钢管支架法设计（精选7篇）
钢管支架法设计 第1篇
天津大北环铁路金钟河特大桥跨津宁高速连续梁结构为70.9+120+70.9m预应力混凝土连续箱梁, 边支座中心线至梁端0.85m, 梁高沿纵向按1.8次抛物线变化, 中支点处梁高9.5m, 边支点及中跨中梁高5.5m, 中跨跨中直线段长10m, 边跨直线段长16.75m。悬灌连续梁0#块长13m, 最大高度为9.5m, 节段重量1609.14吨, 桥梁纵向墩身外侧悬臂长度为4.0m。
箱梁截面采用单箱单室直腹板形式, 顶板厚度除梁端附近外均为45cm, 腹板厚60~100cm, 底板厚由跨中的50cm按1.8次抛物线变化至根部的100cm, 顶板宽度为11.4m, 底板宽度为6.8m。箱梁两侧腹板与顶底板相交处均采用圆弧倒角过渡, 支座处及中跨跨中共设置4道横隔板。横隔板厚度, 中支座处3m, 边支座处1.75m, 中跨跨中0.8m, 横隔板及梁端底板设有孔洞, 供检查人员通过。
2 钢管支架设计
2.1 支架组成
支架竖向采用钢管支撑, 分配梁采用型钢。支架主承重横梁为三拼I40b工字钢;纵向分配梁为I25b工字钢, 腹板处间距30cm, 翼缘板处间距90cm, 一般底板处间距80cm;钢管采用直径52.9cm和63cm钢管, 壁厚8mm。施工支架设计见0#块支架设计图, 0#块托架以主墩身和钢管临时支架作为上部梁体浇筑的支撑结构。支架体系通过钢管的高度和主墩墩顶垫层高程差调整支架纵梁坡度。
2.2 荷载取值
施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载2k N/m2;振捣混凝土时产生的荷载2k N/m2;钢筋混凝土容重取26k N/m3;翼板、梁内中间部分模板的荷载2k N/m2, 腹板处模板荷载取8k N/m2。模板支架自重, 混凝土重量的荷载分项系数γi=1.2;施工人员和施工材料机具等行走荷载, 及振捣混凝土产生的荷载分项系数γi=1.4。
按分段截面最不利处布载:翼板:q1=1.2* (26*0.65+2) +1.4* (2+2+2) =31.08k N/m2。梁内部分:q2=1.2* (26*1.45+2) +1.4* (2+2+2) =56.04k N/m2。腹板:q3=1.2* (26*9.5+2) +1.4* (2+2+8) =315.6k N/m2。在一般梁段, 腹板荷载315.6k N/m2沿梁体横向分布宽度为1m, 支座中心两侧位置腹板加厚段荷载315.6KN/m2分布宽度为1.9m。
荷载分布如图1。
2.3 计算分析
2.3.1 应力验算
使用midas civil2006软件对支架进行建模分析, 钢管及型钢均使用梁单元模拟, 钢管与地面固结, 与主分配梁型钢刚性连接。0#块支架建立模型如图2。
2.3.1. 1 三拼I40b工字钢
应力分析图如图3, 由图可知, 最大组合应力为72.3MPa, 小于Q235钢材容许应力145MPa, 受力符合要求。
剪应力分析图如图4, 由图可知, 最大剪应力为65.3MPa, 小于Q235钢材容许剪应力85MPa, 受力符合要求。
位移分析图如图5, 由图可知, 最大变形为2.84mm, 小于2300/400=5.75mm, 符合要求。
2.3.1. 2 分配梁I25b工字钢
应力分析图如图6, 由图可知, 最大组合应力为87.8MPa, 小于Q235钢材容许应力145MPa, 受力符合要求。
剪应力分析图如图7, 由图可知, 最大剪应力为51.2MPa, 小于Q235钢材容许剪应力85MPa, 受力符合要求。
位移分析图如图8, 由图可知, 最大变形为2.84mm, 小于2100/400=5.25mm, 符合要求。
2.3.1. 3 钢管柱
应力分析图如图9, 由图可知, 最大组合应力为105MPa, 小于Q235钢材容许应力145MPa, 受力符合要求。
2.3.2 稳定性验算
钢管柱有直径630mm和直径529mm两种, 此处取不利情况529mm计算, 高度9.5m。
螺旋钢管截面积Am=130.94cm2
钢管截面贯性矩I=44439.117cm3
螺旋钢管回转半径
钢管长细比λ=l0/i=950/18.42=51.57
螺旋钢管稳定系数ψ查表得:ψ=0.847
[N]=Am*ψ*[σ]=130.94*0.847*210=2329k N
N<[N]=2329k N, 符合要求。
由计算可知, 支架承载能力及稳定性均满足要求。
3 钢管支架安装施工
主墩身施工完成后, 在承台顶面的支承钢板上安装外径52.9cm及63cm、壁厚8mm的螺旋焊缝钢管。钢管在安装前, 应在加工场内将其底端修整平齐, 使底端面垂直于钢管竖向轴心线, 确保钢管在安装时能与承台顶面预埋钢板顶面密贴。安装螺旋焊缝钢管时, 先使用吊车将钢管吊装就位再通过吊垂线法调整钢管的竖直度。调整钢管支立的竖直度时控制其小于1‰。钢管的竖直度满足要求后先将钢管与预埋钢板断续焊定位再连续满焊, 采用三角焊缝, 焊缝高度不小于10mm。施焊时, 采用多次断续焊, 即焊缝不可连续一次成型而至少2-3次断续焊连, 避免承台顶面预埋钢板在集中高温应力下发生过大变形同时烧伤钢板下部的承台混凝土。
3.1 墩梁固结
在桥墩顶面 (0#块梁底) 设置2个0.9m (宽) ×8.6m (长) 的临时支墩, 临时支墩采用标号C45的混凝土块 (预留0号块支架分配梁工字钢位置) , 每侧临时支墩内部配置准25高强精轧螺纹钢筋20根。精轧螺纹钢筋埋入桥墩120cm, 埋入梁体120cm。在临时支座底面、顶面各设一层塑料薄膜 (或油毛毡) 隔离层。临时支座中心距离桥墩中心纵向距离1.9m。
3.2 托梁安装
临时支墩安装、墩顶垫层混凝土浇筑完成后, 进行支架托梁的安装。置于钢管上的主横梁采用三拼I40a工字钢, 长度为13m;上部分配纵梁采用I25a工字钢, 长度为5m。安装托梁前必须对选用型钢材料进行检查, 对于发生严重变形、有裂纹或组焊件脱焊的不得使用。安装主横梁时, 通过垫钢片的方法将横梁在钢管上垫平并在钢管顶钢板上加焊限位块;安装纵向分布梁时, 使用钢制的调坡楔块将梁底垫平。
3.3 支架预压
支架预压采用堆码沙袋预压。在底模上堆码沙袋, 沙袋总重量为0号梁段重量和的1.2倍。沙袋应分成3个区域堆码, 分别模拟两个腹板重量和底板重量。
堆码沙袋前, 由测量人员对支架上的测点进行高程观测并进行记录, 测点初始高程测量完成后进行沙袋堆载。
沙袋堆码完毕后持荷24小时, 持荷完毕由测量人员再次对支架上布置的变形观测点进行高程测量并进行详细记录。并检查临时支墩是否因受到偏心压力而竖直度超标, 并对检查结果进行记录, 如未发现任何异常现象, 即表明该支架体系承载力满足施工要求。
通过支架预压变形测量可知, 卸载后第三次测量的各点高程与加载完毕第二次测量的各点高程差值即为各点在浇注0#块混凝土时最终的弹性变形量, 底模支立时应将此变形值作为抬高值的一部分加以使用。
4 结论
钢管支架法铁路桥梁零号块施工在天津大北环铁路的施工是成功的, 优点明显: (1) 安全可靠性高, 施工期间未发生技术性安全问题; (2) 质量易于保证, 基本没有非弹性变形, 便于控制施工挠度; (3) 施工简便、进度快, 施工安拆方便, 工作量小, 效率优于钢管支架; (4) 成本大幅度降低, 与采用钢管支架相比可节约钢材用量30%-50%; (5) 钢管支架一般使用于10米以下0号块施工, 最适合高度为3-7米。随着中国铁路基础设施的建设加快, 钢管支架法铁路桥梁零号块施工必会得到大范围推广应用。
摘要：钢管支架法施工连续梁0号块, 因安装、拆除方便, 占用周转材料少, 具有较好的社会经济效益。本文结合某铁路特大桥0号块设计施工, 对钢管支架法设计与施工技术进行归纳总结。
关键词：钢管支架法,铁路,桥梁,施工技术
参考文献
[1]铁路预应力混凝土连续梁 (刚构) 悬臂浇筑施工技术指南 (TZ324-2010) 铁道部经济规划研究院.
