满堂支架的计算算例Word文件下载.docx
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箱梁采用单向预应力体系,纵向预应力钢束设置采用фj15.24钢绞线,Rby=1860Mpa,波纹管制孔。
每跨单侧腹板内设置6束16孔钢束,在接缝处采用钢束联结器接长;
顶板设置12束7孔钢束,钢束长为14米,一端为P锚,一端为张拉锚,钢束跨越桥墩顶分布置,每侧各长7米;
底板设置4束7孔钢束,一端为P锚,一端为张拉锚,每束钢束跨越施工接缝分布在两跨内。
2、施工方法简介
南堤外引桥位于缓和曲线段,桥位区多为农田、耕地及居民拆迁区,陆地施工条件相对较好。
施工时,先将桥位地基处理后,采用扣件式满堂脚手架单幅逐跨现浇施工工艺进行施工,施工时,翼缘模板及外侧模采用定制钢模板(按首跨长配置一套模板),内模采用胶合板(按首跨长配置一套模板),底模采用玻璃钢竹胶板(按一个标准跨和一个首跨长度配置)。
总体施工工艺流程如下:
3、施工工艺流程
二、满堂支架搭设及预压
1、地基处理
先用推土机将表层耕质土、有机土推平并压实;
承台基坑清淤后采用分层回填亚粘土并整平压实。
原有地基整平压实后,再在其上填筑大约30cm黄土,并选择最佳含水量时用振动压路机进行辗压,辗压次数不少于3遍,如果发现弹簧土须及时清除,并回填合格砂类土或石料进行整平压实,然后在处理好黄土层上铺设20cm石子,采用人工铺平,用YZ16吨振动压路机进行辗压。
在石子层上按照安装满堂支架脚手钢管立杆所对应位置铺设枕木;
为尽量减少地基变形影响,在承台基坑回填好地基上铺设大型废钢模板(此处不铺设枕木),废钢模板铺设时,面板朝下。
压实黄土层及石子层宽度大约为28米。
为避免处理好地基受水浸泡,在两侧开挖40×
30cm排水沟,排水沟分段开挖形成坡度,低点开挖集水坑。
2、支架安装
本支架采用“扣件”式满堂脚手架,其结构形式如下:
纵向立杆间距为90cm,横向立杆间距除箱梁腹板所对应位置处间距按46cm布置外,其余按90cm左右间距布置(可详见《堤外引桥满堂支架横向布置图》),在高度方向每间隔1.2m设置一排纵、横向联接脚手钢管,使所有立杆联成整体,为确保支架整体稳定性,在每三排横向立杆和每三排横向立杆各设置一道剪刀撑。
在地基处理好后,按照施工图纸进行放线,纵桥向铺设好枕木,便可进行支架搭设。
支架搭设好后,测量放出几个高程控制点,然后带线,用管子割刀将多余脚手管割除,在修平立杆上口安装可调顶托,可调顶托是用来调整支架高度和拆除模板用,本支架使用可调顶托可调范围为20cm左右。
由于整个堤外引桥位于缓和曲线上,因此拟将每跨支架划分为8个直线段拟和桥面箱梁曲线,每个直线段5m。
施工时注意支架间距应相应调整。
脚手管安装好后,在可调顶托上铺设I14工字钢,箱梁底板下方I14工字钢横向布置,长6m,间距为0.9m;
由于本方案外侧模板及翼缘模板为大型钢模板,为考虑模板整体移动,在翼缘板下所对应位置I14工字钢采用顺桥向布置。
I14工字钢铺设好后,然后在箱梁底板下宽6米I14工字钢铺设6X12cm木枋,木枋铺设间距为:
在箱梁腹板所对应位置按18cm布置,底板其余位置按30~35cm布置。
木枋布置好后可进行支架预压。
3、支架预压
安装模板前,要对支架进行压预。
支架预压目:
1、检查支架安全性,确保施工安全。
2、消除地基非弹性变形和支架非弹性变形影响,有利于桥面线形控制。
预压荷载为箱梁单位面积最大重量1.1倍。
本方案采用水箱加水分段预压法进行预压:
施工前,按照水箱加工图纸加工好水箱,水箱采用3mm厚钢板进行满焊加工,加工好后进行试水试验,确保水箱不漏水。
每一段预压长度为20米左右,由于首跨现浇长度为47米,故首跨需分三次预压,标准跨为40米及尾跨33米均需分两次预压。
根据箱梁横截面特性,共制作6个大水箱(B型水箱)和6个小水箱(A型水箱),大水箱尺寸为:
3米高,3米宽,6.5米长;
小水箱尺寸为:
1.5米高,2米宽,6.5米长。
水箱加工后采用16t汽车吊进行吊装就位,大水箱安放在箱梁底板所对应位置,小水箱安放在两侧翼缘板所对应位置,12个水箱布置成3排4列,然后用水泵加水进行预压(详见《堤外引桥预压步骤示意图》)。
为了解支架沉降情况,在加水预压之前测出各测量控制点标高,测量控制点按顺桥向每5米布置一排,每排4个点。
在加载50%和100%后均要复测各控制点标高,加载100%预压荷载并持荷24小时后要再次复测各控制点标高,如果加载100%后所测数据及持荷24小时后所测数据变化很小时,表明地基及支架已基本沉降到位,可用水管卸水,否则还须持荷进行预压,直到地基及支架沉降到位方可卸水。
卸水时通过水管将水排至水沟中或桥位区外,以免影响处理好地基承载力,卸水完成后采用16t汽车吊将水箱前移。
卸水完成后,要再次复测各控制点标高,以便得出支架和地基弹性变形量(等于卸水后标高减去持荷后所测标高),用总沉降量(即支架持荷后稳定沉降量)减去弹性变形量为支架和地基非弹性变形(即塑性变形)量。
