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毕业实习论文
满堂支架法施工简支梁桥(支架高度8米)
支架布置方案及验算
一.地基处理
首先对支架布设范围内的表土、杂物及淤泥进行清除,并将桥下范围内泥浆池及基坑采取抽水排干后,用砂石将泥浆池及基坑回填密实,以防止局部松软下陷。
将原地面进行整平(斜坡地段做成台阶),然后采用重型压路机碾压密实(压实度≥90%),达到要求后,再填筑50cm的土石混碴,分层填筑,分层碾压,使压实度达到94%以上。
地基基础换填土石混渣处理,并用压路机压实后检测压实度达到94%,则满足承载力。
如巨粒土以及含有砖头、砼块、块石等的粘质土,建议采用平板荷载试验,确定地基承载力。
地基基础填筑(换填)并检测完成后,其上搭设满堂支架。
对于修建立交桥在路面上的支架搭设时,地基不做处理,可直接在路面上搭设满堂支架。
桥下支架地基基础表面设2%的人字型横坡以利于排水,并在支架基础两侧设置排水沟,排水沟采用砂浆摸面,防止积水使地基软化而引起支架不均匀下沉。
当地基高低差较大时,可利用立杆0.6m节点位差调节。
二.支架搭设方案
支架搭设前,首先用墨线在硬化后的地面上弹出支架的设计位置,然后按要求放置下垫木底座,搭设立杆、横杆。
现浇箱梁满堂支架采用碗扣式多功能脚手杆搭设,使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。
立杆顶设二层方木,立杆顶托上纵向设10×15cm方木;纵向方木上设5×7cm的横向方木,其中在墩顶端横梁和跨中横隔梁下间距不大于0.1m(净间距0.05m)、在跨中其他部位间距不大于0.12m(净间距0.06m)。
模板宜用厚1.2cm的优质竹胶合板,横板边角用4cm厚木板加强,防止转角漏浆或出现波浪形,影响外观。
图1.满堂支架布置示意图
每根立杆底部应设置底座或垫板,同时支架立杆必须设置纵、横向扫地杆。
剪刀撑、斜撑搭设应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设。
由于模板支撑架高度超过4m,搭设支架时应在四周拐角处设置专用斜杆或四面设置八字斜杆,并在每排每列设置一组通高十字撑或专用斜杆(图2)。
杆的纵、横向间距及横杆步距等搭设要求如下:
采用立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×60cm×120cm和60cm×90cm×120cm、90cm×90cm120cm三种布置形式的支架结构体系,其中:
墩旁两侧各3.0m范围内的支架采用60cm×60cm×120cm的布置形式,墩旁外侧3.0m~8m范围内的支架采用60cm×90cm×120cm的布置形式,其余范围内(即跨中部分)的支架采用90cm×90cm×120cm的布置形式,但纵横隔板梁下1.5m范围内的支架横桥向间距应加密至60cm(即采用60cm×90cm×120cm支架布置形式)。
图2.模板支撑架斜杆设置示意图
三.荷载计算
1.作用于模板支架上的荷载,可分为永久荷载(恒荷载)和可变荷载(活荷载)两类。
(1)模板支架的永久荷载,一般包括下列荷载:
①作用在模板支架上的结构荷载,包括:
新浇筑混凝土、钢筋、模板、支承梁(楞)等自重。
②组成模板支架结构的杆系自重,包括:
立杆、纵向及横向水平杆、水平及垂直斜撑等自重。
③配件自重,根据工程情况定,包括:
脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施及附加构件的自重。
(2)模板支架的可变荷载,包括下列荷载:
①施工人员及施工设备荷载。
②振捣混凝土时产生的荷载。
③风荷载。
2.模板支撑架荷载标准值:
