bm钢管贝雷片柱式支架在现浇混凝土梁中应用.docx
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bm钢管贝雷片柱式支架在现浇混凝土梁中应用
钢管贝雷片柱式支架在现浇混凝土梁中应用
1.现浇梁的支架类型
1)满布式木支架;2)钢木混合支架;3)万能杆件拼装支架;4)贝雷片拼装支架;5)六四军用梁、拆装式钢桁梁、八七式钢梁与六五墩或八三墩组成制式支架;6)扣件式钢管脚手架;7)WDJ型碗扣式多功能钢脚手架;8)轻型钢支架;9)CKC门式钢脚手架;10)移动模架;11)挂篮。
2.钢管柱贝雷梁柱式支架特点
1)桥墩较高(墩高15~40m),跨度较大(跨度6~20m);2)承载力高;3)结构刚柔结合,抗冲击性较强;4)构件数量较少,施工安全风险小;5)施工速度快,工期短;6)地基处理费用低,支架总成本较低,较经济。
3设计原则及设计荷载
3.1设计原则
1)足够的强度、刚度和稳定性。
支架必须可靠地承受施工过程中可能产生的各种荷载,而荷载种类和荷载大小的估算是关键,根据施工技术规范和施工经验确定;支架基础必须可靠,根据支架计算结果,取最不利工况对基础进行设计,有时,要对地基进行必要的处理;临时结构中,构件的连接是保证整体稳定性的关键,必须确保连接件安全,且要有足够的纵向、横向和斜向连接杆件,防止出现整体失稳和局部失稳。
2)立模标高的确定,桥梁在设计时,大多留有了预拱度(设计预拱度);而支架因各种荷载的作用而发生变形,故要考虑支架变形的影响即施工预拱度,在施工前,必须计算设计预拱度和施工预拱度,以确定合适的立模标高,保证成桥满足设计和规范所要求的线形。
为取得较为精确的施工预拱度,必要时,对支架进行预压,以确定支架的非弹性变形和弹性变形值,并验证施工计算中的各个参数。
3)卸落设备。
对现浇支架要设置卸落设备,落架时要对称、均匀,防止主梁产生局部应力。
卸落设备:
楔块、砂筒、千斤顶和制式器材配备的专用设备。
3.2设计荷载
1)砼及钢筋重量;2)模板及支架重量;3)施工人员、施工料具及设备荷载;4)新浇砼产生侧压力;5)倾倒混凝土时产生的荷载。
4.工程概况和设计情况
4.1工程概况
三明南互通立交桥的C、D、E匝道桥为现浇,墩高5~38m,总长896m。
C匝道桥全桥长度为150m,桥型布置为3×20+4×20m预应力连续刚构箱梁,位于圆曲线和缓和曲线上,1#、2#、4#、5#墩采用墩梁固结,双柱式桥墩,重力式桥台,钻孔桩基础。
上部构造施工时,先浇注第二联4×20m,两端同步张拉预应力筋,一次落架;再浇注第一联3×20m,采用一端张拉预应力筋,一次落架。
全桥现浇共有C50砼956m3。
4.2设计情况
1)支墩及桥跨
a)第二联
第7跨支架采用WDJ型碗扣式多功能钢脚手架;其余,每跨梁支架采用两个支墩,每个支墩采用单排钢管,每排设置φ425×6钢管4根,间距1.9m;钢管柱上铺2根Ⅰ40b工字钢,工字钢上放置10片贝雷梁。
详见图3。
b)第一联
第一跨支架采用WDJ型碗扣式多功能钢脚手架;其余,每跨支架采用两个支墩,靠近桥墩的支墩采用单排钢管,每排设置φ425×6钢管3根,间距3.2m。
桥跨中间设置支墩,支墩设置双排钢管,排距3m;每排设置φ425×6钢管4根,间距1.9m。
工字钢上放置8片贝雷梁,两排钢管柱用槽钢连成一个整体。
详见图2、图3。
2)立杆可调托撑
贝雷梁上,每排并列放置2根[10,排距100cm,把两根槽钢的腹板与φ48×3钢管焊接,焊缝长100mm。
钢管内插入立杆可调托撑,可调范围为0~600mmm。
可调托撑放置Ⅰ16工字钢。
3)方木
Ⅰ16工字钢放置10cm×15cm方木,间距为30cm,净间距20cm。
4)基础
底层布设φ12螺纹钢筋,纵向、横向间距均为20cm,保护层厚度为5cm。
4.3支架总体布置
钢管柱贝雷梁柱式支架主要由钢筋混凝土基础、钢管立柱、联结系、工字钢横梁、贝雷片纵梁、立杆可调托撑、方木等组成。
详见图4。
支架传力途径:
模板方木Ⅰ16托撑[10贝雷片纵梁Ⅰ40b钢管立柱基础地基。
5.结构计算
以第二联为例,其余类似。
5.1荷载
箱梁高1.4m,底板宽6.5m,顶板宽10.5m,详见图5。
5.2贝雷梁
假设箱梁纵向为均布荷载,经计算q=224kN/m。
1)弯矩
单片贝雷梁[M]=788.2KN.m,[Q]=245.2kN。
Mmax=qL2/8=224×17.002/8-qL12/2=8092-252=7840kN..m。
7840/788.2=9.9片,选取10片贝雷片。
2)剪力
Q=qL/2=2240,2240/10=224<[Q]=245.2kN
3)挠度
f=5qL4/{384EI}=5×224×103×174/(384×2.1×1011×250500×10-11×10)
=0.0463m=46mm
5.3Ⅰ40b工字钢横梁
1)弯矩
利用对称性,按一半结构计算,用力矩分配法求得,Mmax=146.7kN.m
σ=M/W=146.7×106/(1140×2×103)=64.3MPa<[σ]=145MPa
2)剪力
Qmax=Nmax596KN
τ=Q/A=596×103/(2×12.5×400)=59.6MPa<[τ]=85MPa
5.4钢管柱验算
采用Ф425钢管每排4根壁厚6mm,共有2排,两端铰接,L0=10m。
1)面积
A=(42.52-41.32)*π/4=78.98cm2=7898mm
2)稳定性验算:
i=(42.52+41.32)1/2/4=14.81cm.