[2]周水兴等.路桥施工计算手册[M].人民交通出版社, 2001, 05.
钢管支架法设计 第2篇
杭新景高速公路第16标段起点桩号K214+005, 位于杨坑隧道出口, 与第15标段终点连接, 经渊底、田铺、湖村至高树坞隧道, 与第17标段起点连接, 终点桩号K217+400, 路线全长3.395km, 双向四车道路基总宽26m, 设计速度100km/h, 特大桥2354.7m/2座, 高树坞隧道947m/0.5座, 渊底枢纽互通式立交1处。工程总造价46845万元。
渊底枢纽互通内有现浇箱梁24孔∶E1匝道桥为单箱三室非预应力现浇箱梁8孔;E2匝道桥和G匝道桥为单箱单室非预应力现浇箱梁3孔和13孔。其平面分别位于缓和曲线和圆曲线上 (圆曲线半径为55~60m) , 下部结构为圆形柱式、方形柱式、薄壁空心墩。由于渊底枢纽互通桥位于冲积的河谷平原及山前斜坡, 地形高差大, 桥梁最大架空高度为48.18m, 故高墩现浇箱梁采用钢管支架施工技术。又G匝道桥现浇箱梁自重最大, 因此, 以下将G匝道桥单箱单室现浇箱梁的钢管支架法设计与施工技术为例作详细叙述。
2 高墩现浇箱梁钢管支架法设计依据与施工原则
(1) 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 (JTJ025-86) ;
(2) 《公路桥涵施工技术规范》 (JTG/T F50-2011) ;
(3) 《公路工程施工安全技术规程》 (JTJ076-95) ;
(4) 《路桥施工计算手册》;
(5) 《装配式公路钢桥使用手册》;
(6) 杭新景高速公路建德寿昌至开化白沙关 (浙赣界) 段第16标段两阶段施工图设计文件及工程地质勘察报告;
(7) 遵循招标文件、施工技术规范、规程及验收标准, 满足业主提出的要求和指导意见, 满足工程质量、安全生产、施工工期、环境保护、文明施工等方面的要求;
(8) 现浇箱梁混凝土浇注前, 必须先进行支架预压 (箱梁自重的120%) , 变形满足要求后方可进行浇注。
3 高墩现浇箱梁钢管支架法施工结构设计
3.1 钢管柱基础
墩身两侧钢管柱基础:将钢管柱预埋钢板直接布置于承台混凝土上, 墩身两侧各设1排, 每排2根, 横向间距4.5m。
跨中钢管柱基础:采用C25混凝土桩基础, 直径Ф1m, 深度大于5m (视实际地质情况, 要求入岩深度为不小于1.5m) 。跨中设2排, 其排距3.0m。每排各设2根桩基础, 横向间距4.5m。桩基础钢筋配设主筋Φ12, 间距22cm, 箍筋Ф8cm, 排距20cm。顶部承台厚度不少于30cm, 宽度不少于120cm, 桩顶设预埋钢板, 在钢板承压范围加双层抗弯钢筋。
3.2 钢管墩柱
采用直径Φ57cm、壁厚8mm的钢管, 钢管柱与桩基或基础相对应并同轴, 钢管柱之间用[16槽钢交叉互联, 钢管9~12m为一管段, 每段采用焊接 (法兰盘连接) 相互连接成整体。墩柱高度大于25m, 在墩柱中部和顶部位置采用Ф25精轧螺纹钢进行对拉连接 (每侧各][16槽钢横向布置) , 确保墩柱两侧钢管柱与墩柱连接形成整体。
3.3 工字钢横梁
在每排钢管柱顶面设I50a工字钢横梁, 中心间距4.5m, 两端各悬臂1.5m。并在钢管柱跨中及两边用][16b槽钢作斜支撑, 其角度小30°。
3.4 贝雷钢架
支架纵梁采用贝雷钢架, 多排单层不加强形式进行布置, 最大跨径为8.5m, 横向截面布置根据箱梁具体结构布置。纵桥向每孔钢管中支墩的前后段各放置7排贝雷钢架, 每排由4片贝雷钢架 (由于曲线半径小, 前进方内外侧长度尺寸相差较大, 所以纵桥向贝雷钢架分前后两段, 接头设在中支墩处, 但接头必须错位, 即前段的贝雷钢架架到后排钢管柱横梁上, 而后段的贝雷钢架架到前排钢管柱横梁上) 。每2排贝雷单片组合用90cm框架、每单排单片 (间距1.55m) 贝雷采用[10和[16槽钢作水平和剪刀撑, 使贝雷钢架连接为一整体, 贝雷钢架顶面等间距铺设][10槽钢作为钢管支架底座, 槽钢与贝雷钢架之间采用U型螺栓连接, 使每排贝雷钢架受力较为均衡。
3.5 钢管支架及调节体系
贝雷钢架以上采用钢管 (Ф48×3.0mm) 满堂支架。底腹模板下纵、横桥向等间距0.6m×0.8m布置, 翼缘板下横、纵向等间距0.9m×1.0m布置钢管支架, 立杆步距1~1.80m, 在纵、横向设剪刀撑, 支架最大搭设高度为3m。钢管支架顶配顶托 (可调托顶) ;顶托上 (纵梁) 架设[10槽钢, 槽钢上 (横梁) 等间距30cm铺设10cm×10cm方木 (两端头加密到25cm) , 方木上铺设1.8cm厚高强覆膜竹胶板面板作底模。
4 高墩现浇箱梁钢管支架法施工受力计算
4.1 G匝道桥梁数据
单箱单室现浇箱梁:箱梁顶、底板厚25cm, 腹板厚50cm, 单室内顶、底板加厚三角尺寸分别为60cm×30cm和40cm×30cm, 翼缘板外侧厚为15cm、内侧厚为45cm。箱梁简支端和连续端为实心梁, 宽度分别为1.25m和1.8m, 跨中设一道中横隔梁。具体布置如图1:
4.2 G匝道荷载计算
4.2.1 单箱单室现浇箱梁荷载计算
(1) 单箱单室现浇箱梁断面与面积叠加图如图2、图3。
(2) 单箱单室现浇箱梁按每孔20m计算截面积:
(1) 25cm厚顶及底板截面积:
(2) 翼板截面积:
(3) 腹板截面面积:
(4) 倒角截面面积:
(3) 现浇箱梁钢筋混凝土荷载计算
(1) 25cm厚顶及底板荷载:q1=0.25×2×26=13 (k N/m2)
(2) 腹板荷载:q2=1.4×26=36.4 (k N/m2)
(3) 翼板荷载:q3=0.3 (平均) ×26=7.8 (k N/m2)
(4) 倒角荷载:q4=0.4 (平均) ×2×26=20.8 (k N/m2)
4.2.2 现浇箱梁模板荷载计算
(1) 竹胶板荷载:0.018m×25k N/m3×1m=0.45k N/m2
(2) 10cm×10cm等间距30cm的木档荷载:
芯模及支撑等为1倍木档重量, 故q5= (0.45+0.27) ×2=3.0 k N/m2
4.2.3 施工活载计算
(1) 设备及施工均布活荷载:2.5 k N/m2
(2) 混凝土浇注冲击荷载:2 k N/m2
(3) 混凝土振捣荷载:2 k N/m2
施工活载计算荷载:q6=2.5+2+2=6.5 k N/m2
4.2.4 方木和[10槽钢荷载计算
方木 (顺桥向间距30cm) 荷载:1.5 k N/m2
[10槽钢 (横桥向间距60cm) 荷载:0.1 k N/m
4.2.5 钢管满堂支架荷载计算
贝雷桁架以上[10槽钢横梁及腹板下钢管支架所承受的力为最大。钢管单位重为33.3N/m;扣件及斜撑钢管的附加力考虑20%。
