/m。

底板砼及模板重量分配到6根底板纵梁上，考虑到截面变化，每根梁受梯形荷载，大小为2.53 tonf/m ~2.42 tonf/m。

挂蓝自重由系统自动计算。 边界条件：

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菱形挂篮两个后锚点采用固定支座模拟，限制节点空间6个自由度，两个前锚点限制除前进方向的其余5个自由度。其它每个吊杆端处均采用铰接，限制空间3个方向上的线位移。 3.6主要计算结果汇总表

最大应力 （MPa） 54.8 126.0 122.1 94.1 78.1 53.0 108.7 127.0 86.7 49.5 13.3 30.7 容许应最大变形 力 （mm） （MPa） 210 145 145 145 145 145 145 145 210 210 145 145 -9 -1 -17 -19 -3 -9 -13 -7 -3 -9 -9 -1 -1 工况 部位 前端变形 主桁 2[32b内滑梁 2[32b 纵梁 后下横梁 前上横梁 前下横梁 三角架 抗弯加强架 吊杆 吊带 吊架 横联 备注 25×25方钢，16Mn 2[32b，Q235 2[32b，Q235 2[40b，Q235 2[40b，Q235 2[40b，Q235 2[25b，Q235 2[16b，Q235 45# 22×2cm，16Mn 2[16b，Q235 2[16b，Q235 1#节段一次浇注 3.7计算结论

经计算复核,挂篮受力主体在上述工况下无论强度、刚度及稳定性均满足规范要求；整个挂篮系统受力安全、可靠。挂篮变形大约1.9cm。

-9-

3.8控制工况计算结果图示

图1 挂篮支反力图（t） 图2 挂篮竖向位移图（mm） [挂篮自重54.5t+附加荷载 8t+内模及支架5.5t +砼180t]=248t。

图3 挂篮轴力图（t） 图4 挂篮剪力图（t）

图5 挂篮弯矩图（t.m） 图6 挂篮应力图（t/m²）四、方案审批

目前，挂篮施工方案已报驻地办和总监办，并已得到审批。-10-

五、荷载试验

荷载试验方案已报驻地办和总监办，并已得到审批。

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5.1试验内容及目的

遂资高速沱江大桥挂篮是本桥上部主梁悬臂节段施工的专用设备，是主梁施工成败的关键，必须安全、稳妥。为了验证挂篮结构承载能力，确保挂篮万无一失，并测量挂篮受力后的变形值，以便更好地指导施工，按照我施工项目部及业主、设计、监理、监控各方要求，对全桥4套挂篮需要分别进行上下游菱形主桁片的平放对顶加载试验，吊杆、锚杆、吊带调节杆、销轴及相关连接件的单件试验。挂篮试验正式报告待挂篮加工改造完毕且试验之后再上报监理。

试验目的：

1、检验挂篮的加工、拼装是否符合设计要求（主要检验菱形桁片）。

2、检验锚固体系的可靠性。 3、检验单件结构的可靠性。

3、测定挂篮的整体变形量，为悬臂施工提供线形控制提供参考。 5.2试验时间、地点及人员 5.2.1试验时间

预计试验时间为2010年12月16日（0#块施工完毕）。 5.2.2试验地点

沱江大桥7#主墩。 5.2.3预计到场人员

业 主：肖 锟

监 理：汤经伟、李建平、汤闻君、王 瑞

施 工：胡鸿伦、陈 民、陈玉刚、蔡锡阳、肖祖全、施昌洪等

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本试验由项目总工陈民担任技术负责，试验现场由陈玉刚负责总协调与试验组织安排。蔡锡阳、肖祖全、施昌洪负责现场调度、指挥。试验操作工预计10人。 5.3试验仪器设备准备

主要试验仪器设备表 序号 1 2 3 4 5 名称 油泵 穿心油顶 穿心油顶 钢直尺 钢直尺 型号 800型 200t 100t 60cm 50cm 单位 台 台 台 把 把 数量 4 2 2 2 4 备注 5.4试验前准备 5.4.1检查内容

先进行挂篮单件试验。然后在挂篮拼装完毕后，进行全面的检查，检查的主要内容有：

1、挂篮是否拼装完毕。 2、菱形桁片两侧标高是否一致。 3、桁片之间的间距是否满足设计要求。 4、焊接质量与螺栓连接是否满足要求。

5、后锚系统、支垫系统、滑道系统以及吊挂系统是否满足设计要求。 5.4.2挂篮拼装

主桁杆件、前上下横梁、后横梁、中上横梁、吊杆系统、行走系统等主体受力杆件均应安装完毕。 5.4.3安装千斤顶

在挂篮拼装完毕后，将4台千斤顶按照对应编号安臵于加载位

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臵。

5.4.4锚固精轧螺纹钢

根据设计位臵钻孔锚固精轧螺纹钢，钢筋锚固深度约1m，外露长度不小于0.8m。 5.5试验内容 5.5.1加载方式

试验加载通过千斤顶反压加载，将梁段底板与腹板荷载施加于底挂篮，将梁段顶板荷载施加于内滑梁，使试验加载等效于块件产生的荷载。本试验共分四级加载，分别为设计荷载值的50%，80%，100%，120%逐级加载。 5.5.2试验荷载

单幅桥梁共有悬臂浇筑节段60个，最重节段为1#块，长3.5m，约重184.0t。

挂篮分级加载表

加载步骤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 加载值(t) 9.2 0 46 73.6 92 110.4 92 73.6 0 最少荷载持续时间 5min 5min 5min 5min 5min 5min 5min 5min 5min 加载情况说明 设计荷载的10% 全部卸载至0 设计荷载的50% 设计荷载的80% 设计荷载的100% 设计荷载的120% 卸载至设计荷载100% 卸载至设计荷载50% 全部卸载至0 5.5.3数据测量和记录