(1)模板支撑架的自重标准值Q1:
应根据模板设计图纸确定。
(2)新浇筑混凝土自重(包括钢筋)标准值Q2:
对普通钢筋混凝土可采用25kN/m3,对特殊钢筋混凝土应根据实际情况确定。
(3)振捣混凝土时产生的荷载标准值Q3:
取2kN/m2。
3.模板支撑架的施工荷载标准值:
(1)施工人员及设备荷载标准值按均布活荷载取1.0kN/m2。
(2)振捣混凝土时产生的荷载标准值可采用2.0kN/m2。
4.作用于脚手架及模板支撑架上的水平风荷载标准值,应按下式计算:
Wk=0.7μz·μs·Wo
式中:
Wk——风荷载标准值(kN/m2);
μz——风压高度变化系数;
μs——风荷载体型系数;
Wo——基本风压(kN/m2)。
5.满挂密目安全网的脚手架挡风系数φ宜取0.8。
6.计算脚手架及模板支撑架构件强度时的荷载设计值,取其标准值乘以下列相应的分项系数:
①永久荷载的分项系数,取1.2;计算结构倾覆稳定时,取0.9。
②可变荷载的分项系数,取1.4。
7.计算构件变形(挠度)时的荷载设计值,各类荷载分项系数,均取1.0。
设计脚手架及模板支架时,其架体的稳定和连墙件承载力等应按下表的荷载组合要求进行计算。
荷载效应组合
序号
计算项目
荷载组合
1
立杆稳定计算
①永久荷载+可变荷载
②永久荷载+0.9(可变荷载+风荷载)
2
连墙件承载力计算
风荷载+3.0kN
3
斜杆强度和连接扣件(抗滑)强度计算
风荷载
8.单肢立杆承载力的计算
(1)单肢立杆轴向力计算公式
式中:
Lx、Ly——单肢立杆纵向及横向间距(m);
V——Lx、Ly段的混凝土体积(m3)。
(2)单肢立杆承载力计算公式
≤
式中:
A——立杆横截面积;
φ——轴心受压杆件稳定系数;
f——钢材强度设计值。
9.横杆承载力及挠度计算
(1)当横杆支撑梁时,横杆弯矩按下式计算:
应对横杆进行抗弯强度计算,可将作用在横杆上的均布荷载转化为两集中荷载P。
①横杆弯矩按下式计算:
式中:
M——横杆弯矩(KN·m);
Pc——梁混凝土重量及模板重量的1/2;
C——梁边至立杆之间距离。
②横杆抗弯强度按下式计算:
≤f
式中:
W——钢管的截面模量。
(2)横杆的挠度应符合下式规定:
≤
式中:
——横杆的最大挠度;
——容许挠度,应按设计要求确定。
(3)碗扣节点承载力按下式验算:
Pc≤Qb
式中:
Qb——下碗扣抗剪强度设计值,取60kN。
10.当模板支撑架高度大于8m并有风荷载作用时,应对斜杆内力进行计算,并验算连接扣件的抗滑能力
(1)当对架体内力计算时将风荷载化解为每一结点的集中荷载W;
(2)W在立杆及斜杆中产生的内力
、
按下式计算:
(3)自上而下叠加斜杆最大内力为
,验算斜杆两端连接扣件抗滑强度:
≤
式中:
——扣件抗滑强度,取8kN。
(4)当下部无密目安全网时,只需计算顶端模板的风荷载。
11.地基承载力计算
(1)立杆最小底面积的计算
式中:
Ag——支撑单肢立杆底座面积(m2);
fg——地基承载力设计值(kPa)按地勘报告选用,当地基为回填土时乘以地基承载系数。
(2)当地基为岩石或混凝土时,可不进行计算,但应保证立杆底座与基底均匀传递荷载。
(3)当地基为回填土时,必须分层夯实,并应考虑雨水渗透的影响。
地基承载系数:
对碎石土、砂土、回填土应取0.4;对粘土应取0.5。
四.支架搭设技术要求
1.支架搭设
模板支撑架(满堂架)几何不变条件应保证(是)沿立杆轴线(包括平面x、y两个方向)的每行每列网格结构竖向每层有一根斜杆(图3),也可采用侧面增加链杆与结构柱、墙相连(图4)或采用格构柱法(图5)。
图3.满堂架几何不变体系
图4.侧面增加支撑链杆法图5.格构柱法
模板支撑架人行通道设置时,应在通道上部架设专用横梁,横梁结构应经过设计计算确定。
通道两侧支撑横梁的立杆根据计算应加密,通道周围脚手架应组成一体。
