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        鐵路客?,F(xiàn)澆連續(xù)梁碗扣滿堂支架的設(shè)計(jì)及檢算

        2014-04-16 02:35:38趙振華ZHAOZhenhua
        價(jià)值工程 2014年11期
        關(guān)鍵詞:方木滿堂立桿

        趙振華 ZHAO Zhen-hua

        (中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司,太原 030032)

        (CR 17BG NO.1 Engineering Co.,Ltd.,Taiyuan 030032,China)

        鐵路客專現(xiàn)澆連續(xù)梁碗扣滿堂支架的設(shè)計(jì)及檢算

        趙振華 ZHAO Zhen-hua

        (中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司,太原 030032)

        (CR 17BG NO.1 Engineering Co.,Ltd.,Taiyuan 030032,China)

        本文詳細(xì)介紹成渝客運(yùn)專線梁灘河特大橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁現(xiàn)澆施工中碗扣滿堂支架的設(shè)計(jì)及檢算,為類似工程施工提供參考。

        連續(xù)梁;滿堂支架;設(shè)計(jì);檢算

        1 工程概況

        中鐵十七局集團(tuán)成渝客專CYSG-6標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部一分部工程范圍內(nèi)梁灘河特大橋按行車速度350km/h客運(yùn)專線、橋面鋪設(shè)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道設(shè)計(jì),采用球型鋼支座。橋位處地震動(dòng)峰值加速度為0.05g,地震反應(yīng)譜特征周期為 0.35s。其中65#墩~72#墩采用(32+5×32.7+32)m連續(xù)梁結(jié)構(gòu),72#墩~75#墩采用(32+32.7+32)m連續(xù)梁結(jié)構(gòu),均采用碗扣式滿堂支架整體澆筑施工。

        梁體構(gòu)造均為單箱單室、等高度、變截面箱梁,梁高3m,底板、腹板、頂板最大厚度均為60cm。7跨變寬連續(xù)梁箱梁頂板寬6~9m,底寬3.1~6.1m;3跨變寬連續(xù)梁箱梁頂板寬9~11.4m,底寬6.1~7.1m;單線連續(xù)梁梁體箱梁頂板寬599cm,底寬340cm。

        梁體混凝土等級(jí)為C55,封錨采用強(qiáng)度等級(jí)為C55的收縮補(bǔ)償混凝土,后澆部分防護(hù)墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。

        2 碗扣式滿堂支架設(shè)計(jì)

        碗扣式滿堂支架體系由支架基礎(chǔ)、Φ48×3.5mm碗扣立桿、橫桿、斜撐桿、可調(diào)節(jié)頂托、底墊木、橫向分配梁、方木縱向分配梁等組成;模板系統(tǒng)由側(cè)模、底模、內(nèi)模、端模等組成。

        模板:內(nèi)外模均采用2cm厚竹膠板,背楞采用10cm×10cm方木或10cm×15cm方木,10cm×10cm方木間距為40cm,10cm×15cm方木間距為60cm;

        橫向分配梁:I12cm工字鋼布置在支架頂托上,間距60cm;

        縱向分配梁:15cm×15cm方木布置在橫向分配梁上,間距40cm;

        內(nèi)模支架:扣件式鋼管支架,橫向間距90cm,縱向間距60cm,步距90cm;

        基礎(chǔ):15cm×15cm方木橫向布置+處理地基。

        力學(xué)傳遞程序:現(xiàn)澆箱梁混凝土→底模板→縱向分配梁→橫向分配梁→碗扣式腳手架→15cm×15cm方木→處理地基。

        根據(jù)箱梁施工技術(shù)要求、荷載重量、荷載分布情況、地基承載力情況等技術(shù)指標(biāo),每孔箱梁支架立桿布置:縱橋向間距為60cm,橫橋向間距腹板范圍內(nèi)為60cm,其余為90cm,立桿步距為60cm。支架在橋縱向設(shè)置剪刀撐,支架兩端的縱、橫桿系通過墊木牢固支撐在橋墩上,立桿頂部安裝可調(diào)節(jié)頂托,立桿底部支立在底托上,底托安置在支架基礎(chǔ)上的木墊板上,以確保地基均衡受力。