λ=L0/i=1000/14.81=67.5
查表得φ=0.765
[N]=φ[σ]A=0.765×145×7898×10-3=876kN>Nmax=596kN
3)压缩变形
ΔL=NL/(EA)=596×103×22/2.1×1011×78.98×10-4)
=0.0079m=8mm
6.基础验算
1)基底应力
基础的受力面积S=8m×2m=16m2
基底承载力f=224×10/16=140kPa
故只需将地基承载力控制在140KPa以上就能满足要求.实际为保证安全,取2倍安全系数,控制在280KPa
按条形基础计算A=8m×2m=16m2≥N/(f-γd)=2.04
2)钢筋
用anasys软件计算得最大弯矩为78329N.m,基础底板受力钢筋面积由下式算得:
As=M/0.9h0fy=78329000/0.9*300*330=879mm2基础的配筋A0=11*3.14*62=1243mm2>879mm2
A0>As,基础满足要求。
7.支架安装及拆除
7.1钢管柱安装
用25t吊车起吊钢管,分段吊装,空中竖向连接,节与节用法兰盘连接;每10m设置纵、横、斜向联系,联系采用[16槽钢,严格控制钢管垂直度不大于1/1000H(H为钢管高度)。
7.2贝雷梁安装
在钢管柱和横梁Ⅰ40b安装完后,对验收合格的贝雷片进行吊装,在地面上,可先拼装好贝雷片,整跨双排吊装。
安装顺序:
先吊中间,后吊两边贝雷片。
吊完后,用[16槽钢作为横向连接,间距2m;剪刀撑作斜向连接,间距4m;加强贝雷片横向刚度和整体性。
7.3支架拆除
支架拆除与支架安装相反,先降低托撑;然后落模,人工拆除模板、方木和[10及Ⅰ16;其次,拆除贝雷片横向连接;再用吊车将翼板下的贝雷片吊走;最后,用倒链将底板下的贝雷片横移到两侧翼板下,用吊车吊走。
钢管柱和横梁Ⅰ40b可直接用吊车吊走。
8.预留拱度
由于自重和张拉预应筋,桥梁在施工过程中要发生下沉和挠度及上拱度。
因此,要使桥梁成桥后,能获得理想的设计线形,就必须设置施工预拱度。
8.1预拱度的设置
根据支架变形和地基下沉及张拉上拱度,可计算出预拱度的最大值,桥梁跨中为最大值预拱度,梁端为零,按直线或二次抛物线进行分配。
第二联计算出最大值下沉为54mm,上拱度15~25mm,跨中的最大预预拱度34mm,梁端的预预拱度8mm。
8.2预拱度方程
梁预拱度沿跨度方向的曲线方程,以梁端点为坐标原点。
y=4f拱(L-x)x/L2式中L为跨度,x为计算点到原点横坐标。
9.预压及沉降观测
9.1加载
采用4个3×3×2.5(高)水箱和袋装砂土进行预压,水箱靠近桥梁轴线均匀分布,砂袋分布两侧。
预压完一跨后,再预压相邻跨,直到整联预压完成。
分三次加载,第一次,加设计荷载的50%,重176t;第二次,加载到设计荷载的75%,加载88t;第三次,加设计荷载的100%,加载88t,总重量352t(梁钢筋混凝土)。
9.2沉降观测
加载前,布置好观测点,观测点上下对应。
观测的部位,横向:
梁的两边和中间三处;纵向:
可观测梁端、1/2跨径处和1/4跨径处。
必要时可增加1/8和1/16跨径处。
加载前,测量各点标高;沉降的观测初期因沉降发展较快,可1小时观测一次;后期发展较慢,4小时观测一次,直到变形收敛为止。
当试压沉降稳定后,记录各测点的最终沉降值,从而推算出底模各测点的标高,然后卸载。
卸完载后,精确测出底模各测点的标高,此标高减去加载终了时的标高,即为支架的回弹值,余下的沉降值为支架非弹变形量。
绘制各测点的沉降-时间曲线,以时间为横坐标轴,沉降为纵坐标轴,正方向朝下,根据曲线斜率来判断沉降是否性命收敛。
实测最大总沉降值49mm,计算最大总沉降值54mm,是因为计算时,除考虑钢筋混凝土重量外,还计入模板和支架重量、施工机具和人员等,计算荷载比加载荷载大,最大
总沉降亦大。
支架预压时,应加强稳定性观测,确保安全。
一旦发现变形不收敛则立即采取卸载或紧急撤离等措施。
10.3卸载
加载100%后,持载48~72小时,一般可以卸载。
卸载时,用吊车将沙袋逐步卸下,水箱的水通过专门的管道引至排水沟外。
11.施工流程
12.结束语
对于墩高15~25m,跨度6~20m,可不设置中间支墩,对于墩高于25m或跨度大于20m的桥梁,需采用精轧螺纹钢配钢盒或设置中间支墩。
本工程的计算变形量与预压测量沉降量比较吻合,现浇砼未出现裂纹。
实践证明,本方案是可行的,比较经济。
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- bm 钢管 贝雷片柱式 支架 混凝土 应用