通道宽度应≤4.8m(图6)。
图6.模板支撑架人行洞口设置图
洞口顶部必须设置封闭的覆盖物,两侧设置安全网。
通行机动车的洞口,必须设置防撞设施。
现浇箱梁支架采用碗口式构件搭设满堂支架。
搭设时,先在方木基础上下托(立杆底部可调底座),底座下用中粗砂找平。
支架顶部设置顶托,顶托上安设顺桥向方木,顺桥向方木上布置横桥向方木,横桥向方木上铺设箱梁底模板。
支架纵横向设置剪刀撑,以增加其整体稳定性,支架上端与墩身间用方木塞紧。
剪刀撑、横向斜撑与立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设,并且在砼浇筑和张拉过程中,进行全过程监测和专人检查。
2.支架预压及沉降观测
支架与模板安装完成后在箱梁施工前,为确保支架施工使用安全,保证箱梁施工线形,需对支架进行压载试验。
其目的:
一是检验支架及基础是否满足受力要求;二是消除支架非弹性变形及地基变形;三是实测支架各处挠度变形量,为设置施工预拱度提供依据。
施工时对每一施工段支架都进行预压,按箱梁自重与施工荷载累加后的1.2倍进行分级加载预压以取得基本数据,根据压载数据及结构设计预拱度进行立模标高设置。
压载时在支架、基础上设置若干沉降、变位观测点,以便对沉降、变位进行观测。
支架压载采用砂袋与混凝土块并用的方法进行预压(如图7)。
预压前在底模和地基上布好沉降观测点,对支架预压及沉降观测。
观测点的设置在每跨墩顶、1/4跨、跨中、3/4跨、墩顶共5个断面,且每个断面不少于3个测点。
在附近已完工的墩身上作一临时水准点,采用三等水准测量观测方法观测压载全过程中各测点的标高、变位变化情况,采用高精度水准测量仪和毫米塔尺进行沉降观测。
为减小人为观测误差,应定人、定仪器观测,观测时间选择在早晨或傍晚,避免在强光照时观测。
图7.支架预压示意图
预压施工时采用分级加载,分4级荷载进行施加,每级荷载控制在25%,每施加一级荷载后停止2h进行变位观测。
在各级荷载施加、观测完成且无异常情况方可进行下一级荷载的施加。
全部加载完成后,以天为一个观测单位进行连续观测,若连续2d观测支架沉降、变位均小于5mm则可认为地基沉降基本稳定。
然后按加载的分级倒推进行卸载,并对观测点进行复测。
预压过程中,对支架沉降进行连续观测收集数据,计算出支架和地基弹性变形,消除非弹性变形,重新对支架进行必要的加固和标高的微调。
考虑到在支架上浇筑混凝土上部结构要发生一定的下沉,产生一定的挠度,施工时采取了预留预拱度的控制措施。
预压时应注意测量支架的沉降量,并观测其沉降变化是否稳定。
待沉降停止后,根据观测的数据计算出底模应设置的预拱度值并调整底模。
为准确设置施工预拱度,以指导今后其余各跨支架预拱度的设置,根据预压卸载前后实际测量的高程变化,确定支架的弹性变形和非弹性变形值。
3.碗扣式支架制作及构造要求
⑴碗扣式钢管支架主要构、配件的材料、制作要求
碗扣架用钢管规格为Φ48×3.5mm,钢管壁厚不得小于3.5-0.025mm。
上碗扣、可调底座及可调托撑螺母应采用可锻铸铁或铸钢制造。
下碗扣、横杆接头、斜杆接头应采用碳素铸钢制造,采用钢板热冲压整体成形的下碗扣,钢板应符合GB700标准中Q235A级钢的要求,板材厚度不得小于6mm。
立杆连接外套管壁厚不得小于3.5-0.025mm,内径不大于50mm,外套管长度不得小于160mm,外伸长度不小于110mm。
立杆上的上碗扣应能上下串动和灵活转动,不得有卡滞现象;杆件最上端应有防止上碗扣脱落的措施。
立杆与立杆连接的连接孔处应能插入Φ12mm连接销。
在碗扣节点上同时安装1—4个横杆,上碗扣均应能锁紧。
构配件外观质量要求:
①钢管应无裂纹、凹陷、锈蚀,不得采用接长钢管;
②铸造件表面应光整,不得有砂眼、缩孔、裂纹、浇冒口残余等缺陷,表面粘砂应清除干净。