预压完成后要根据预压成果通过可调顶托调整支架标高。
经过几跨施工,得出支架预压后总沉降量在4~15mm之间,最大非弹性变形量为13mm,平均非弹性变形量为7mm左右。
4、支架受力验算
①、底模板下次梁(6×
12cm木枋)验算:
底模下脚手管立杆纵向间距为0.9m,横向间距根据箱梁对应位置分别设为0.46和0.9m,顶托工字钢横梁按横桥向布置,间距90cm;
次梁按纵桥向布
置,间距35cm和18cm。
因此计算跨径为0.9m,按简支梁受力考虑,分别验算底模下斜腹板对应位置和底板中间位置:
a、斜腹板对应间距为18cm木枋受力验算
底模处砼箱梁荷载:
P1=2.5×
26=65kN/m2(按2.5m砼厚度计算)
模板荷载:
P2=200kg/m2=2kN/m2
设备及人工荷载:
P3=250kg/m2=2.5kN/m2
砼浇注冲击及振捣荷载:
P4=200kg/m2=2kN/m2
则有P=(P1+P2+P3+P4)=71.5kN/m2
W=bh2/6=6×
122/6=144cm3
由梁正应力计算公式得:
σ=qL2/8W=(71.5×
0.18)×
1000×
0.92/8×
144×
10-6
=9.05Mpa<[σ]=10Mpa强度满足要求;
由矩形梁弯曲剪应力计算公式得:
τ=3Q/2A=3×
(71.5×
103×
(0.9/2)/2×
6×
12×
10-4
=1.21Mpa<[τ]=2Mpa(参考一般木质)
强度满足要求;
由矩形简支梁挠度计算公式得:
E=0.1×
105Mpa;
I=bh3/12=864cm4
fmax=5qL4/384EI=5×
12.87×
0.94/384×
864×
10-8×
1×
1010
=1.273mm<[f]=1.5mm([f]=L/400)
刚度满足要求。
b、底板下间距为35cm木枋受力验算
中间底板位置砼厚度在0.5~0.7m之间,按0.7m进行受力验算,考虑内模支撑和内模模板自重,木枋间距0.35m,则有:
底模处砼箱梁荷载:
P1=0.7×
26=18.2kN/m2
内模支撑和模板荷载:
P2=400kg/m2=4kN/m2
设备及人工荷载:
则有P=(P1+P2+P3+P4)=26.7kN/m2
q=26.7×
0.35=9.345t/m<71.5×
0.18=12.87t/m
表明底板下间距为0.35m木枋受力比斜腹板对应间距为0.18m木枋所受力要小,所以底板下间距为0.35m木枋受力安全。
以上各数据均未考虑模板强度影响,若考虑模板刚度作用和3跨连续梁,则以上各个实际值应小于此计算值。
②、顶托横梁(I14工字钢)验算:
脚手管立杆纵向间距为0.9m,横向间距为0.9m和0.46m,顶托工字钢横梁按横桥向布置,间距90cm。
因此计算跨径为0.9m和0.46m,为简化计算,按简支梁受力进行验算,实际为多跨连续梁受力,计算结果偏于安全,仅验算底模下斜腹板对应位置即可:
平均荷载大小为q1=71.5×
0.9=64.35kN/m
另查表可得:
WI14=102×
103mm3;
I=712×
104mm4;
S=I/12
跨内最大弯矩为:
Mmax=64.35×
0.46×
0.46/8=1.702kN.m
σw=Mmax/W=1.702×
106/(102×
103)
=16.69Mpa<[σw]=145Mpa满足要求;
挠度计算按简支梁考虑,得:
E=2.1×
64.35×
0.464×
109/
(384×
2.1×
105×
712×
104)
=0.053mm<[f]=2.25mm([f]=L/400)刚度满足要求。
[
③、立杆强度验算:
脚手管(φ48×
3.5)立杆纵向间距为0.9m,横向间距为0.9m和0.46m,因此单根立杆承受区域即为底板0.9m×
0.9m或0.46m×
0.9m箱梁均布荷载,由工字钢横梁集中传至杆顶。
根据受力分析,不难发现斜腹板对应间距为0.46m×
0.9m立杆受力比其余位置间距为0.9m×
0.9m立杆受力大,故以斜腹板下间距为0.46m×
0.9m立杆作为受力验算杆件。
则有P=71.5kN/m2
由于大横杆步距为1.2m,长细比为λ=ι/i=1200/15.78=76,查表可得φ=0.744,则有:
[N]=φA[σ]=0.744×
489×
215=78.22kN
而Nmax=P×
A=71.5×
0.9=29.6kN,可见[N]>N,
抗压强度满足要求。
另由压杆弹性变形计算公式得:
(按最大高度11m计算)
△L=NL/EA=29.6×
11×
103/2.1×
4.89×
102
=3.171mm压缩变形很小
单幅箱梁每跨混凝土340m3,自重约884吨,按上述间距布置底座,则每跨连续箱梁下共有765根立杆,可承受2525吨荷载(每根杆约可
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