(1) 支架纵向钢管自重:3.0m×33.3N/m×1.2=119.8 (N)
(2) 横向钢管传给每根纵向钢管重: (0.6+0.8) ×33.3×3×1.2=167.7 (N)
(3) 单根纵向钢管承受荷载:
4.2.6 钢管柱支撑顶I50b工字钢横梁及][16b槽钢斜支撑荷载计算
在钢管柱支撑顶 (贝雷架或工字钢下) I50b工字钢横梁下的钢管柱两侧1.75m处设斜支撑, 斜撑角度以30°计。
(1) I50b工字钢:7.5m/根×1根×101.46kg/m=761 kg=7.7 k N
(2) ][16b槽钢斜支撑:3m/根×4根×19.75kg/m=237 kg=2.4 k N
合计:q7=7.7+2.4=10.1 (k N)
4.3 高墩现浇箱梁钢管支架法施工受力验算
验算采用以下工况数据:
(1) 钢管支架 (贝雷桁架以上满堂支架部分) 。钢管截面轴向容许应力[δ]=140 MPa, 钢管截面面积A=424 mm2;所承受最大应力δmax=31.65 MPa;纵向钢管最大间距为0.8m;考虑两端铰支取长度系数μ=1;长度L=0.8m。
(2) 贝雷钢架梁。贝雷钢架参数:[Q]=245.2k N, [M]=788.2k N·m, E=2.1×1011N/m2, I=250497cm4, W=3578.5cm3。以5.0m底宽箱梁标准断面布置5排贝雷片, 两边翼板下各布置1排贝雷片, 取净20m跨度。
(3) 钢管柱支撑顶I50b工字钢横梁及][16b槽钢斜支撑。I50b工字钢参数:E=2.1×105MPa, I=48556cm4, W=1942.2cm3, S面积=129.25cm2;][16b槽钢参数:I=934.5cm4, W=116.8cm3, S面积=25.15cm2。
(4) 钢管柱。跨中钢管支墩主要材料:Φ57cm×8mm钢管, 平均30m, 共8根;连接法兰采用1cm、2cm厚钢板:钢管柱水平[16b槽钢支撑间距为6.0m。
(5) 桩基础配置:桩基础地基性能按Φ100cm桩长5m取值, 设地表3m为稍密实土, 至少进入强风化岩层2m, 设计土体桩侧摩阻力Qik=40k Pa, 设计基底承载力C1R1a=Fa10=150k Pa;进入强风化岩层2m, 上部3m按亚粘土短桩类摩擦桩计算, α=0.9, 下部2m按柱桩计算, 挖孔成形。
根据以上工况数据, 应用麦达斯软件进行验验, 其强度、刚度和稳定性均满足设计与施工要求。
5 高墩现浇箱梁钢管支架法施工方法
本项目高墩现浇箱梁总体钢管支架法施工是:人工挖孔桩上设钢管柱, 钢管柱设工字钢横梁, 工字钢横梁设贝雷钢架, 贝雷钢架设满堂钢管支架, 满堂钢管支架设底模。施工过程中, 质检人员必须严格把关, 所有工序必须按照设计与施工规范要求执行。
5.1 施工准备
对拟用于桩基施工的钢筋、水泥、黄砂、碎石进行检验, 并经工程师的批准, 对于用于现浇箱梁钢管支架的原材料进行进场验收, 严禁不合格材料进场。
5.2 桩基施工
按照人工挖孔桩施工要求进行桩基的开挖、钢筋制安、桩基混凝土浇注, 并预埋Ф57mm×8mm钢管立柱, 基底连接法兰底座, 桩基施工应注意以下事项:
(1) 桩基长度必须大于5m, 而且入岩深度必须大于1.5m, 且应满足大于桩基入岩水平的3d距离。
(2) 桩基顶法兰底座预埋件预埋的位置、尺寸、标高等必须符合设计要求。
5.3 中、边墩钢管立柱搭设
人工配合用塔吊或汽车吊将立杆吊起与基础预埋件螺杆进行连接, 要求立柱垂直, 连接螺母受力均匀 (必要时进行部分焊接) 。再进行纵、横向水平支撑连接 (采用焊接及部分法兰连接) , 然后架设工字钢横梁和斜支撑。超过25m的钢管柱, 在墩柱两侧钢管柱12m及顶端位置的外侧边横向设置双根][16槽钢, 并用Φ25mm精轧螺纹钢作对拉螺杆, 且在槽钢位置的钢管柱与墩身之间用型钢紧垫, 以确保支架系统与墩身连接成一体。
5.4 贝雷钢架安装及槽钢铺设
在现浇箱梁便道现场拼装贝雷钢架 (每4片贝雷钢架和4片90cm框架连接为一组) , 用汽车吊吊装就位, 吊装一排固定好一排, 再架设另一排贝雷钢架。依次逐排组架设施工, 再依次在无框架贝雷钢架和有框架贝雷钢架之间用[16槽钢等间距3m作剪刀撑将排组贝雷之间连接固定, 上弦面横桥向等间距0.8m铺设[10槽钢并用双排U钩固定, 确保各排贝雷架联成一体, 共同受力。
5.5 钢管支架搭设
由于本项目现浇箱梁的纵横坡较大, 所以在贝雷钢架主纵梁上搭设钢管支架调整纵横坡。钢管支架纵横向等间距60cm×80cm布置, 步距不大于1.8m, 钢管支架采用可调顶托, 顶托上架设[10槽钢作为纵向分布梁, 顶托可调整支架高度值为60cm。水平杆纵桥向与横桥向设钢管剪刀撑作斜撑加固。剪刀撑排距不大于5m。钢管支架在主纵梁顶至箱底的高度为1.0~3m, 至翼板底高度为2.4~4.4m。
支架搭设步骤:
(1) 测量放出纵轴两侧最外边线;
(2) 在两侧用墨线弹出支架搭设边线, 保证立管架设时成一条直线, 使每根立管依次而立, 在横轴外侧线交点处, 安放第一根钢管, 并离底部200mm处用直角扣件连接纵横钢管;
(3) 立管在1.8m高度内搭设纵横向水平联系钢管, 立管用扣件连接;
(4) 顶部钢管应严格控制标高, 分别按下降50cm标高用粉笔标在每根钢管上;
(5) 支架搭设好以后, 按设计荷载进行预压检测:逐段施加荷载至设计荷载, 对测点每隔2h进行一次观测, 直到完成。
6 钢管柱支架法施工与其他支架施工优点分析
钢管柱支架法施工高墩现浇箱梁与传统的钢管支架、门式支架施工相比, 其施工具有以下优点:
(1) 施工操作简单、安装速度快、工期短;
(2) 钢管柱支架法施工具有承载力高, 安全稳定性好, 施工质量、安全易保证;
(3) 适用性广, 可适用各类高度支架的现浇箱梁, 尤其是支架高度大于25m的现浇箱梁, 优势更为明显;
(4) 施工耗材少, 转移方便、快捷, 施工成本低。
7 结束语
通过钢管支架法设计与施工在高墩现浇箱梁施工中的应用实践, 证明了钢管支架法施工技术克服了高墩现浇箱梁采用支架、门架搭设困难, 时间长, 安全稳定性差, 容易产生支架沉陷、扭曲变形等诸多缺点, 采用该施工技术后, 极大地防止了支架失稳, 节约了施工时间, 加快了工程进度, 降低了工程成本, 保证了施工质量的需要。同时该施工方法适用性广、施工操作简单、安装速度快、工期短, 且施工成本低, 具有较高的经济效益和社会效益, 受到了施工、设计、监理单位的好评。
摘要：对杭新景高速公路第16标段渊底枢纽互通立交高墩现浇箱梁采用钢管支架法设计与施工技术作了详细叙述, 供同类工程施工参考。
钢管支架法设计 第3篇
