【摘要】現(xiàn)澆箱梁支架方案必須對使用的材料進(jìn)行安全方面的驗算,尤其是市場上使用的碗口支架桿件壁厚參差不齊,運用所學(xué)的知識對到場的材料進(jìn)行驗算,掌控實際的結(jié)構(gòu)受力情況更為現(xiàn)實意義,從而使支架體系安全處于可控狀態(tài)。
【關(guān)鍵詞】碗口支架立桿間距;強(qiáng)度;剛度;穩(wěn)定性;地基承載力;抗風(fēng)載整體穩(wěn)定性
1、概述
主線高架橋采用現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)形式,主線第五十三聯(lián)至五十九聯(lián),跨徑組合為3×30m。均為3跨預(yù)應(yīng)力混凝土等截面單箱六室連續(xù)箱梁,箱梁梁高均為2.0m,各聯(lián)箱梁在中墩頂處設(shè)置厚度為2.5m的中橫梁,端橫梁設(shè)置厚度為2.2m,考慮曲線影響各跨中跨中均設(shè)置厚度為0.3m的橫隔板。箱梁橫斷面采用單箱六室結(jié)構(gòu),頂板寬33.5m,底板寬24.5m,橋面板懸臂長3.52m,懸臂根部至底板邊緣水平距離為0.98m,懸臂板端部厚度為20cm,根部厚度為60cm。箱梁頂板厚度為25cm。底板厚度22cm,腹板厚度變化過渡長度為6.0m,腹板厚度由跨中段45cm漸變至兩端的90cm,底板厚度變化過渡長度為6.0m,底板厚度由跨中22cm漸變至兩端50cm。
2、支架體系
滿堂式碗扣支架體系由支架基礎(chǔ)(厚30cm灰土,10cm砼面層)、Φ48×3.5mm碗扣立桿、橫桿、斜撐桿、可調(diào)節(jié)頂托、底托、10cm×10cm方木,底板、翼緣板下采用[12.6型鋼做橫向分配梁,邊腹板外側(cè)下采用10cm×10cm方木做底層分配梁。模板采用1.5cm竹膠板。具體布置如下:
1)縱向方木布置間距:
(a)腹板下方木間距0.2米。(b)橫梁下方木間距 0.2米。
(c)箱室下方木間距0.3米。 (d)翼緣板下方木間距0.3米。
2)碗扣支架立桿布置間距(縱距×橫距):
(a)端橫梁范圍布置間距:0.6×0.6米。(b)橫膈板范圍布置間距:0.9×0.3米。
(c)腹板范圍布置間距:0.9×0.3米。(d)箱室、翼緣板范圍布置間距:0.9×0.9米。
3、驗算
3.1荷載作用標(biāo)準(zhǔn)值及組成
3.2支架體系受力計算
3.2.1面板驗算
面板采用15mm厚的竹膠板,其下用10cm×10cm的方木作為小肋,腹板下中心間距取20cm,在端橫梁處均加密為20cm,空箱及翼板下中心間距取30cm,邊腹板外側(cè)豎肋方木中心間距取30cm。15mm厚竹膠板抗彎強(qiáng)度設(shè)計值[σ]=35MPa,彈性模量為E=9898MPa=9898N/mm2。按《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》附表A.5查得。
荷載組成(2.0m梁高段):
箱室模板(跨徑,間距,強(qiáng)度計算荷載,剛度計算荷載):0.3m;1m;32.1 kN/m;21.5 kN/m。
翼緣板模(跨徑,間距,強(qiáng)度計算荷載,剛度計算荷載):0.3;1m;27.4kN/m;17.6 kN/m。
腹板模板(跨徑,間距,強(qiáng)度計算荷載,剛度計算荷載):0.2m;1m;71.1kN/;54 kN/m。
橫梁模板(跨徑,間距,強(qiáng)度計算荷載,剛度計算荷載):0.2m;1m;71.1kN/m;54kN/m。
根據(jù)荷載組成結(jié)果,0.2m跨徑模板按照線荷載較大的2.0m梁高腹板及橫梁線荷載進(jìn)行驗算,0.3m跨徑模板按照線荷載較大的2.0m梁高箱室線荷載進(jìn)行驗算
3.2.1.1 0.2m跨徑模板驗算
3.2.1.2 0.3m跨徑模板驗算(計算方法同于3.2.1.1)
3.2.2方木驗算
竹膠板底部采用10cm×10cm方木,縱向間距空箱及翼緣板下為30cm,在橫梁及腹板處加密為20cm。按三跨連續(xù)梁計算。根據(jù)《簡明施工計算手冊》查的,木材的力學(xué)指標(biāo)取下值(按照紅松順紋計算):[σ]=13MPa,[τ]=1.4MPa,
