发布时间 : 星期六 文章钢管贝雷梁柱式支架在高墩大跨现浇箱梁施工中的运用更新完毕开始阅读a809fbd148fe04a1b0717fd5360cba1aa8118cd3
用力矩分配法可计算出最大弯距 Mmax= 5512.675kN·m, 位置在 B、C 支座处 ; 最大剪力 Qmax=2835.017kN, 位置在 B 支座左侧和 C 支座右侧 , 由于 Mmax<[M],Qmax<[Q], 贝雷片强度满足要求。因贝雷片每节结构形式相同 , 可看作匀质梁 , 并以简支梁模型验算 , 最大挠度为 : f= 5ql 4 384EI + Pl 3 48EI = 13mm< 11.5/400= 29mm, 贝雷片挠度满足要求。 3.4 钢管柱及工字钢横梁布置及验算钢管柱采用直径为 600mm, 壁厚为 16mm 的 Q235 直焊钢管 ( 两端带法兰盘 ), 钢管每节从 1～5.4m 不等长 , 采用螺栓连接。纵向按以上贝雷片跨度布置 , 钢管横向布置在腹板下和两侧翼板下 , 组成排柱式墩 , 柱顶设置 3 排 I40a 的工字钢 , 柱底为混凝土扩大基础 , 如图 5 所示。单位 :cm 图 5 钢管柱布置 3 排 I40a 的工字钢可计算出 [M]=703kN·m, [Q]=1575kN, 主要荷载为贝雷片的集中力 , 在上述贝雷片计算中 , 可求出钢管柱处的支座反力为 5571kN, 则底板每排贝雷集中力为 : P=5571/16=348.2kN 翼板下每排贝雷集中力为 : P=348.2/2=174.1kN, 计算 简 图 如 图 6 所示。图 6 工字钢受力验算计算图式用力矩分配法可计算出最大弯矩 Mmax= 408.9kN·m, 位置在 C、D 支座处。最大剪力 Qmax= 732kN, 位置在 C 支座左侧和 D 支座右侧 , 由于 Mmax <[M],Qmax<[Q], 工字钢强度满足要求。用力矩分配法计算出支座反力 , 经计算 , 最大的支座反力 N=1430kN, 最长的钢管以 40m 计 , 自重 100kN, 钢管最大轴向压力 P=1530kN。钢管直径为 600mm, 壁厚为 16mm, 计算可知轴心承载力可达 6235kN, 完全能满足强度要求 , 因此只需分析受压稳定性 , 立柱每 12m 高安装一个钢抱箍 , 用 [16 号槽钢作为横纵斜向联系 , 焊接在钢抱箍上 , 如图 7 所示 , 计算自由长度取 12m, 计算简图如图 8 所示。钢管惯性半径 :i=0.207, 长细比 :λ=58.1, 稳定系数查表得 :φ=0.818, 钢管最大压力 :N=1530kN。假设最大有 10cm 的偏心 , 偏心受压弯矩 :M= 153kN·m, 钢管截面积 :A=29.35×10 3 mm 2 , 钢管抗弯截面系数 :W=4.17×10 6 mm 3 , 则 :σ= N φA + M γW =95.6<[σ]=215MPa, 钢管柱稳定性满足要求。 3.5 墩身牛腿的设计及验算牛腿用长为 4m 的 I40a 工字钢 , 肋部加焊 10mm 厚钢板 , 在墩身施工时预埋空箱 , 牛腿顶部放置 3 排
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单位 :cm 图 7 钢抱箍施工图
I40a 工字钢 , 如图 9 所示。工字钢的强度验算与柱顶工字钢验算方法相同 , 可计算出最大弯矩 Mmax=293kN·m, 位于中跨跨中处 , 最大剪力 Qmax=334.8kN, 位于中跨牛腿单位 :cm 图 9 牛腿布置内侧处。由于 Mmax<[M],Qmax<[Q], 工字钢强度满足要求。牛腿的强度验算主要以剪力为主 , 经计算 [Q]= 1525kN, 以上计算最大的支座反力 N=452kN, 支座反力近似等于牛腿所受剪力 ,Qmax≈N, 由于 Qmax <[Q], 牛腿强度满足要求。 3.6 扩大基础的设计及验算基础设计为方形基础 , 边长为 2.4m, 高为 1.2m, 上下设置加强钢筋网 , 见图 10 所示。根据施工现场分析 , 地基土为中密实度的中砂土 , 根据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85), 中密实度中砂土地基承载力为 350 kPa, 则基础承载力为 2016kPa, 大于钢管最大轴向压力 P=1530kN, 基础承载力满足要求。
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4 支架的搭设及拆除
4.1 钢管柱的安装在基础施工完成后 , 进行钢管柱的安装。钢管安装前 , 在基础上先用全站仪对平面控制点位置进行精确放样 , 拧紧首节与基础的预埋螺栓 , 钢管分段吊装空中竖向连接 , 采用螺栓连接 , 每安装 12m 高设置 1 个钢抱箍 , 抱箍四面焊接横、纵、斜向联系 , 联系采用 [16 号槽钢 , 钢管柱的顶部与工字钢横梁焊牢 , 以增强钢管的横向和纵向稳定性 , 安装时严格控制钢管的倾斜度小于 0.1%。