每级荷载作用下，测量各点标高相对于加载前的变化量即为挂篮对应点的竖向变形量，同时做好记录以便数据分析。

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5.6试验总结

5.6.1挂篮试验过程和数据

我部分别于2011年1月14日、2011年1月20日分别对7#墩、8#墩挂篮进行了整体荷载试验。

挂篮试验主要包括对挂篮成型检查、挂篮整体荷载试验。 先进行挂篮单件试验。然后在挂篮拼装完毕后，进行全面的检查，检查的主要内容有：

1、挂篮是否拼装完毕。 2、菱形桁片两侧标高是否一致。 3、桁片之间的间距是否满足设计要求。 4、焊接质量与螺栓连接是否满足要求。

5、后锚系统、支垫系统、滑道系统以及吊挂系统是否满足设计要求。

试验加载通过千斤顶反压加载，将梁段底板与腹板荷载施加于底挂篮，将梁段顶板荷载施加于前下横梁，使试验加载等效于块件产生的荷载。本试验共分四级加载，分别为设计荷载值的10%、20%、50%，80%，100%，120%逐级加载。单顶最大荷载1104KN。

单幅桥梁共有悬臂浇筑节段60个，最重节段为1#块，长3.5m，约重184.0t。

7#墩小桩号挂篮分级加载表

加载步骤 1 2 3 4 5 6 加载值(t) 9.2 18.4 46 73.6 92 110.4 最少荷载持续时间 5min 5min 5min 5min 20min 5min 加载情况说明 设计荷载的10% 设计荷载的20% 设计荷载的50% 设计荷载的80% 设计荷载的100% 设计荷载的120% 变形情况 8mm 10mm 21mm 28mm 32mm 35mm -15-

7 8 9 92 73.6 0 5min 5min 5min 卸载至设计荷载100% 卸载至设计荷载50% 全部卸载至0 33mm 24mm 7mm 7#墩大桩号挂篮分级加载表 加载步骤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 加载值(t) 9.2 18.4 46 73.6 92 110.4 92 73.6 0 最少荷载持续时间 5min 5min 5min 5min 20min 5min 5min 5min 5min 加载情况说明 设计荷载的10% 设计荷载的20% 设计荷载的50% 设计荷载的80% 设计荷载的100% 设计荷载的120% 卸载至设计荷载100% 卸载至设计荷载50% 全部卸载至0 变形情况 6mm 7mm 23mm 29mm 33mm 37mm 35mm 30mm 10mm 8#墩小桩号挂篮分级加载表 加载步骤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 加载值(t) 9.2 18.4 46 73.6 92 110.4 92 73.6 0 最少荷载持续时间 5min 5min 5min 5min 20min 5min 5min 5min 5min 加载情况说明 设计荷载的10% 设计荷载的20% 设计荷载的50% 设计荷载的80% 设计荷载的100% 设计荷载的120% 卸载至设计荷载100% 卸载至设计荷载50% 全部卸载至0 变形情况 7mm 8mm 27mm 33mm 36mm 41mm 37mm 29mm 11mm 8#墩大桩号挂篮分级加载表

加载步骤 1 2 3 4 加载值(t) 9.2 18.4 46 73.6 最少荷载持续时间 5min 5min 5min 5min 加载情况说明 设计荷载的10% 设计荷载的20% 设计荷载的50% 设计荷载的80% 变形情况 2mm 3mm 18mm 20mm -16-

5 6 7 8 9 92 110.4 92 73.6 0 20min 5min 5min 5min 5min 设计荷载的100% 设计荷载的120% 卸载至设计荷载100% 卸载至设计荷载50% 全部卸载至0 23mm 25mm 24mm 20mm 4mm 5.6.2试验结论

沱江大桥主墩7#、8#墩挂篮试验达到了之前提出的两个目的：1、检验挂篮整体稳定性、安全性；2、给予监控单位挂篮施工变形值，以便监控单位掌握以后施工过程中挂篮在施工荷载作用下的变形情况，对施工线性进行准确的监控。

对挂篮试验的最终情况我部已以书面形式上报监理。

六、挂篮安全检查记录

对每一节段施工，我部均对挂篮进行了检查、记录。具体检查详情见附件。

七、对现场存在问题的整改

在2011年3月18日上午省交通厅质监站和资阳市交通局质监站检查后，针对检查组领导和专家对挂篮施工时存在的不足和相关问题，我部对其进行了整改。 7.1锚点支撑处处理

在主梁承受挂篮荷载位臵（支点处）在钢板底部利用水泥砂浆进行找平处理，从而使避免因垫层不平而造成的应力集中现象。

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7.2后支点锚筋调整

挂篮后支点采用三组Ф32的精轧螺纹钢进行锚固，整改前发现精轧螺纹钢有不直的现象，我部随即对其进行调直。整改后照片如下：

7.3主梁后锚锲型垫块调整到位

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7.4防护与除锈

目前，我部已对挂篮进行了全面的打磨，并涂刷防锈漆。对于杆件、支点、节点，我部也定期进行系统检查，发现问题立即整改。 7.5安全防护

对主梁两端头处设臵上下爬梯，挂篮四周均设臵护栏，并搭设密目网。

八、结论

沱江大桥挂篮从设计、试验和实际操作都是符合要求的，从程序上和手续上均是完善的。从目前施工到3号块件来看，挂篮结构安全

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储备较高，不存在重大安全隐患，但一些细节问题需要特别注意，如杆件锈蚀，后锚精轧螺纹钢的调直等，目前我部已专门除锈，并涂刷防锈漆，对检查中发现的问题即时定人定时整改，隐患消除后方进行下一步骤的施工。

九、附件（挂篮检查记录表）

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