        圖1 支架布置圖

        3 支架結(jié)構(gòu)檢算

        考慮箱梁施工時(shí)的最大荷載,以右線單線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁腹板厚度最大處箱梁截面為計(jì)算對(duì)象具有代表性,其計(jì)算結(jié)果可作為連續(xù)梁支架計(jì)算的結(jié)果。

        3.1 荷載分析計(jì)算

        3.1.1 箱梁荷載 偏于安全考慮,腹板厚度按照60cm計(jì)算,驗(yàn)算時(shí)假設(shè)60cm范圍內(nèi)混凝土產(chǎn)生的荷載全部由支架承擔(dān),混凝土容重取26kN/m3,超重系數(shù)取1.05,梁高為 3m,所以 q1=26.5kN/m3×3×1.05=83.48kN/m2。

        3.1.2 模板荷載 模板采用2cm厚竹膠板,所以計(jì)算60cm范圍內(nèi)只有底模,模板荷載按q2=0.2kN/m2計(jì)算。

        3.1.3 施工荷載 因施工時(shí)面積分布廣,需要人員及機(jī)械設(shè)備不多,取q3=1.0kN/m2(施工中嚴(yán)格控制其載重量)。

        3.1.4 碗扣腳手架及分配梁荷載 取q4=1.5(鋼管)+0.24(I12 工字鋼)+0.4(方木)=2.14kN/m2。

        3.1.5 水平模板的砼振搗荷載 取q5=2kN/m2。

        3.2 滿堂支架受力計(jì)算 Φ48×3.5mm鋼管截面特性見表1。

        表1

        立桿承載性能見表2。

        表2

        3.2.1 腹板位置立桿計(jì)算

        最大分布荷載:q=q1+q2+q3+q4+q5=83.48+0.2+1+2.14+2=88.82kN/m2;

        碗扣立桿分布60cm×60cm,則單根立桿受力為:

        N=0.6×0.6×88.82=31.98kN<[N]=40kN;

        3.2.2 支架立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

        碗扣式滿堂支架是組裝構(gòu)件,一般單根立桿在承載允許范圍內(nèi)就不會(huì)失穩(wěn),為此以軸心受壓的單根立桿進(jìn)行驗(yàn)算:

        長細(xì)比λ=l/i=80/1.58=50.63(立桿步距按頂托調(diào)節(jié)到最大時(shí)80cm計(jì)算);

        由《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》查得軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)ψ=0.849;

        f=N/(ψA)=31.98kN/0.849/(4.89×102)mm2=77.03MPa<[f]=205MPa;

        3.2.3 地基承載力計(jì)算

        地基承載力按照縱向60cm范圍內(nèi)所有荷載平均作用于橫向布置的15cm×15cm底墊木上,箱梁截面按腹板厚60cm、底板厚60cm、頂板厚60cm、頂寬6m、底寬3.1m計(jì)算。

        混凝土產(chǎn)生的壓力為 N1=7.5m2×0.6m×26.5kN/m3×1.05=125.21kN;

        竹膠板模板及方木背楞產(chǎn)生的壓力按N2=10kN計(jì)算;

        碗扣腳手架及分配梁荷載產(chǎn)生的壓力N3=2.14kN/m2×0.6×6=7.7kN;

        施工荷載產(chǎn)生的壓力N4=1kN/m2×0.6×6=3.6kN

        砼振搗荷載產(chǎn)生的壓力N5=2kN/m2×0.6×6=7.2kN;

        地基承載力應(yīng)大于 (N1+N2+N3+N4+N5)/(0.15×6)=171kPa,考慮支架坐落于經(jīng)過處理的地基上,地基承載力滿足要求。

        3.2.4 縱向分配梁方木強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算

        支架中縱向分配梁采用15cm×15cm方木,驗(yàn)算時(shí)按照單跨梁(跨度l=0.6m)計(jì)算。故單根單跨縱向方木受力均布荷載

        q=(q1+q2+q3+q5)×0.4=35.03kN/m;