荆江分蓄洪区特大桥全长16.6 km，是宜岳高速(宜昌—岳阳)的控制性工程，该特大桥的第133联桥型为(35+60+35)m的变截面连续梁，主节段采用挂篮悬臂施工，边跨直线段采用支架法施工。由于第133联关系全桥的架梁通道是否通畅，工期紧迫，经过项目部详细对比边跨直线段的满堂支架和钢管支架的工期，最终采取钢管支架法施工，为了满足承载力需要，需要对钢管柱设置独立小基础。根据《荆江分蓄洪区特大桥·地勘报告》第133联的地质钻孔，显示该地段的地质条件较好，一般原地表下1 m～2 m即可出现地基承载力为350 k Pa的粉质粘土，因此，除了基本清表外，无需特殊的地基处理即可在原状地基上施作钢管柱基础，见图1。
630×8 mm钢支柱下部基础混凝土表面要求平整，基础混凝土浇筑时需预埋6根Φ18钢筋头，与钢管柱焊接牢固。为了加强钢管柱的整体性，钢管柱之间设置横向剪力撑，见图1。在支架体系搭设完成后，将采用1.2倍混凝土恒重预压方法消除支架的非弹性变形，同时测出其弹性变形，为立模预抛高提供依据。
2 钢管支架设计
钢管柱上部铺设Ⅰ45a型钢，用作主纵梁，其上设置分配横梁为Ⅰ20a型钢，然后在底板下铺设[14的型钢用于分配纵梁，以支撑底模板，在翼缘下铺设[14的型钢来支撑翼缘、侧模支架。
内模采用竹胶板分块加工，现场安装，钢管搭设支撑。为了防止在浇筑腹板混凝土时两侧模板外胀，在侧板穿对拉杆进行对拉。
2.1 次横梁计算Ⅰ20a
以靠近墩柱的实心处做验算，实心底板下:q=1.8×26×0.25×1.2+2.5×0.25×1.4=14.92 k N/m，其中，1.8 m为梁高，26 k N/m为混凝土的容重，0.25 cm为假设0.25 m的实心梁端由墩柱附近受力最大的Ⅰ20a横梁支撑，1.2为恒载的分项系数，2.5为施工荷载，1.4为活载的分项系数。
翼缘下的支撑集中荷载P=1.3×0.9×26×1.2=36.5 k N,1.3为单侧翼缘的单位截面面积，0.9 m为翼缘支架纵向间距，26 k N/m为混凝土容重，1.2为恒载分项系数。
次横梁电算模型见图2。
由图3～图5可以得到:
最大应力σ=89.7 MPa<[σ]=250 MPa;
变形δ=8.4 mm<5 550/400=14 mm，均满足要求;
各支点处力分别为:F1=F4=2.1 k N,F2=F3=44 k N。
2.2 主梁Ⅰ45a
主梁电算模型见图6。
计算结果见图7～图9。
最大应力σ=14.7 MPa,变形δ=0.16 mm,满足条件;
各支点处力分别为:F1=66 kN,F2=66 kN。
因而，钢管柱的最大轴向应力为66 kN，钢管柱的轴向应力为:66×103/(156.4×10-4)=4.3 MPa。
综上，各部件强度、刚度均满足要求。
3 地基处理计算
立柱采用1.5 m×1.5 m×1.0 m的混凝土独立基础，混凝土采用C30。钢管柱通过预埋Φ28的钢筋条，与钢管柱焊接牢固，形成固定基础。
取最大荷载的立柱基础，经前面ANSYS计算，单根立柱承载力为66 k N，取2倍的安全系数。
则总荷载为:F=66×2=132 kN。
独立混凝土基础检算:σ=N/A=132×103/(1.5×1.5)=0.06 MPa<[σ]=17.5 MPa，满足要求。
地基承载力检算:由于表层下1 m左右为粉质粘土层，地基承载力为350 kPa。
计算时选取最不利的两种工况进行检算:混凝土自重:G1=1.5×1.5×1.0×26=58.5 kN。
根据前项计算，两根立柱总反力为:P=132 kN。
根据前面计算，总荷载为:F=P+G1=58.5+132=190.5 kN。
考虑偏压的情况，钢管柱存在10 cm的偏压，则产生的弯矩为:M=N·e=19.05 kN·m。
立柱下混凝土与基础接触面积为:
A=1.5×1.5=2.25 m2。
σ=F/A+M/W=190.5×103/2.25+19.05×103/(1.5×1.52/6)=118.6 MPa<[σ]=350 kPa，故地基承载力能够满足要求。
4 结语
荆江分蓄洪区特大桥第133联左幅于2013年1月合龙，从工期角度分析，边跨直线段采用钢管支架法比满堂支架法提前15 d时间，有力地支持了该联悬灌的合龙工期。钢管支架法地基处理的费用相对少，仅需独立小基础即可，而满堂支架法，则需要处理满幅基础，因此，辅助措施费少。另外，项目部自有钢管支墩，节省了租赁脚手架的费用。
合龙后的数据显示中轴线的容许偏差为3 mm，高程偏差为6 mm，均在规范的容许范围内，实测位移控制较好，边跨现浇直线段的效果显著。
参考文献
[1]刘曰飞,许长青,阴晓云.大跨度连续刚构桥合龙应注意的几个问题[J].铁道建筑,2007,14(1):14-15.
[2]徐君兰.大跨径桥梁施工监控[M].北京:人民交通出版社,2000.
[3]杜立勋.大跨度预应力混凝土连续梁桥施工技术分析[J].山西建筑,2012,38(20):164-165.
钢管支架法设计 第4篇
1 工程概况
某客运专线 (64.15+136+64.15) m连续梁-拱组合结构为跨越高速公路设置, 梁长264.3m, 中跨对称布设两道钢管混凝土系杆拱, 拱轴线为二次抛物线, 中心间距12.9m, 计算跨径为L=136m, 计算矢高为f=27.2m, 矢跨比1/5, 采用“先梁后拱”方法施工, 如图1所示。
每道拱肋高3.0m, 采用哑铃型截面, 上下弦管为外径φ100cm, 中心距2.0m, 腹板腔间腹板距60cm。拱肋之间共设1道米字横撑、8组K撑。米字撑及K撑的横撑为直径φ100cm、全高1.5m圆端形空钢管。斜撑为外径φ90cm的圆形钢管。
每道拱肋划分为13个节段, 包含2个拱座预埋段, 最重节段长度12.98m, 重量20.18t。
2 施工中需解决的几点关键问题
1) 拱肋坐标原点位于梁顶面以下1m, 即钢管拱拱脚预埋段需埋入梁体0#块内, 0#块采用支架现浇施工工艺, 无法对钢管拱肋进行支撑固定, 线型难以保证。
2) 拱肋外边缘与梁体翼缘板边缘间距仅为10cm, 梁面提供拱肋拼装平台宽度不够, 需采取措施对梁面进行加宽。
3) 本处连续梁为跨越高速公路而设, 主跨下全部为高速公路行车道, 路政部门仅允许拱肋拼装进行封路施工, 其余施工无法在封路状态下完成, 拱肋支架搭设及预压材料上桥困难。
3 拱肋拼装关键技术
3.1 拱座预埋段施工
0#块混凝土分两次浇筑, 第一次混凝土浇筑至梁体顶面以下1.5m位置, 埋设拱肋支架定位预埋钢板, 混凝土浇筑后精确放样拱脚预埋段定位支架位置, 支架A、支架B分别安放在拱脚上、下弦管下管口位置, 支架C安放在距拱脚上口56cm处, 与预埋拱肋支架定位钢板焊接固定, 解决了0#块无法支撑固定的问题。支架由I20工字钢、10槽钢和钢板组焊而成。如图2所示。
