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高鐵特大連續(xù)梁橋邊跨現(xiàn)澆段支架搭設(shè)及預(yù)壓施工技術(shù)控制

   2017-07-29 中國(guó)路橋網(wǎng)7.7萬(wàn)0
核心提示: 1 工程概況  某高鐵特大橋?yàn)?8 m+80 m+48 m三跨預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁體系,全長(zhǎng)177.5 m,連續(xù)梁梁體為單箱單室、變高度、
    1 工程概況 

   某高鐵特大橋?yàn)?8 m+80 m+48 m三跨預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁體系,全長(zhǎng)177.5 m,連續(xù)梁梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。箱梁頂寬12 m,箱梁底寬6.7 m。頂板厚度除梁端附近外均為40 cm;底板厚度40 cm至100 cm,按直線線性變化;腹板厚48 cm至60 cm,按折線變化。全聯(lián)在端支點(diǎn)、中跨中及中支點(diǎn)處共設(shè)5個(gè)橫隔板,橫隔板設(shè)有空洞,供檢查人員通過(guò)。邊跨現(xiàn)澆段共用C50混凝土96.318立方,鋼筋17.405噸。 

   邊跨現(xiàn)澆段連續(xù)箱梁支架采用碗扣式鋼管腳手架搭設(shè),該支架搭設(shè)速度快,受力性能及穩(wěn)定性好,單根立桿承載力可達(dá)3t,為近期國(guó)內(nèi)較普便使用的多功能新型建筑材料。 

   2 支架搭設(shè)的前期準(zhǔn)備 

   2.1 技術(shù)準(zhǔn)備 

   開(kāi)工前需對(duì)支架搭設(shè)的橫向、縱向、豎向三個(gè)方向碗扣腳手架的間距和高度進(jìn)行排列,根據(jù)本現(xiàn)澆箱梁段寬度跨距確定出支架的縱向、橫向的計(jì)算間距,再由所在位置的地基標(biāo)高和箱梁底的設(shè)計(jì)標(biāo)高確定出立桿的計(jì)算高度,初步的方案如下: 

   邊跨現(xiàn)澆段箱梁縱、橫間距均為0.6 m,翼緣板外側(cè)搭設(shè)間距1.2 m支架為人行通道,端橫梁處搭設(shè)工作平臺(tái),間距為1.2*1.2 m。支架搭設(shè)的間距確定后,再根據(jù)上部具體的現(xiàn)澆箱梁的結(jié)構(gòu)形式和對(duì)應(yīng)模板支立的方式計(jì)算上部荷載,對(duì)支架的受力進(jìn)行驗(yàn)算,安全系數(shù)取1.5,經(jīng)驗(yàn)算后若能滿足安全要求即可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的施工,若不能滿足安全要求即實(shí)際荷載超過(guò)碗扣件的允許荷載,需對(duì)支架的間距進(jìn)行調(diào)整,直至驗(yàn)算滿足要求。 

   2.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備 

   在搭設(shè)支架前,應(yīng)由試驗(yàn)室對(duì)地基處理的全過(guò)程進(jìn)行跟綜檢查,檢查5%灰土的壓實(shí)情況及砼的強(qiáng)度,地基壓實(shí)度≥90%,砼的強(qiáng)度為C25砼,確保基礎(chǔ)處理強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。 

   2.3 測(cè)量準(zhǔn)備 

   在技術(shù)準(zhǔn)備完成后,由測(cè)量班根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員提供的樁號(hào),放出該處的中心樁和邊樁(邊樁以超出現(xiàn)澆箱梁在地面投影的1.2 m為準(zhǔn)),再由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員根據(jù)規(guī)劃好的支架安裝尺寸,用鋼尺測(cè)放支架縱向基礎(chǔ)的位置(灑灰線標(biāo)記)以及橫向中間支架的位置,為支架搭設(shè)做好 

   準(zhǔn)備。 

   3 支架荷載驗(yàn)算 

    由于現(xiàn)澆段橫斷面積基本一致,故在驗(yàn)算時(shí)按全梁均布荷載檢算。對(duì)于1.05 m寬端橫梁處,為安全計(jì)假設(shè)認(rèn)為立柱不提供支承力。根據(jù)我們以往的施工經(jīng)驗(yàn),砼的比重按ρ=3 t/m3取值時(shí),其內(nèi)已包含了該部分施工模板、機(jī)具、人群、操作荷載及砼自重,為簡(jiǎn)化計(jì)算,此驗(yàn)算取綜合比重ρ=3 t/m3。 

   3.1 邊跨現(xiàn)澆段支架受力分析 

   邊跨現(xiàn)澆段截面箱身支架計(jì)算: 