        最大彎矩:Mmax=ql2/8=35.03×0.62/8=1.58kN·m;

        彎曲強(qiáng)度:σ=Mmax/W=6Mmax/(bh2)=6×1.58/0.153=2.81M Pa<12 MPa(松木容許應(yīng)力)滿足要求;

        最大撓度:fmax=5ql4/(384EI)=5×35.03×0.64/[384×9000×106×(1/12)×0.154]=0.16mm<600/500=1.2mm

        3.2.5 橫向分配梁I12cm工字鋼的強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算

        支架中橫向分配梁采用I12cm工字鋼,驗(yàn)算時(shí)按照單跨梁(跨度l=0.6m)計(jì)算。故最不利荷載為15cm×15cm方木縱向分配梁所傳遞集中力F作用在跨中位置。

        F=N=31.98kN

        最大彎矩:Mmax=Fl/4=31.98×0.6/4=4.80kN·m

        彎曲強(qiáng)度:σ=Mmax/W=4.80kN·m/(77×10-6m3)=62.34MPa<[σ]=205MPa

        最大撓度:fmax=Fl3/48EI=31.98×103N×(0.6m)3/(48×206×109N/m2×488×10-8m4)=0.14mm<[f]=l/250=2.4mm

        3.2.6 橫桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

        橫桿兩端鉸接,正常工作狀態(tài)下水平推力為零,只在施工時(shí)承擔(dān)部分施工荷載及自身重力,此處以0.9米橫向桿進(jìn)行驗(yàn)算。

        q=q人+q自重=1000+38.4×0.9=1035N;

        按橫桿正中受集中荷載這一最不利情況進(jìn)行驗(yàn)算:

        Mmax=Fl/4=1035×0.9/4=0.233kN·m;

        彎曲強(qiáng)度:

        σ=Mmax/W=0.233kN·m/(5.078×10-6m3)=45.88MPa<[σ]=205MPa。

        3.3 計(jì)算結(jié)論 通過對(duì)滿堂式支架的計(jì)算,得出以下結(jié)論:立桿、橫桿的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性滿足要求;基礎(chǔ)承載力滿足要求;分配梁的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性滿足要求。

        綜上所述,連續(xù)梁滿堂支架桿件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均滿足施工要求。

        4 施工注意事項(xiàng)

        4.1 在施工過程中,應(yīng)注意支架的安裝精度,防止出現(xiàn)傾斜和高低不一的情況,保證支架在同一面內(nèi)受力和受力均勻。

        4.2 結(jié)構(gòu)變形有彈性變形和非彈性變形,澆筑前應(yīng)進(jìn)行支架預(yù)壓,盡量減小各類非彈性變形。

        4.3 支架應(yīng)保持整體性和整體穩(wěn)定性,特別是支架高度較高時(shí),應(yīng)加強(qiáng)其整體性和穩(wěn)定性,應(yīng)加寬支架和增加有利于整體性和穩(wěn)定性的桿件。

        5 結(jié)束語

        梁灘河雙線特大橋七跨連續(xù)梁于2013年11月8日順利澆筑完成,為成渝全線首個(gè)七跨一次性澆筑現(xiàn)澆梁,也是最長跨度連續(xù)梁,為全線順利架梁提供了保障,同時(shí)也是碗扣滿堂支架在鐵路客專現(xiàn)澆連續(xù)梁施工的成功應(yīng)用。

        [1]周水興,何兆益,鄒毅松等.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2001.

        [2]杜榮軍.混凝土工程模板與支架技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

        [3]JGJ 130-2011,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].北京:中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.

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        continuous beam;full scaffold;design;test

        趙振華(1982-),男,山西陽泉人,畢業(yè)于石家莊鐵道大學(xué),工程師,工學(xué)學(xué)士,研究方向?yàn)楣こ碳夹g(shù)。

        U415.6

        A

        1006-4311(2014)11-0135-02

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