结合钢管的重量、吊车就位位置及吊装技术参数, 综合考虑进行吊车选型, 本桥选用130t吊车采用捆绑法进行预埋段钢管拱肋吊装。吊装前标记出两吊点位置, 利用2根φ30钢丝绳捆绑在拱肋上弦管上端, 其中1根钢丝绳上挂10t倒链调整拱肋角度, 25t吊车配合130t吊车进行拱肋翻身。起吊拱肋使下弦管最低点脱离地面, 人工放长倒链, 调整至预定角度后起吊至梁面, 人工将精轧螺纹刚穿过塑料衬管, 下放拱肋至定位支架上, 拔出塑料衬管。调整拱肋至设计位置, 安装拱脚模板, 浇筑混凝土, 完成拱肋预埋段施工。
3.2 钢挑梁平台施工 (如图3所示)
连续梁中跨合龙张拉压浆完成后, 沿梁体两侧翼缘板位置设置钢挑梁, 以提供拱肋拼装平台。钢挑梁采用120工字钢悬挑搭设, 挑梁长度4.5m, 外挑长度1.6m, 梁面上固定长度2.9m, 支架加密区 (两拱肋接口位置) 搭设间距为0.6m, 非加密区搭设间距为1.2m。
用φ20门型钢筋将钢挑梁伸入梁面一端与梁体防撞墙预埋钢筋焊接固定, 为确保钢挑梁稳定性, 在距离梁翼缘板边缘1.07m挑梁顶面上设一道纵向扁担梁, 沿主梁全桥贯通, 扁担梁采用2根20槽钢背焊组成, 接长采用两块厚10mm钢板贴角焊连接, 每隔4m利用梁体竖向φ32精轧螺纹钢采用精轧螺纹钢连接器及螺母将挑梁与梁面压紧密贴。钢挑梁安装完成后, 在其上纵向铺设5排1414方木, 间距16cm, 方木与挑梁采用铁丝固定, 在方木上满铺竹胶板, 避免支架及拱部施工时发生物体坠落, 造成行车安全事故。
经力学检算, 钢挑梁强度、刚度满足施工要求, 荷载计算图, 如图4所示, 计算结果如下:
计算成果:
215MPa, 满足强度要求。
满足刚度要求。
3.3 拱肋拼装支架搭设
拱肋支架采用轮扣杆件和φ48钢管搭设满堂架, 搭设面积为121.2m (纵向) 16.8m (横向) , 高度为1.9～ 28.9m, 支架横桥向共设17排, 拱肋节段接头处 (即支座和焊接平台位置) 立杆加密为31排, 采用轮扣杆件搭设。支座处立杆间距为30cm (横) *60cm (纵) , 焊接平台处立杆间距为90cm (横) *90cm (纵) 。支架水平杆步距为1.2m。全桥支架设置水平、纵桥向、横桥向三向剪刀撑系统, 采用φ48mm钢管搭接连接, 搭接长度不小于1m, 搭接扣件数量为3个。
支架搭设宽度及高度较大, 且外侧均采用8mm钢丝网防护, 受风荷载影响较大, 采用梁面上拉设缆风方式消除风载对支架稳定性的影响。顺桥向在4个拱座位置分别设置2道φ15mm钢丝绳作为缆风绳, 利用倒链拉设至预埋段拱肋支架C上。横桥向在支座位置支架两侧分别设置“X”型缆风绳, 一端采用φ15mm钢丝绳固定在支架顶端, 另一端采用倒链斜向拉设至另一侧梁面竖墙A预埋钢筋上。
在各管节对接处设支座拼装焊接平台。平台设两层方木, 底层为1414方木, 横桥向布置, 间距同立杆间距, 上层为满铺99方木, 纵桥向布置。方木上搭设两层20槽钢作为分配梁, 以将支座承受的集中荷载转化为均匀作用于支架上的数值较小的面荷载, 分配梁之间焊接为整体。
3.4 支架预压
预压方案采用钢绞线反支点预压法, 有效解决了预压材料上桥困难问题。每个支承平台上, 设2个预压点, 沿纵桥向分布于钢支座中心两侧, 间距60cm, 每个受力点的张拉力按1.2倍的二分之一管重考虑。预压用钢绞线下端利用精轧螺纹刚与钢绞线连接器锚固于桥体竖向预应力筋精轧螺纹钢上;上端在钢支座分配梁上设置长40cm、宽40cm、厚2cm钢板, 钢板中心开设φ20mm圆孔, 将钢绞线利用5孔扁锚及夹片锚固于钢板上, 如图5所示。
张拉选用27t液压穿心式千斤顶。预压采用左右侧支架对称分级预压方法, 支座1～4分3级加载, 1、2级分别张拉至50kN、100kN, 3级张拉至P, 持荷48h后分级卸载。
每个平台设3个观测点, 对预压前、预压中及预压后进行观测。通过预压消除支承平台非弹性变形, 确定支座高度调整量。
通过预压得出以下数据, 见表1。
3.5 钢支座安装
预压完成后在顶层分配梁顶面焊接一块长74cm (横桥向) 、宽56cm (纵桥向) 、厚2cm钢板, 钢板上设4个长条孔, 与拱肋拼装钢支座采用螺栓连接, 可以进行相对滑移, 拱肋拼装就位后用以进行精确定位调整。钢支座采用一块1块水平钢板、2块弧形钢板、1块端头板及2块连接板组焊而成。如图6所示。
3.6 拱肋拼装施工
综合考虑支架上安装钢管拱肋最大节段重量20.18t, 最大起吊高度45m, 吊车最大作业半径18m, 查吊车技术参数表, 选用260t汽车吊完成本桥拱肋吊装作业。采用捆绑法进行吊装作业, 在吊装前计算吊点位置, 选用双股φ30mm及25t卡环钢丝绳捆绑拱肋, 260t汽车吊自行完成翻身、起吊作业, 拱肋最低点脱离地面后, 观测拱肋角度, 满足设计要求后, 吊装至拱肋支架上进行定位。在上节已定位拱肋下弦管下端焊接定位马板, 拱肋吊装至支架上方后, 拱肋后端安放至定位马板上, 前端落至钢支座上。
3.7 拱肋精调定位
每段钢管拱肋布设3个观测点, 位置分别为上弦管上管口为1点, 下弦管上管口为2点, 下弦管下管口为3点。
在每个管口点位位置沿拱轴线方向弹出50cm长墨线, 用全站仪放样出拱肋接口准确位置, 利用钢卷尺测量点位与墨线间距离, 调整拱肋左右方向, 使拱肋左右偏差满足允许误差要求, 利用全站仪采用三角高程方法测量放样点位高程, 调整拱肋高度, 使拱肋高程满足允许误差要求, 复核拱肋左右方向, 按以上步骤反复调整, 拱肋左右位置、高程均满足允许偏差后, 对钢管拱肋进行焊接固定。
拱肋调整方法为:用千斤顶将钢管顶起, 拧松钢支座与滑移板间的螺栓, 当钢支座与滑移板发生纵桥向相对滑移时, 可调节拱肋的高低;当钢支座与滑移板发生横桥向相对滑移时, 可调节拱肋的水平位置。
4 结语
目前此客运专线 (64.15+136+64.15) m连续梁-拱组合结构钢管拱肋拼装已顺利完成, 施工过程中安全、质量均处于受控状态, 线型满足设计要求, 说明该桥施工方案可行, 施工中解决突破的问题可为今后同结构类型桥梁的施工、设计提供经验和技术借鉴。
参考文献
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[2]江正荣, 朱国良.简明施工计算手册[M]. (第3版) .北京:中国建筑工业出版社, 2005.
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[7]张培信.钢-混凝土组合结构设计[M].上海:上海科学技术出版社, 2004.
