葉小斌

(中國(guó)五冶集團(tuán)有限公司第四工程分公司, 四川成都 610000)

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結(jié)構(gòu)臨時(shí)加固技術(shù)
——簡(jiǎn)易施工棧橋midas設(shè)計(jì)與運(yùn)用

葉小斌

(中國(guó)五冶集團(tuán)有限公司第四工程分公司, 四川成都 610000)

【摘要】針對(duì)施工中對(duì)臨時(shí)結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)、適用性的需求，采用midas gen結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件對(duì)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)用型鋼支架等較復(fù)雜的臨時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體建模計(jì)算，文中結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)適用的目的。

【關(guān)鍵詞】Midas;型鋼支架;轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

高層結(jié)構(gòu)施工中，當(dāng)因塔吊起重量不足、構(gòu)件位于塔吊吊裝范圍之外、混凝土無(wú)法泵送至澆筑點(diǎn)而使用其他設(shè)備(如汽車吊、履帶吊、混凝土運(yùn)輸車)在樓面等平臺(tái)上進(jìn)行構(gòu)件吊裝或混凝土運(yùn)輸，使用樓板作為臨時(shí)材料堆場(chǎng)時(shí)，需對(duì)樓面承載能力進(jìn)行驗(yàn)算，若原結(jié)構(gòu)承載能力不滿足施工需要，應(yīng)對(duì)樓面采取相應(yīng)的臨時(shí)加固措施。

臨時(shí)加固設(shè)計(jì)應(yīng)將施工荷載施加到原結(jié)構(gòu)，并對(duì)附加施工荷載后的結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行驗(yàn)算，當(dāng)驗(yàn)算不滿足要求時(shí)需采取臨時(shí)加固措施，加固后的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算。

1對(duì)原結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核

1.1荷載取值

荷載取值包括恒荷載和活荷載取值。恒荷載主要為結(jié)構(gòu)、設(shè)備、材料自重等；活荷載為吊車、運(yùn)輸車在起重和行走時(shí)產(chǎn)生的荷載，或構(gòu)件堆放荷載。不同的設(shè)備荷載形式不同，如汽車吊和運(yùn)輸車的車輪與支腿壓力為集中荷載，履帶吊的履帶壓力為條狀荷載。計(jì)算分析荷載作用工況應(yīng)計(jì)入設(shè)計(jì)操作時(shí)的所有情況。

1.2結(jié)構(gòu)分析與荷載效應(yīng)

結(jié)構(gòu)分析所用的計(jì)算簡(jiǎn)圖包括集合尺寸、邊界條件、荷載與作用、材料性能等，應(yīng)根據(jù)實(shí)際結(jié)果的實(shí)際應(yīng)用情況取值。

1.3結(jié)構(gòu)和構(gòu)件驗(yàn)算

用于施工平臺(tái)的樓面可能為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或者型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的驗(yàn)算有所不同。對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一般應(yīng)包括結(jié)構(gòu)變形、構(gòu)件抗裂性能和構(gòu)件承載力的驗(yàn)算；對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)，一般應(yīng)包括結(jié)構(gòu)變形、構(gòu)件承載力與長(zhǎng)細(xì)比，節(jié)點(diǎn)承載力的驗(yàn)算；對(duì)于組合結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)根據(jù)情況組合上述二者的驗(yàn)算內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)算。

2臨時(shí)加固設(shè)計(jì)

如原結(jié)構(gòu)的受力驗(yàn)算不滿足要求，需根據(jù)情況對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行臨時(shí)加固，加固前必須進(jìn)行臨時(shí)加固設(shè)計(jì)，并通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位審查后方可實(shí)施。通常加固設(shè)計(jì)與實(shí)施應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

(1)采取足夠的穩(wěn)固措施保證在加固、使用和拆除過(guò)程中原結(jié)構(gòu)與加固結(jié)構(gòu)的安全。

(2)對(duì)于加固后的結(jié)構(gòu)體系，必須按上述設(shè)計(jì)過(guò)程重新進(jìn)行分析驗(yàn)算。

(3)對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固有時(shí)會(huì)改變?cè)Y(jié)構(gòu)體系中部分構(gòu)件的受力方式，如鋼筋混凝土梁反向受彎，應(yīng)采取措施防止其發(fā)生開(kāi)裂并盡量避免較大反向彎矩的產(chǎn)生。