荷載組成(2.0m梁高段):
箱室方木(跨徑,間距,強(qiáng)度計算荷載,剛度計算荷載):0.9m;0.3m;9.63 kN/m;6.45 kN/m。
翼緣方木(跨徑,間距,強(qiáng)度計算荷載,剛度計算荷載):0.9m;0.3m;8.22kN/m;5.28 kN/m。
腹板方木(跨徑,間距,強(qiáng)度計算荷載,剛度計算荷載):0.9m;0.2m;14.22kN/m;10.8 kN/m。
橫梁方木(跨徑,間距,強(qiáng)度計算荷載,剛度計算荷載):0.6m;0.2m;14.22kN/m;10.8kN/m。
根據(jù)荷載組成結(jié)果,0.6m跨徑與0.9m跨徑方木最大線荷載相同,即驗算0.9m跨徑方木即可,按照線荷載較大的2.0m梁高腹板線荷載進(jìn)行驗算
3.2.3橫橋向[12.6型鋼驗算
3.2.3.1 0.9m跨徑橫橋向[12.6型鋼驗算
3.2.3.2 0.6m跨徑橫橋向[12.6型鋼驗算(計算方法同于3.2.3.1)
3.2.3.3 0.3m跨徑橫橋向[12.6型鋼驗算(計算方法同于3.2.3.1)
3.2.4外側(cè)腹板支架驗算
3.2.4.1荷載標(biāo)準(zhǔn)值
新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力計算,查《簡明施工計算手冊》得
3.2.4.2側(cè)模板驗算
面板采用15mm厚的竹膠板,其下縱向布置10cm×10cm的方木作為小肋,箱室及橫梁段間距均取30cm。15mm厚竹膠板抗彎強(qiáng)度設(shè)計值[σ]=35MPa,彈性模量為E=9898MPa=9898N/mm2。按《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》附表A.5查得。
荷載組成:
箱室側(cè)模板(跨徑,間距,強(qiáng)度計算荷載,剛度計算荷載):0.3m;1m;49.28 kN/m;36.4 kN/m。
橫梁側(cè)模板(跨徑,間距,強(qiáng)度計算荷載,剛度計算荷載):0.3m;1m;49.28 kN/m;36.4 kN/m。
3.2.4.2.1 0.2m跨徑模板驗算(計算方法同于3.2.1.1)
3.2.4.2.2 縱向方木小楞驗算(計算方法同于3.2.2)
3.2.4.2.3 豎向方木驗算(計算方法同于3.2.2)
3.2.4.2.4 斜腹板支撐鋼管驗算
斜撐鋼管采用Φ48×3.5mm鋼管,豎向布置間距為60cm,縱向布置間距與對應(yīng)立桿相同,并與立桿用扣件連接。
荷載組成:
箱室段(斜撐網(wǎng)格尺寸,斜撐荷載):0.6×0.9m;26.61 kN。
橫梁段(斜撐網(wǎng)格尺寸,斜撐荷載):0.6×0.6m;17.74 kN。
Nmax=26.61kN
根據(jù)直角扣件和旋轉(zhuǎn)扣件的扣件抗滑移承載力設(shè)計值,每個扣件承載力為8KN ,現(xiàn)場實施時按照φ48*3.5斜撐鋼管安裝4個扣件,乘0.9的折減系數(shù)為4*8*0.9=28.8,單根鋼管承受荷載26.61KN <28.8KN驗算滿足要求。
3.2.5立桿驗算
荷載組成(2.0m梁高段):
箱室段(立桿網(wǎng)格尺寸,立桿荷載):0.9×0.9m;26.0 kN。
翼緣板段(立桿網(wǎng)格尺寸,立桿荷載):0.9×0.9m;22.19kN。
腹板段(立桿網(wǎng)格尺寸,立桿荷載):0.9×0.3m;19.20 kN
橫梁段(立桿網(wǎng)格尺寸,立桿荷載):0.6×0.6m;25.60 kN
Nmax=26.00kN
按Φ48×2.5mm鋼管驗算:
鋼管計算采用外徑48mm,壁厚2.5mm,截面特性,A=3.574㎝2,慣性矩I=9.276cm4,回轉(zhuǎn)半徑i=1.611cm
根據(jù)《建筑施工碗扣式支架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ166-2008 第5.6.3條規(guī)定:
L0=h+2a
h為橫桿步距,a為立桿伸出頂層水平桿長度,取30cm
L0=h+2a=1.2+0.3×2=1.8m
鋼管長細(xì)比λ=L0/i=180/1.611=111.7<[λ]=230取λ=112;