钢管支架法设计 第5篇
关键词：超高,大跨度,落地,支架,体系
1 前言
当前随着城市建设的发展,建筑物在满足其使用功能的同时,人们更追求建筑内空间的气势宏大,拥有更加强烈的视觉效果。设计师在某些建筑物门厅设计成大空间,施工此类型结构时,须采用超高模板支撑体系,这对施工形成较大的难度。
此类结构支模的特点是高度超高、跨度大、高宽比大、施工荷载大、施工工艺要求高,国家规范及相关工艺未对此超高支撑体系有具体涉及,因此为了做到高支撑经济合理、保证质量、确保安全,完善超高净空混凝土结构施工方法,具有非常显著的现实意义。
2 工程概况
广西艺术学院相思湖校区多功能图书馆(含公共人文教学楼)工程,框剪结构;地上12层,其中B区为中空结构,进图书馆大堂为大空间:一层楼板至四层为中空结构,九层为混凝土楼板,主要框架结构。此区域位于B区1-1～1-3×1-A～1-C轴,面积约324 m2,梁的截面尺寸为300 mm×900 mm,次梁的截面尺寸为250 mm×700 mm,楼板厚度为120 mm。在一层楼板至四层间需要搭设落地式钢管支撑架,其支撑高度为20.4 m,跨度为8.6 m。平面布置图如图1所示。
3 支架体系支模选择
中庭屋顶为超高且大跨度的混凝土构筑物,屋顶下部为20 m净空。由于跨度过大,不适用空中悬挑,或桁架式支架,因此该支模采用落地式钢管支撑,属高大支模体系。模板支撑中由于超高、梁截面大、跨度大等特点,施工中的不安全因素多,施工难度较大,在广西尚属罕见,无施工先例可借鉴。
4 支架体系及设计
梁、板钢管立杆的纵横间距为1 000 mm×1 000 mm。方木间距为250 mm,立杆的步距h=1 500 mm。
剪刀撑采用搭接接长,搭接长度为1 m,剪刀撑倾角为45°～60°(宜采用45°),跨越5～7条立杆,宽度≥6m。
支架周边设置竖直剪刀撑,在竖直面上紧贴立杆全高全长全立面设置。竖直剪刀撑应与每一条与其相交的立杆扣接(不直接与竖直剪刀撑斜杆接触的立杆除外)。
封顶杆、扫地杆位置设置水平剪刀撑,沿水平面紧贴水平杆全平面设置。水平剪刀撑应与每一条与其相交的立杆扣接,不能与立杆扣接之处应与水平杆扣接。
支架周边沿全高全长全立面设置竖直剪刀撑;支架中间沿支架纵向每≤4 m设1道竖直剪刀撑,沿支架横向每≤4m设1道竖直剪刀撑,每道竖直剪刀撑均为全高全长设置。
支架内部设置水平剪刀撑,位置为:从危险区域加密的最下一道水平剪刀撑往下每≤4.5 m设1道。每道水平剪刀撑均为全平面设置。
危险区域加密水平剪刀撑措施:H≥10 m,HD为4m,从封顶杆往下4 m的区域为危险区域。危险区域梁底第一道横杆下面设置1道水平剪刀撑,往间距为1.5 m下再设1道水平剪刀撑,再往下每≤4.5 m和扫地杆层设置1道水平剪刀撑,每道剪刀撑均为全平面设置。
杆件外联抱柱装置:采用钢管抱柱做法。第一步抱柱与第二道横杆连接,第一步及危险区域HD以外的范围沿柱高每3 m设置一道。
5 施工方法
5.1 支架施工顺序
施工准备→弹立杆控制线→立钢管支撑、纵横杆粒铺设→竖向、水平剪刀撑布置→外连装置→危险区域构造设置→木方铺设→铺设胶合板→调整水平及起拱→钢筋绑扎及砼浇筑→达拆模强度手拆除支撑→拆除木方及模板→清理模板。
5.2 施工控制要点
(1)由于模板支撑属超高,立杆垂直度要求较高,而立杆难免受偏心轴压作用,因此失稳是造成模板支撑主要危险所在,因而严控立杆垂直度,加强纵横钢管连接是模板支撑设计及搭设安装的关键。
(2)混凝土框架柱先期浇筑,模板支撑系统与框架柱抱夹拉紧卡牢,利用柱作为借力传荷的连接体,以增强支撑系统的整体刚度。
(3)模板安装用料、支撑间距必须按施工方案进行,严禁任意改动。
(4)模板在荷载作用下,具有必要的强度、刚度和稳定性。并应保证结构的各部分形状、截面尺寸和位置的正确性。
(5)模板安装时应考虑既便于拆除,同时还要考虑方便钢筋安装、砼浇灌振捣。
(6)模板接缝应严密不得漏浆,并应保证单体构件连接处有必要的紧密性和可靠性。
(7)模板支撑立杆之间应设置纵横水平支撑和剪刀撑。钢管立杆接长时应采用对接方法,禁止搭接。
(8)模板及其支撑系统在安装过程中,必须设置临时固定设施,严防失稳、倾覆。
(9)立杆全部安装过程中,应及时沿横向纵向加设水平剪刀撑和垂直剪刀撑,并与支柱固定牢靠。
(10)模板安装完后,应对其进行全面检查验收,确实证明按照经批准的施工方案安装、架体支撑按规范设置、连接牢固、安全可靠后,方可进行下一工序的工作。
5.3 高支模与非高支模部分整体性处理
为提高整个高支模系统整体稳定性,要求做到以下注意事项:
(1)高支模与非高支模部分立杆间距尽可能保持统一模数,并将水平杆通长连接在一起。
(2)在高支与非高支交界处增设水平剪刀撑,剪刀撑宽度为高支与非高支系统全平面布设。
(3)在高支与非高支交界处增设竖向剪刀撑,剪刀撑宽度为高支与非高支系统各跨两排立杆。
(4)施工前按以上要求进行交底,过程中严格按方案要求施工,完成后将此部位作为重点验收部位。
5.4 施工安全保障控制要点
(1)模板支架搭设前,由工长及安全员按规范对钢管、扣件、模板、方木等进行检查,待各项施工机具准备齐全,技术交底等完成后方可进行本模板支撑系统的施工。
(2)模板支架搭设过程中,工长及安全员负责对支架搭设施工进行监测,确保支撑系统施工安全,检查、巡查重点要求如下:①杆件的设置和连接、扫地杆、支撑、剪刀撑等构件是否符合要求。②立杆对接的接头是否相互错开。③底板是否积水,底座是否松动,立杆是否符合要求。④连接扣件是否松动。⑤施工过程中是否有超载的现象。⑥架体和杆件是否有变形现象。
(3)浇筑砼前必须检查支撑是否可靠、扣件是否松动。浇筑砼时必须由模板支设班组设专人看模,随时检查支撑是否变形、松动,并组织及时恢复。
(4)现浇钢筋混凝土梁、板,当跨度大于4 m时,模板应起拱;本工程模板统一按图纸要求起拱35 mm。
(5)立杆底部是否铺设垫板。
(6)模板支架立杆外侧周围是否按方案要求设置由下至上的竖向连续式剪刀撑。
(7)立杆是否有搭接现象,立杆接长严禁搭接,必须采用对接扣件连接。
(8)支架立杆成一定角度倾斜,或者支架立杆的顶表面倾斜式,是否有可靠措施确保支点稳定,支撑脚底是否有防滑移的可靠措施。
(9)高支架四周外侧和中间有结构柱的部位是否已按方案要求设置拉结点。
(10)在浇捣梁板混凝土之前,必须由项目部组织对高支架进行全面检查,合格后方可进行浇筑,并且在混凝土浇筑过程中,项目技术负责人、安全员、施工员必须随时对高支架进行观测。
5.5 混凝土浇筑施工控制要点
项目采用商品混凝土浇筑,考虑支架高宽比大,浇筑混凝土时易产生水平向受力,支架在承受水平力时,更易失稳。对混凝土浇筑时泵管布置及浇筑要求更加严格。
(1)泵管将与固定于主体结构并进行有效连接,严禁泵管与模板支架连接。
(2)浇筑砼时要避免因混凝土集中浇筑部位造成的荷载过于集中或超载,大截面梁采取分层浇筑。
(3)浇筑过程中派专人对模板稳定情况进行检查,一旦发现模板、支架有松动、下沉、倾斜等现象时要及时停止浇筑,并进行加固处理,经确认安全无误后方可重新浇筑。
(4)混凝土浇筑过程中,要保证模板支架受力的均匀性,采用有中间向两边沿浇筑方法进行浇筑。
5.6 模板拆除施工控制要点
超高支撑底部基础楼板支撑不得拆除;负二层须保留主要梁支撑不得拆除,高支撑架的拆除按现场留置的同养试块达到拆除要求强度时,方可拆架。
6 结语
钢管支架法设计 第6篇
新建西成客运专线南郑特大桥跨宝汉高速公路连续梁, 为60 + 100 + 60m三跨变截面连续梁。连续梁下部结构采用圆端形实体桥墩, 钻孔灌注桩基础。其中65#、66#墩为主墩, 墩高分别为: 65#墩11. 5m、66# 墩13. 5m。上部结构采用单箱单室变截面箱梁, 箱梁顶宽12. 2m, 底宽6. 7m, 翼板悬臂长2. 75m。0#段全长14m, 梁高由主墩两侧按照二次抛物线由7. 85m渐变为4. 85m, 连续箱梁为三向预应力体系。工程范围内的地层基本为膨胀土, 从上到下夹杂少量中砂, 细砂和粗砂。
