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现浇箱梁满堂支架的施工及简易受力验算

2014-10-16邓发义

黑龙江交通科技 2014年6期
关键词:方木满堂梁端

邓发义

(贵州路桥集团有限公司)

1 工程概况

贵州省六盘水至镇宁高速公路六枝至镇宁段丁旗互通式立交E匝道跨线桥,桥梁上跨高速公路主线,与主线交角为88.166 1°,中心桩号为EK0+203.477。桥梁上部结构为(22+35+22 m)现浇预应力混凝土连续箱梁,桥梁全长87 m,采用单箱三室结构,桥宽15.5 m。

2 现浇箱梁满堂支架施工要点

(1)地基处理:由于现浇箱梁在施工过程中荷载较大,桥位区地表为粉质粘土,地基承载力较差,不能满足施工要求。因此,在搭设满堂支架前需对地基进行处理,首先把施工区域内地表杂物及腐殖土等清理干净,且采用压路机对原地面进行碾压,再填筑50 cm厚片碎石并碾压密实,并浇筑15 cm厚C20混凝土面层进行硬化及防排水处理。经处理后,地基承载力可以满足箱梁支架要求。

(2)搭设满堂支架:支架采用满布扣件式钢管支架,支架钢管采用Φ48×3.6型。脚手架钢管布置间距按(横向×纵向)跨中为0.7 m×0.8 m,跨端4.2 m长度为0.7 m×0.6 m,翼缘板下为0.9 m×0.8 m,横杆步距为1.2 m。为了确保满堂支架的整体强度、刚度和稳定性,每跨纵横向均每隔3 m分别设置钢管剪刀撑。钢管支架立杆底部采用底托,顶部加顶顶托进行标高调整。顶托上面纵向分布10 cm×15 cm方木,间距60 cm,共计纵向分布方木132道。横向分布10 cm×10 cm方木,间距30 cm一道,主梁下共设置39道,上铺底模采用竹胶板。

3 支架设计与简要受力验算

3.1 荷载计算

(1)钢筋混凝土自重:根据箱梁设计图纸可得出箱梁横断面面积为

钢筋混凝土自重取26 kN/m3,荷载分项系数R=1.2,分别计算跨中和梁端荷载:跨中:P1=13.08×26×1.2=408.1(kN/m)

梁端:P2=24.4×26×1.2=761.28(kN/m)

(2)模板、支架自重(以每延米计算):分项系数R=1.2;外模面积:S=18.54 m2;内模面积:S=16.20 m2。内外模板采用5 cm厚方木和竹胶板组合而成,木材单位重为7.5 kN/m2,将模板自重乘以1.3系数作为模板支架自重:

跨中:P1=1.2×(18.54+16.20)×0.05×7.5×1.3=20.32(kN/m)

梁端:P2=1.2×18.54×0.05×7.5×1.3=10.85(kN/m)

(3)施工人员和施工材料、机具堆放荷载:R=1.4,取P=1.0 kN/m2

(4)倾倒混凝土产生的冲击荷载:R=1.4,取 P=2.0 kN/m2

(5)振捣混凝土产生的荷载:R=1.4,取P=2.0 kN/m2

3.2 支架内力计算

由于箱梁翼缘板的荷载远小于箱梁体的荷载,仅考虑箱梁体段的荷载计算。

跨中P=408.1+20.32+1.4×(1+2+2)×11.5=508.92(kN/m)

梁端P=761.28+10.85+1.4×(1+2+2)×11.5=852.63(kN/m)

(1)立杆强度稳定性验算:普通钢管采用 Φ48×3.6 mm,为Q235轧制钢管,立杆步距h=1.2 m,立杆计算长度为L0=h+2a=1.2+2×0.15=1.5 m。根据规范资料可以查得钢管脚手架的截面特性及相关数据如下。

截面抗弯模量W=5 077 mm3,截面惯性矩I=121900 mm4,截面净面积A=489.3 mm2,截面回转半径i=15.78 mm,每米长质量G=3.84 kg/m,Q235钢材抗压强度f=205 MPa。

容许长细比:[λ]=210

根据本桥箱梁断面图尺寸及支架布置断面进行计算,箱梁主体截面下布置立杆17根,则

跨中:508.92×0.8/17=23.949(kN)

梁端:852.63×0.6/17=30.093(kN)

长细比为:λ =L/i=1 500/15.78=95<[λ]=210,满足要求。

根据长细比可查表得轴心受压构件的稳定系数:φ=0.625

则立杆稳定验算如下

跨中:N/(φA)=23.949×103/(0.625×489.3)=78.31 MPa<205 MPa

梁端:N/(φA)=30.093×103/(0.625×489.3)=98.40 MPa<205 MPa

因此,整体稳定性满足要求。

(2)地基承载力验算(取梁端进行计算):p=N/A≤f

地基处理浇筑C20混凝土强度远大于立杆底所需地基承载力,可视为刚性体。故每根立杆支架底座下混凝土受力。

经处理后,地基承载力可以满足箱梁支架承载力要求。

3.3 支架搭设要求

竖杆要求每根竖直,架立竖杆后及时加纵、横向水平钢管固定,确保满堂支架具有足够的强度、刚度、稳定性。满堂支架搭设完毕后,测量放样,确定每根顶托的高度,保证整个支架的高度一致并满足设计要求。

3.4 铺设底模板

在顶托上面横向分布10 cm×15 cm方木,间距60 cm,纵向分布10 cm×10 cm方木,间距30 cm,上铺1.5 cm厚高强度竹胶板。方木接头相互交错布置,方木之间调整顶托锣杆高度以保证底模线形。底模铺设表面光滑、平整,确保拼缝质量。

3.5 支架预压

(1)预压荷载:为了检查支架的承载力,减少和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量 。在铺设完箱梁底模后,对全桥支架、模板进行预压,预压荷载按箱梁自重荷载的120%考虑。

(2)预压方法:预压采用砂袋预压法,用吊车吊装或人工搬运逐级加载。预压重量按计算预压荷载的20%→50%→100%分三次逐级加载。预压时每跨设3个断面,每个断面底模板上设置3个,支架底基础上设置3个。预压时砂袋个数根据砂袋的重量确定。

(3)预压观测:每级荷载加载前后及每隔2 h对观测点进行观测1次,观测的方法采用水准仪测量,加载后观测3 d,若最后两次沉均<3 mm后,不再观测开始卸载。在预压前、后和预压过程中,用仪器随时观测跨中、1/4梁跨位置的变形,并检查支架各扣件的受力情况。

(4)卸载:当观测到最后两次下沉均<3 mm后,经监理工程师同意后,开始卸载。卸载也采用吊车或人工逐个将砂袋卸下。卸载完成后,观测支架的弹性变形。

(5)支架调整:在支架预压完成后,重新标定桥梁中心轴线,对箱梁的底模板平面位置进行放样。准确确定梁体底模标高后,方可进行现浇箱梁钢筋安装及后续工作施工。

4 结语

通过在施工中不断摸索总结,根据满堂支架的结构及受力特征,分析了满堂支架荷载计算方法以及立杆、纵向方木、横向方木等主要组成构件的验算,逐步实现满堂施工力学计算过程的简单化、标准化和高效率。

[1]中华人民共和国行业推荐性标准.公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011)[S].人民交通出版社,2011.

[2]中国建筑科学研究院,江苏南通二建集团有限公司.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 130-2011)[S].中国建筑工业出版社,2011.

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