4.2 贝雷片的安装在钢管柱和横梁安装完毕并经过检查验收合格后 , 进行贝雷片的吊装。贝雷片的吊装采用两种方法。在场地条件好 , 贝雷片不长并且塔吊或吊车有足够的起吊能力的情况下 , 可在地面先拼接贝雷片后 , 整联双排吊装 ; 如果场地条件不好 , 贝雷片又过长 , 塔吊或吊车的起吊能力有限时 , 可将双排贝雷片纵向分为几节 , 分跨吊装拼接。安装顺序为先吊装中间 , 后对称吊装两边的贝雷片 , 吊装完成后 , 按设计用槽钢作为
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横向联系 , 增强贝雷片的横向刚度。吊装作业必须有专人指挥 , 起吊和下落须平稳 , 避免对立柱等结构造成冲击 , 以确保安全。贝雷片安装完毕后 , 在贝雷片上铺设 [16 号槽钢 , 安装门式支架 , 门式支架按 60cm×60cm 的间距布置 , 然后安装 U 形顶托 , 铺设横纵向方木 , 最后铺设底模。
4.3 支架的拆除支架的拆除为支架搭设的逆工序 , 先降低 U 形顶托落模 , 人工拆除模板及方木。先拆掉贝雷片的横向联系 , 再将翼板下的贝雷片用塔吊或吊车吊走 , 底板下的贝雷片用倒链向两侧横移 , 用同样办法吊走。工字钢横梁和钢管立柱的拆除可以通过在箱梁施工时预留卸架孔 , 用卷扬机吊走。
5 预拱度设置及挠度控制影响箱梁挠度的主要因素有 : 支架变形沉降、箱梁自重、预应力大小、施工荷载、结构体系转换、混凝土的收缩与徐变等。
5.1 立模标高的确定设计标高 HSJ 为成桥后通车运行时的标高 , 按现行规范施工时 , 裸梁成桥后的标高应考虑二期恒载产生的挠度 , 记为 f2。但由于混凝土收缩、徐变的影响 , 成桥后 3 年内的变形较大 , 根据经验该变形应预先考虑 , 并且需要考虑 1/2 活载 , 记为 f3。施工立模标高 HLM 应为 : HLM=HSJ+ f1+ f2+ f3+ f4+ f5 式中 :f1 为卸架后一期恒载产生的挠度 ;f2 为二期恒载产生的挠度 ;f3 为成桥后 3 年混凝土收缩徐变和 1/2 活载产生的挠度 ;f4 为支架在一期恒载作用下的弹性变形、非弹性变形和基底沉降 ;f5 为基础的沉降和墩身的压缩。
5.2 挠度理论计算挠度计算采用公路桥梁结构设计系统 GQJS, 最新的 7.5 版本进行。单元划分 : 桥面系单元以二号桥右二联为例 , 共分为 29 个单元 , 主要根据箱梁的变化截面划分 , 桥面竖曲线为平直线 , 未考虑竖弯和竖曲线。非桥面系共分为 4 个单元 , 主要是墩身和承台 , 挖孔桩基础直接用固结支撑杆代替。19 个支撑杆件元 , 其中临时支撑杆件元 13 个 , 按贝雷支架临时支柱位置设置。施工阶段共 180d, 混凝土收缩、徐变按 1500d 计算。
(1) 材料信息。材料类型分为两类 : 连续刚构箱梁采用 C50 混凝土 , 墩身和承台采用 C30 混凝土。
(2) 预应力信息。箱梁纵向共有 34 根预应力束 , 按照预应力束在箱梁中的实际位置进行布设 , 只有一种力学类型 OVM15-12; 设计张拉控制应力为 1357.8MPa。 (3) 施工阶段信息。箱梁施工按 7 个施工阶段计算 , 其中 1～5 阶段按计划施工进度模拟 , 第 6 阶段为桥面铺装阶段 , 第 7 阶段不是桥梁的施工过程 , 是模拟 1/2 活载加载 , 用于计算预拱度。
5.3 挠度计算结果以右二联边跨 (35m) 为例进行计算。
(1) 卸架后 , 箱梁一期恒载与预应力在跨中产生的挠度为 f1=20mm。 (2) 箱梁二期恒载在跨中产生的挠度为 f2= 10mm。 (3)1/2 活载在跨中产生的挠度约为 f3= -2mm。 (4) 支架在一期恒载作用下的弹性变形、非弹性变形和基底沉降 : 由于二号桥采用 2 次分层浇注 ,2 次浇注贝雷片弹性竖向变形最大为 13mm, 考虑浇注第 2 次混凝土时第 1 次混凝土能承受一部分荷载 , 贝雷片实际竖向变形约为 8mm, 钢管最大压力为 1 530kN, 平均压力约为 1200kN, 取平均 30m 计算 , 产生的竖向弹性变形为 4mm, 模板、方木和门式支架的弹性变形为 4mm, 支架非弹性压缩和基础沉降采取预压的方法事先消除 , 则 :f4=-8-4-4=- 16mm。
(5) 基础的沉降和墩身的压缩 : 由于采用嵌岩桩基础 , 基础的沉降较小 , 因此基础沉降可忽略不计。墩身的压缩量已在 f1 计算中计入。
(6) 则跨中立模预拱度设置值为 :δ中=-(f1+ f2+f3+f4)=-12mm, 墩身两边立模预拱度设置值取模板、方木和门式支架的弹性变形值为 :δ边 = 5mm。右二联边跨以跨中设置 -12mm
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