2施工方案
主墩墩身施工完毕后, 在0#块悬臂下部投影面的承台预设位置上支架采用外径 Φ530壁厚8 ㎜的钢管支撑在承台预埋钢板上, 钢管柱顶部设25mm厚钢板盖帽, 钢板与钢管柱满焊焊接, 并加设6块加劲钢板。钢管柱与墩身预埋钢板间采用双拼14#槽钢进行焊接连接。钢管之间在距钢管顶和底各两米的位置采用 φ300钢管进行纵横向连接, 柱间剪刀撑采用14#槽钢进行双向连接。钢管柱顶部设H588双拼型钢做为横梁, 横梁上设双拼H350调坡墩, 调坡墩上架设双拼I20b工字钢作为横梁, 双拼I20b横梁上设置H350纵梁, 纵梁上设置10cm* 10cm方木, 方木上铺竹胶板作为底模。支架结构见图1、图2所示。
3钢管立柱施工
3. 1钢管立柱
立柱采用钢管, 沿桥纵向主墩大小里程各设置2排, 每排2根立柱, 每个0#块支架系统由8根钢管立柱组成。钢管立柱直径为530mm, 壁厚为8mm的钢管, 下部用满焊焊接与承台预埋钢板连接, 并沿钢管周身均匀焊接6块15cm × 13cm × 1cm楔形钢板。立柱底部的预埋连接钢板在承台混凝土浇筑时按照设计位置进行埋设, 埋设时, 钢板用8块80cm × 80cm × 25mm钢板钢管柱支撑底座, 预埋钢板与承台钢筋焊接, 以免浇注混凝土时移动。钢管柱顶部设25mm厚钢板盖帽, 并加设6块加劲钢板。钢管柱与墩身预埋钢板间采用双拼14 #槽钢进行焊接连接。钢管之间在距钢管顶和底各两米的位置采用 φ300钢管进行纵横向连接, 柱间剪刀撑采用14 #槽钢进行双向连接。钢管柱顶部设H588双拼型钢做为横梁。
3. 2 H588双拼型钢横梁
采用型钢架设在钢管立柱上做横梁, 长12m, 横梁采用588mm双拼H型钢, 墩身每侧设置2排。由横梁将上部结构重量分配到各立柱上, 为确保稳定, 横梁与立柱托帽焊接, 并在托帽设置限位块, 防止型钢横梁横移脱落。
3. 3横向双拼I20b工字钢横梁
H588双拼型钢横梁上设双拼H350型钢调坡墩, 调坡墩上架设双拼I20b工字钢作为横梁, 双拼I20b横梁上设置H350型钢纵向分配梁。
3. 4纵向双拼H350型钢分配梁
在双拼I20b横梁上设置H350型钢纵向分配梁, 分配梁纵向间距为腹板区30cm, 底板区80cm, 然后分配纵梁上面架设10cm × 10cm方木, 间距为10cm, 最后在方木上铺设0#块底模。
3. 5纵向双拼[30槽钢垫梁
翼缘板区采用双拼[30槽钢纵向垫梁, 每侧翼缘板下设置2道, 间距为1. 5m。
3. 6作业平台及人行通道
纵梁及横梁均悬挑出0#段梁底周边外2m左右, 作为作业平台及人行通道, 并在通道上铺设木板, 四周设置护栏杆, 护栏高度为1. 2m。
3. 7支架预压
为保证0#块梁段砼结构的质量, 检验支架的承载稳定性, 在支架搭设完毕后, 在施工0#块梁段前对支架进行预压处理, 已消除支架非弹性变形, 同时取得支架弹性变形和非弹性变形的实际数值, 作为梁体立模的预拱值数据设置的参考。
本工程采用在承台上预埋螺栓用千斤顶和钢绞线反拉预压试验。 纵桥向设4个断面 ( 约间隔5m设1个) , 每个断面设2个测点, 分别设在腹板内侧。对各测量点进行编号, 以便预压时进行对比观测, 控制模板立模标高。0#块临时支墩范围以外每侧梁重为3213KN, 每侧采用4台250T千斤顶分以下几个阶段进行张拉预压, 每个千斤顶分阶段张拉力如下:
0 → 10% ( 80. 3KN ) → 60% ( 482KN ) → 100% ( 803KN ) → 120% ( 964KN)
支架预压前, 应监测记录各监测点的记录值, 每级加载完毕后1h进行支架的变形观测, 加载完毕后6h测量一次变形值。预压荷载分布应与支架施工荷载分布一致, 加载过程中如发现异常情况应立即停止加载, 经查明原因并采取措施保证支架安全后方可继续加载。当相邻两侧监测位移平均值之差不大于2mm时, 方可终止预压卸载。卸载也应分级进行并测量, 对以上测量过程作详细记录。支架卸载6h后, 再次监测记录各监测点的变形量, 完成预压试验。
预压结束后算出支架的非弹性变形及弹性变形值, 再根据施工中的梁段及挂篮自重、预加应力及砼收缩、徐变影响等确定预留拱度值和模板标高。
4支架结构受力检算
4. 1荷载取值
翼缘板砼 (Ⅰ区) 及模板重量由板下支架承担, Ⅱ区顶板、底板及腹板砼及模板重量由底板模板承担, 底板面积按实际底板面积加上腹板垂直投影面积, Ⅲ区顶板砼通过内模由底板模板承担, 支架连接按铰接计算, 荷载按下图0号块截面计算取墩顶以外的最大截面分解。
如图3:
( 1) 新浇混凝土自重荷载q1: 钢筋砼容重 γ = 26k N/m3
( 2) 模板及方木q2 = 1. 0k N/m2
( 3) 施工人员、施工料具荷载按均布施工荷载q3 = 2. 5k N/m2
( 4) 混凝土振捣时产生的荷载q4 = 2k N/m2
( 5) 混凝土振捣时产生的冲击荷载q5 = 2k N/m2
根据《路桥施工计算手册》, 验算强度时, 荷载组合为 ( 1) — ( 5) , 荷载分项系数, 混凝土自重荷载和模板荷载取1. 2, 其余荷载取1. 4; 验算刚度时, 荷载组合为 ( 1) - ( 2) , 荷载分项系数1。
4. 2结构检算
4. 2. 1纵向分配梁H350型钢结构检算
横桥向方木下方为纵梁H350型钢, 间距为腹板区30cm, 底板区80cm布置, 计算模型简化为下图。经查表H350 * 175 * 7 * 11mm容许应[σ0]= 215MPa, 弹性模量E = 2. 1 × 105MPa, I = 13123. 46cm4, W = 749. 91cm3, g = 0. 48KN / m, A = 61. 46cm2。
经计算弯矩, 剪力分配图如下图所示。
4. 2. 2横向双拼I20b工字钢结构检算
纵梁下方设置2道双拼I20b工字钢小横梁, 计算跨径腹板区为0. 6m, 底板区为0. 8m, 计算模型简化为三跨连续梁计算, 经查表I20b工字钢容许应[σ0]= 215MPa, 故横向I20工字钢强度满足要求。
故强度满足要求。
4. 2. 4双拼H588型钢结构检算
双拼H588型钢按照均匀放置进行检算, 计算模型简化为下图模型计算。经查表双拼H588 × 300 × 17 × 11mm型钢容许应[σ0] = 215MPa, 弹性模量E = 2. 1 × 105MPa, I = 2 × 100168. 16cm4, W = 2 × 3407. 08cm3, A = 168. 48cm2, g = 1. 32KN/m。
内力图如下:
5结束语
新建西成客运专线南郑特大桥跨宝汉高速公路连续梁0#段采用钢管支架支撑并通过精心设计、精细管理, 施工中支架稳定, 未出现安全及质量问题, 体现了钢管支撑承载力大、变形小、安全性能高的优点。 工程质量验收达设计及规范要求, 为今后相类工程施工积累了经验。
摘要：进行连续梁0#段施工时, 支架方案的设计不仅要考虑其本身的承载力、稳定性和刚度, 还得考虑施工便利性及施工人员安全。而采用钢管柱支撑为满足上述要求的优选方案。该文结合了西成客专南郑特大桥跨宝汉高速公路连续梁0#段的施工实例, 详细介绍了该方面的关键施工技术及设计检算方法。
关键词：南郑特大桥,0#段钢管柱支架施工技术受力检算
参考文献
[1]1《建筑结构荷载规范》, (GB 50009-2001) .
[2]《钢结构设计规范》, (GB 50017-2003) .
[3]《木结构设计规范》, (GB J5-88) .