   3.1.1 荷載計(jì)算 

   1)箱梁砼自重:q=11.352*3*9.8/12=27.812 KN/m2。 

   2)模板及附件重統(tǒng)一取:q=3.5 KN/m2。 

   3)施工活載取:q=3 KN/m2。 

   4)鋼管自重q:q=520/(7.5*12)=5.78 kN/m2 

    ∑q=Q=K(q+q+q+q)=1.5×(27.812+3.5+3.0+5.78)=60.138 kN/m2 

   式中:K―安全系數(shù),取K=1.5。 

   3.1.2 立桿強(qiáng)度驗(yàn)算 

   1)立桿承受荷載: 

   N=QA=60.138×0.6×0.6=21.65 KN。 

   2)立桿穩(wěn)定驗(yàn)算:N/φA≤[fc] 

   式中:[fc]―鋼管設(shè)計(jì)強(qiáng)度,[fc]=205 N/mm2; 

      φ―立桿穩(wěn)定系數(shù); 

       A―鋼管截面積,A=489 mm2; 

       N―立桿承受的豎向力,N=21.65 KN; 

        i―鋼管回轉(zhuǎn)半徑,i=15.8 mm≥0.402。 

   λ=987.5/i=62.5 查表得φ=0.784>0.402 穩(wěn)定。 

   按設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算立桿的壓應(yīng)力: 

   fc=37.51 N/mm2<[fc]=205 N/mm2。 

   按穩(wěn)定性計(jì)算立桿的壓應(yīng)力: 

   fc=75.02 N/mm2<[fc]=205 N/mm2 立桿穩(wěn)定。 

   3.1.3 橫向桿穩(wěn)定驗(yàn)算 

   因?yàn)楹奢d全部由立桿上部的頂升降桿承擔(dān),傳給立桿,所以,橫向桿基本上不承擔(dān)外荷載,因橫桿兩端為鉸接,水平推力為零,只在施工時(shí)承擔(dān)部分施工荷載及自身重力。 

   q=q+q=1.5+0.0247=1.52 KN/m2 

   式中:q為施工人群荷載。 

   彎矩Mmax=0.456 KN・m 

   橫向桿的容許彎矩:[M]=[fc]W 

   式中:[fc]―鋼管設(shè)計(jì)抗彎強(qiáng)度,[fc]=205 KN/mm2; 

      W―鋼管截面抵抗矩, W=5 078 mm3; 

   [M]=205×5 078=1 040 990 N・mm=1.041 KN・m 

   Mmax=0.456 KN・m<[M]=1.041 KN・m 

   結(jié)論:橫向桿抗彎強(qiáng)度滿足要求。 

   3.1.4 支架剛度(撓度)驗(yàn)算 

   撓度驗(yàn)算:ωmax =5ql4/(384EI) 

   式中:ωmax―最大撓度; 

      E―鋼管彈性模量,E=2.05×105 N/mm2; 

      q―均布荷載, q=1.52 KN/m=1.52 N/mm; 

      I―鋼管截面抵抗矩,I=12.19 cm4=12.19×104 mm4。 

      ωmax=0.103 mm 

   容許撓度[ω]=3 mm>ωmax=0.103 mm 

   結(jié)論:支架剛度滿足要求。 

   3.1.5 縱向大枋強(qiáng)度驗(yàn)算 

   縱向大枋直接安放在立桿的頂升降桿上,擬斷面10×10 cm,橫向小枋間距30 cm,計(jì)算。 

   木材品種:柏木(10*15 cm); 

   木材彈性模量E(N/mm2):9 000; 

   木材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fm(N/ mm2):13; 

   木材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fv(N/ mm2):1.3; 

   均布荷載q=60.138*0.6=36.08KN/m; 

   最大彎矩M=0.1ql2=0.1*28.866*0.6*0.6=1.032 KN.m; 

   最大剪力Q=0.6*0.6*28.866=10.32 KN; 

   最大支座力N=1.1*0.6*28.866=19.05 KN。 

   方木的截面力學(xué)參數(shù)為: 

   本算例中,截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為: 

   I=15*10*10*10/12=1 250 cm4 

   W=10*15*15/6=375 cm3 

   1)方木抗彎強(qiáng)度計(jì)算: 

   抗彎強(qiáng)度計(jì)算f=1.032*106/(375*103)=2.752 N/mm2 

   方木的抗彎計(jì)算強(qiáng)度小于13 N/mm2,滿足要求。 

   2)方木抗剪強(qiáng)度計(jì)算: 

   截面抗剪強(qiáng)度必須滿足:T=3Q/2bh<【T】 

   截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算值T=3*10320/(2*100*150)=1.032 N/mm2 