③冲压件不得有毛刺、裂纹、氧化皮等缺陷;
④各焊缝应饱满,焊药清除干净,不得有未焊透、夹砂、咬肉、裂纹等缺陷;
⑤构配件防锈漆涂层均匀、牢固。
⑥主要构、配件上的生产厂标识应清晰。
立杆上应设有接长用套管及连接销孔。
可调底座及可调托撑丝杆与螺母捏合长度不得少于4-5扣,插入立杆内的长度不得小于150mm。
碗扣节点连接构成图(图8)所示。
⑵碗扣式钢管满堂支架的构造应符合下列要求
严格按照设计尺寸搭设支架,并根据支撑高度选择组配立杆、可调托撑及可调底座。
立杆间距和横杆步距不得大于设计要求,并设置纵、横扫地杆。
支架拐角为直角时,宜采用横杆直接组架;拐角为非直角时,可采用钢管扣件组架。
支架首层立杆应采用不同的长度交错布置,并安设好接长用套管及连接销孔,底部横杆(扫地杆)严禁拆除,立杆配置可调底座(图9)。
图8.碗扣节点连接构成图
图9.立杆可调底座示意图
支架剪刀撑、斜撑等的斜杆,采用钢管扣件,斜杆安装时要符合下列规定:
在支架四周拐角处设置专用斜杆或四面设置八字斜杆;斜杆应每步与立杆扣接,扣接点距碗扣节点的距离宜≤150mm;当出现不能与立杆扣接的情况时亦可采取与横杆扣接,扣接点应牢固;斜杆水平倾角宜在45~60o之间;每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m,钢管不能选用已经长期使用发生变形的。
4.碗扣支架搭设要求与顺序
对进入现场的碗扣式钢管构配件,使用前应对其质量进行复检。
确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差满足《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》的要求。
支架架要排列整齐和顺直,并要及时设好纵横水平拉杆、剪刀撑等。
必要时采取设置缆风绳等加固措施。
为保证支架整体稳定及安全,应按支架设计要点,在荷载集中处加密支架支撑。
按施工方案弹线定位,放置可调底座后分别按先立杆后横杆再斜杆的搭设顺序逐层进行,每次上升高度不大于3m。
底座和垫板应准确地放置在定位线上;垫板宜采用长度不少于2跨,厚度不小于50mm的木垫板;底座的轴心线应与地面垂直。
底层水平框架的纵向直线度应≤L/200;横杆间水平度应≤L/400。
模板支撑架搭设应与模板施工相配合,利用可调底座或可调托撑调整底模标高,但支架顶托和底座的丝杆外露长度不得大于20cm。
支架的搭设应分阶段进行,第一阶段的撂底高度一般为6m,搭设后必须经检查验收后方可正式投入使用。
支架拼装时要求随时检查横杆水平和立杆垂直度外,还应随时注意水平框的直角度,不致使支撑架偏扭。
保证支架全高的垂直度应小于L/500;最大允许偏差应小于100mm。
支架外侧加挑梁时,挑梁范围内只允许承受人行荷载,严禁堆放物料。
支架拼装时应检查每根立杆底座下是否浮动,否则应旋紧可调座或用薄铁片垫实,每层用经纬仪、水平仪、线坠随时检查立杆的垂直度及每层横杆的水平,随时检查随时调整。
支撑架搭设到顶时,应组织技术、安全、施工人员对整个架体结构进行全面的检查和验收,及时解决存在的结构缺陷。
浇筑过程中,派人检查支架和支承情况,发现下沉、松动和变形情况及时解决。
5.施工基本注意事项
(1)地基处理应尽早进行,单跨处理应避开雨天施工,若原地面清表后基底承载力达到要求(180kPa)时,不必进行地基处理。
(2)预压材料的选择。
混凝土块较砂袋具有利用率高,易于堆放,不会因雨水而改变其重量的特点。
(3)支架预压过程中,应及时进行支架的沉降变形观测,用测量数据控制预压的进程,必须保证支架预压的安全。
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