钢管支架法设计 第7篇
当前,随着城市建设的发展,建筑物在满足其使用功能的同时,人们更追求建筑的构造创新,以期凸显更加强烈的视觉效果。因此,一些结构复杂、造型独特的新建筑不断涌现,对施工形成较大的难度。例如,一些高层建筑物采取类似四合院的设计,中间为净空,顶部为混凝土楼盖,不仅达到通风采光的效果,还加强了建筑物的视觉效果。
此类结构支模的特点是跨度大、高度超高、高宽比大、施工荷载大、施工工艺要求高、施工难度大,因此为了做到技术先进、经济合理、保证质量、确保安全,完善超高净空混凝土结构施工方法,具有非常重要的现实意义。
2 工程概况
广西昭平综合写字楼工程项目位于广西贺州市昭平县江滨新区,地下1层,地上16层,建筑占地面积为7 100 m2,总建筑面积为62 205 m2,建筑高度为64.55 m,框架结构。
其中,两翼结构有一个中庭,中庭概况如下:中庭顶板即屋面位于第16层5～2/8轴交H～1/P轴,1/32～36轴交H～1/P轴楼板,混凝土板厚120mm,主要梁截面为250mm800mm、300 mm850 mm,中庭净空梁跨度为11.3 m,层高3.8m。由于中庭从第1层到15层均无楼板,净空为57.8 m。
3 支撑方案的选择
中庭屋顶为超高且大跨度的混凝土构筑物,屋顶下部高达57 m净空,因此工程模板支撑体系属高大支模体系。梁截面与跨度较大,施工不安全因素多,模板支架在满足安全的同时,必须达到较好的经济性,施工难度较大。施工如此跨度大、高净空的混凝土构件在广西尚属罕见,无施工先例可参照。
如果按常规采用扣件式钢管满堂脚手架平台支撑方案,搭设的支架高度为57.8 m,搭设耗用钢管数量大,搭设工期长,无法满足成本和工期的要求;且其高宽比过大,无法保证其稳定性;而采用桁架型钢钢管组合模板体系方案,虽然使用钢管较少,安装方便,节省工期,但是桁架制作难度大,焊接量大,起吊安装难,不宜拆除。经最后研究决定采用型钢钢丝绳钢管组合模板体系(简称钢拉索组合支架)支撑方案,避免了上述2种方案的缺点,同时具有制作、安装方便,自重较轻,整体性好,省时、省工、省料等优点,是最佳方案。
4 型钢拉索组合支架体系支模设计
(1)型钢钢丝绳钢管组合模板体系,首先在14层处架设“工”字钢,“工”字钢架设在14层(层高3.8 m)梁上,并使之固定,然后在15层两边结构梁预埋钢丝绳拉环,利用拉环使“工”字钢拉钢丝绳拉结,形成支座。最后利用“工”字钢梁作为模板加承重基础,上搭设钢管立杆,形成模板支撑体系。组合体系搭设示意图如图1所示;“工”字钢梁铺设布置图如图2所示。
(2)“工”字钢采用18#“工”字钢,横向间距为1 m。字钢单根长度模数为9 m,对“工”字钢采取钢板连接焊接接长。两固定边锚固长度为1 m,前后设置卡环。
(3)“工”字钢安装后,铺设脚手板,辅以安全网,形成操作平台。进行钢丝绳及钢管立杆的操作施工。
(4)钢丝绳采用直径为18.5 mm钢丝绳,受力钢丝绳采用安全系数为10进行验算,与“工”字钢拉结采用套接方式。
(5)拆除型钢采用塔吊拖动拆解法,即利用屋盖通风口,与室内葫芦进行拖动拆除。
5 施工方法
5.1 施工准备
(1)编制施工方案,依据《建筑结构荷载规范》(GB50009)、《钢结构设计规范》(GB50017)、《混凝土结构设计规范》(GB50010)、《钢管扣件式脚手架规范》(JGJ130)、《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162)等相关规范编制施工方案,确定工程结构类型、施工荷载,预埋件的埋设楼层、位置及“工”字钢或型钢、钢丝绳的型号、规格、钢管支撑搭设高度,形成计算书。施工方案完成后必须经过专家论证,形成专家论证意见,按意见对施工方案进行修改和完善。
(2)工种准备:木工、架子工、电工、焊拱工、机修工等。
(3)技术准备:由项目技术负责人向全体操作人员进行安全技术交底。安全技术交底内容针对模板支架专项施工方案,交底的重点为钢梁与钢丝绳搭设、钢管支架的构造措施和安全注意事项。安全技术交底应形成书面记录,交底方和全体被交底人员应在交底文件上签字确认,准备好工具及模板、方料等相关材料。
5.2 施工顺序
选用型钢拉索组合支架,还需要从型钢安装、钢丝绳安装、上部施工3个阶段进行严格控制(如图3所示)。
根据施工型钢拉索组合支架特点,制订了实施方案工艺流程图(如图4所示),并确定逻辑关系。
5.3 施工控制要点
5.3.1“工”字钢安装及控制
5.3.1.1材质选择
(1)经过对多家型钢厂家的对比,决定采购大型钢厂“柳钢”生产的型钢,选用符合国标型号为18#“工”字钢,以保证其力学性能。
(2)安排质检员对进场“工”字钢进行检查。要求“工”字钢外观、尺寸等符合规范要求。材料出厂及检测资料齐全。
5.3.1.2“工”字钢焊接控制
(1)焊接工人需持证上岗,并具有5年以上焊接工作经验,要求工人对“工”字钢试焊,焊接质量达到要求后方可施工其他“工”字钢。
(2)对焊接制定专项技术交底,交底中确定“工”字钢与钢丝绳的连接位置,钢板焊接于四面满焊,焊接质量应满足要求。焊接后每根都要进行检查,保证“工”字钢搭接后达到安装模数,满足受力要求。
5.3.1.3“工”字钢挠度控制
(1)施工第14层时,预埋2道“工”字钢固定卡环,卡环预埋间距均匀,按“工”字钢间距为1 m,进行预埋。“工”字钢安装至卡环内,用木楔塞满卡环与“工”字钢间隙。
(2)在拉结钢丝绳前先搭设两步支撑架,使“工”字钢产生一定的预压力,用手提葫芦拉结使钢丝绳与“工”字钢进行有效拉结,产生一定的预应力,预拉力值以“工”字钢水平度偏差为1 cm以内为宜。
5.3.2 钢丝绳安装控制
(1)拉索材料选用直径为18.5 mm的钢丝绳,受力钢丝绳采用安全系数为10进行验算,并对钢丝绳进行复核,尺寸符合要求,无滑丝等缺陷。
(2)拉环预埋置边梁钢筋下,位置间距均匀一致,拉环采用φ25 mm钢筋,受力端达到设计要求。
(3)安排固定2名工人拉结钢丝绳,使用手持葫芦拉结,保证所有钢丝绳与“工”字钢连接受力基本一致。
(4)与“工”字钢连接时,先检查底部钢板焊接位置。焊缝均匀,无夹渣、咬肉、裂纹等缺陷,再进行钢丝绳套接。钢丝绳的拉结钢板连接图如图5所示;钢丝绳的拉结钢板套接图如图6所示。
5.3.3 上部体系施工
5.3.3. 1 起拱及混凝土浇筑
(1)上部模板支撑,使用PKPM施工软件计算好加荷载后的“工“字钢挠度值,大梁部位按3/1 000加“工“字钢预沉值起拱(中部梁起拱35 mm)。
(2)“工”字钢上部按立杆位置焊接短钢筋头,钢管支撑立杆落在“工”字钢梁上钢筋头处。
(3)浇筑混凝土时,对结构层混凝土主梁浇筑截面一半施工,待混凝土达到一定强度(24 h后),再对上部进行浇筑。
5.3.3. 2 施工监测
(1)混凝土浇筑前,在墙柱用标出参照点,利用水准仪在满堂架钢管上画出水平标高。
(2)同一高度的测量点。取3根“工”字钢,每根“工”字钢设置5个点。
(3)分6个施工阶段进行监测,安装完平台,拉钢丝绳后、上完钢管支架,楼板钢筋绑扎完、混凝土浇筑一半、浇筑完毕后各进行一次监测。
6 施工效果
超高大跨度型钢钢丝绳组合模板支架体系成功地使用在项目施工中,施工过程中通过对混凝土的观测检查,没有发生安全事故;拆模后砼观感好,平整度偏差为6 mm,保证了施工质量和施工安全。
超高大跨度型钢钢丝绳组合模板支架体系施工比传统落地架施工方法减少钢管周转30t,人工工时减少200个,节约总成本48万元。大大减少了施工成本。在工期方面,本工程“工”字钢安装工期为3d,钢丝绳拉结工期为3d,上部架体搭设工期为8 d,模板、钢筋工期为5 d,浇筑混凝土工期为1d,总工期为20d。保证了结构顺利封顶。
7 结语
传统的模板支撑体系固然有其显著的优越性,但通过创新和对体系整体受力的考虑,就能找出适合项目的合理搭设方法,达到安全、高质量、经济的目标。为类似超高大跨度混凝土结构提供了施工质量、安全、进度、成本等方面可以参考的数据,起到了良好的示范作用,并可在类似工程中广泛应用。
摘要：文章论述了某工程超高大跨度型钢钢丝绳钢管组合模板钢管支架体系的设计与实施,即利用型钢搭建承重模板支撑基础平台、钢丝绳拉结型钢梁的组合的支模施工方法,解决了模板支撑系统受高空、大跨度条件的影响和一般落地支架高宽比过大的问题,大大降低了施工安全风险,保证了施工工期,取得了显著的经济效益。