   方木的計(jì)算截面抗剪強(qiáng)度小于1.3 N/mm2,滿足要求。 

   3)方木撓度計(jì)算: 

   最大變形v=0.667*36.08*6 004/(150*9 000*1 250*104)=0.185mm<【v】=3mm 

   方木的最大撓度小于【v】,滿足要求。 

   3.1.6 橫枋強(qiáng)度驗(yàn)算 

   橫向小枋間距30 cm,方木采用10*15 cm,與縱向大坊一樣,而縱向方木間距為60 cm,故橫枋強(qiáng)度滿足要求。 

   3.2 總結(jié)論 

   立桿縱距0.6 m,橫 距0.6 m(步距0.6 m,立桿基礎(chǔ)為C20砼15 cm厚。架頂縱向大枋斷面尺寸為10×15 cm,橫枋斷面為10×15 cm,間距 

   30 cm。為了增強(qiáng)支架的整體穩(wěn)定性和剛度,應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸蹋乜v向每4排橫向桿設(shè)一排橫向剪刀撐。全部外圍設(shè)剪刀撐。 

   4 現(xiàn)澆箱梁預(yù)壓 

   為了確保支架安全,消除非彈性變形和沉降,測(cè)定支架彈性變形量,按施工工藝要求和設(shè)計(jì)圖紙的要求,需要對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓且重量為箱梁自重的120%-130%。本橋取箱梁自量的130%計(jì)算,預(yù)壓材料選用預(yù)壓袋(蛇皮帶裝土)進(jìn)行預(yù)壓。 

   4.1 預(yù)壓荷載的計(jì)算 

   1)翼緣板: 

   每延米砼量(0.35×2.1/2+2.65×0.328)×1=1.236 7 m3; 

   每延米重量1.236 7×2.6×1.3=4.18 t; 

   每平方米重量4.18/2.65=1.577 t。 

   2)腹板及底板: 

   每延米砼量(96.318-1.2367×7.5×2)/7.5=10.369 m3; 

   每延米重量10.369×2.6×1.3=35.047 t; 

   每平方米重量35.047/6.7=5.23 t 。 

   4.2 預(yù)壓袋重量的確定 

   預(yù)壓袋統(tǒng)一購(gòu)買(mǎi),經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,確定每袋裝滿砂后重1.2 t。 

   4.3 預(yù)壓每延米預(yù)壓袋的袋數(shù) 

   1)腹板及底板寬6.7 m范圍內(nèi)5.23/1.2=4.4袋/m2; 

   2)翼緣板處1.577/1.2=1.3袋/m2。 

   4.4 預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位布置 

   預(yù)壓前在模板上布點(diǎn),原則上橫向布點(diǎn)不少于5個(gè)控制點(diǎn),縱向在墩頂1/2L、1/4L、3/4L處布設(shè)5排控制點(diǎn)。 

   4.5 預(yù)壓 

   從預(yù)壓袋加載完成后每12小時(shí)觀測(cè)一次,將觀測(cè)的數(shù)值記錄到變形觀測(cè)表內(nèi),在變形穩(wěn)定后,卸載前觀察和卸載完成后觀測(cè)一次。同樣記錄到變形觀測(cè)表內(nèi)。 

   4.6 變形觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理 

   在變形觀測(cè)的數(shù)據(jù)中,加載前(0%荷載)標(biāo)高值A(chǔ),加載完成后(100%荷載)標(biāo)高位B,卸載完成扣(0%荷載)標(biāo)高C(其中荷載值為箱梁重的90%)。 

   總變形=A-B, 彈性變形=C-B,非彈性變形=A-C 

   為了保證邊跨連續(xù)梁的施工質(zhì)量,首要任務(wù)必須進(jìn)行支架的合理設(shè)計(jì)及支架的預(yù)壓數(shù)據(jù)分析。在支架設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮主要桿件的穩(wěn)定性、剛度、橫向及縱向大枋強(qiáng)度的受力分析,在支架預(yù)壓時(shí)充分考慮預(yù)壓重量的確定及對(duì)預(yù)壓觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理。因?yàn)閷?duì)施工支架的設(shè)計(jì)考慮得當(dāng),施工順利進(jìn)行,確保施工安全,取得了較好的效益,將為以后高鐵類似工程施工提供重要的參考價(jià)值。 

    

   參考文獻(xiàn) 

   [1]朱建軍.連續(xù)梁懸臂施工邊跨現(xiàn)澆段支架設(shè)計(jì)[J].鐵道建筑,2011,05. 

   [2]李廉錕主編.結(jié)構(gòu)力學(xué)(上冊(cè))[M].北京:高等教育出版社,1979.
 
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