軸心受壓桿件,查附錄E,可知穩(wěn)定系數(shù)φ=0.502
滿足要求。
3.3地基承載力驗算
箱梁地基處理方法:將表層松散回填土挖出翻曬,回填碾壓,平整,然后在處理的回填土上分層碾壓鋪筑30cm厚6%灰土?;滋幚砥秸?,鋪裝10cm厚C20混凝土。
分別對混凝土硬化層抗壓強(qiáng)度驗算,石灰土頂層,石灰土底層抗壓強(qiáng)度驗算。(石灰土頂層允許值,參考值400KPa,石灰土底層允許值,參考值100KPa)
3.4抗風(fēng)載整體穩(wěn)定性驗算
風(fēng)荷載轉(zhuǎn)化為節(jié)點荷載參考《腳手架結(jié)構(gòu)計算及安全梁體及圍擋風(fēng)荷載計算
Wk=0.7μz·μs·ω0
式中:Wk—風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(KN/m2);
μz—風(fēng)壓高度變化系數(shù),查《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ166-2008)附錄D,按照B類地區(qū),參考10m高度約為1.0
μs—風(fēng)荷載體型系數(shù),查《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ166-2008)P12頁4.3.2第一條, 。當(dāng) 為密目式安全網(wǎng)擋風(fēng)系數(shù),取0.8; ;當(dāng) 為實體,取1.0;
ω0—基本風(fēng)壓值,查找《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)附錄E-5標(biāo),參考本地區(qū),取50年重現(xiàn)期,取值0.45kN/m2
梁體風(fēng)荷載
圍擋風(fēng)荷載
技術(shù)》第四節(jié)模板支撐架的設(shè)計及計算:
W1=(Wk梁+Wk圍)·S格·γ
S格=1.2×0.9㎡,支架步距1.2m,縱向間距0.9m;
γ=1.4,可變荷載安全系數(shù)。
W1=(0.41+0.33)*1.2*0.9*1.4=1.12KN
依據(jù)力的平行四邊形關(guān)系,Wv=120/90×W1=120/90*1.12=1.49 KN
Wx= =(0.9^2+1.2^2)^0.5/0.9*1.12=1.87KN
根據(jù)現(xiàn)場實際檢驗,支架鋼管壁厚以2.5mm計算,i=(D^2+d^2)^0.5/4
=(48^2+43^2)^0.5/4=16.11mm,A=(D^2-d^2)π/ 4=(48^2-43^2)*3.14/4=357.2mm2。
斜桿強(qiáng)度計算:
斜桿長細(xì)比: =120/1.611=74.5<[λ]=250,查《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》附錄E:Q235A鋼管軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)得φ=0.752
斜桿承載力:Nx=φ·A·f=0.752×357.2×205=55066N=55KN> Wx,采用旋轉(zhuǎn)扣件連接斜桿,其承載力為8 KN> Wx,故滿足要求。
四、結(jié)語
現(xiàn)澆箱梁的滿堂支架專項方案必須經(jīng)過專家論證評審,經(jīng)修改完善后實施。市場上的碗口桿件的壁厚往往達(dá)不到規(guī)范要求,在此情況下更需要工程技術(shù)人員對進(jìn)場的桿件的承受力(安全狀態(tài)的臨界值)需重新驗算,使安全處于可控狀態(tài)。施工前特別需要對進(jìn)場的材料尺寸、規(guī)格進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致地檢查,同時應(yīng)對施工班組進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底。
作者簡介:盧兵 1974年12月,大專,工程師
電子郵箱:lubin_1974@163.com