3常用加固方法

樓層作為施工吊裝、運(yùn)輸或構(gòu)架儲(chǔ)存平臺(tái)時(shí)，常采用加強(qiáng)模板腳手架法、型鋼架加固法、增加轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)加固法以及原混凝土結(jié)構(gòu)加固等4種方法。

本文運(yùn)用midas有限元分析軟件對(duì)增加轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)加固法進(jìn)行分析驗(yàn)算。

4轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)——臨時(shí)棧橋的設(shè)計(jì)校驗(yàn)

4.1概述

目前國(guó)內(nèi)施工中自制的臨時(shí)施工棧橋已是一項(xiàng)成熟的經(jīng)驗(yàn)，且大多數(shù)是跨度小、重量輕、結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單的片式棧橋。該棧橋結(jié)構(gòu)合理、移動(dòng)方便。結(jié)合本工程民用建筑地下室頂板平臺(tái)實(shí)際施工的需要，擬制作簡(jiǎn)易片式棧橋：棧橋由轉(zhuǎn)換主梁和兩片梁板組成，轉(zhuǎn)換主梁為熱軋H型鋼H502×465×20×25，長(zhǎng)度按8m考慮，兩端通過(guò)后植埋板鉸接固定于原結(jié)構(gòu)柱頂；每片梁板由4根40b工字鋼焊接而成，工字鋼長(zhǎng)度根據(jù)柱距而定(此次按7.8m考慮)，間距均為300mm，所以單片梁板的寬度為900+144=1 044mm，以保證車輛輪胎行駛寬度。為避免棧橋在集中汽車荷載作用下局部失穩(wěn)，間隔1.0m設(shè)置橫向連系梁，采用HW175型鋼。同時(shí)工字鋼頂部用D22螺紋鋼筋連成整體，縱向間距100mm，以提高棧橋結(jié)構(gòu)平面內(nèi)、外強(qiáng)度和剛度?？v向兩端連接在轉(zhuǎn)換主梁上，兩片梁板橫向間距根據(jù)車輪輪距布置(圖1)。

圖1　棧橋簡(jiǎn)圖

4.2棧橋的設(shè)計(jì)計(jì)算

4.2.1棧橋通行車輛

通過(guò)棧橋主要施工機(jī)械為ZLC50裝載機(jī)、混凝土運(yùn)輸車等，本計(jì)算以通過(guò)的混凝土運(yùn)輸車作為臨時(shí)施工棧橋驗(yàn)算荷載，且計(jì)算時(shí)臨時(shí)棧橋只承載一輛70t的汽車。70t混凝土運(yùn)輸車技術(shù)參數(shù)見(jiàn)圖2。

圖2　70 t運(yùn)輸車技術(shù)參數(shù)

4.2.2棧橋midas civil建模

本次計(jì)算主要考慮棧橋的變形和應(yīng)力分析，考慮縱橫連系梁之間的受力協(xié)同作用。

(1)選取材料為鋼材-GB(S)-Grade3，為H502×465×20×25、40b工字鋼及HW175型鋼，材質(zhì)選取GB03(S)-Q345，鋼筋為二級(jí)鋼，建立轉(zhuǎn)換主梁為H502×465×20×25、縱梁為40b工字鋼，連系梁為HW175，縱梁頂面為D22螺紋鋼。模型建立見(jiàn)圖3。

圖3　模型建立

(2)荷載加載

①定義車道(圖4)。

圖4　定義車道

②輸入車輛荷載(圖5)。

圖5　輸入車輛荷載

4.2.3查看結(jié)果

運(yùn)行分析，查看反力、位移、內(nèi)力和應(yīng)力簡(jiǎn)圖(圖6)。

(a)反力

(b)位移

(c)內(nèi)力

(d)應(yīng)力圖6　計(jì)算結(jié)果

5總結(jié)

通過(guò)midas civil模型的簡(jiǎn)單計(jì)算，可得出以下結(jié)論：

(1)設(shè)計(jì)7.8 m片式簡(jiǎn)易棧橋可滿足施工要求，計(jì)算時(shí)按汽車行駛荷載考慮，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況。

(2)midas civil強(qiáng)度及剛度計(jì)算可直觀查看整片棧橋中的應(yīng)力大小分布情況，有利于后期進(jìn)行加固焊接位置的確定。

(3)工程實(shí)際運(yùn)用該棧橋，到施工結(jié)束都沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)棧橋失穩(wěn)的情況，故計(jì)算是可靠的。

【中圖分類號(hào)】TU744

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2015-12-09