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        鋼管柱貝雷架模板支撐體系在撫順甲邦大橋施工中的應(yīng)用

        2018-11-01 01:51:08李猛中國電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司天津300384
        中國房地產(chǎn)業(yè) 2018年20期
        關(guān)鍵詞:砂箱貝雷貝雷梁

        文/李猛 中國電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司 天津 300384

        1、工程概況

        甲邦大橋位于撫順市東洲區(qū)石化新城境內(nèi)的渾河城市段上游,是大伙房水庫下游的第2座跨河大橋,是撫順石化新城基礎(chǔ)設(shè)施項目的控制性工程。橋梁全長510m(跨度組成為(北引橋)4*35m+(主橋)150m+80m+(南引橋)4*35m),橋面寬40m,設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為城市主干路I級,設(shè)計行車速度60km/h,橋梁建筑面積2.04萬㎡。

        河岸與河漫灘呈緩坡狀,高差在4~5m,地貌由河床、河漫灘和兩側(cè)的一級沉積階地組成,主河道位于擬建橋的中部,現(xiàn)水面寬度約230m,水深0.5~1.5m。

        根據(jù)項目總體要求,結(jié)合施工環(huán)境和當(dāng)?shù)刭Y源情況,本項目橋梁施工時采用了鋼管柱貝雷架作為模板支撐體系進(jìn)行梁體現(xiàn)澆并取得了較好的工程效益。本文對主要工序設(shè)計進(jìn)行闡述和總結(jié)。

        2、支撐體系設(shè)計驗算

        根據(jù)設(shè)計圖紙及相關(guān)規(guī)程、規(guī)范,對整個支撐體系進(jìn)行設(shè)計及驗算,主要進(jìn)行翼緣板、底板、腹板下貝雷梁上I14工字鋼驗算、翼緣板、腹板、底板下部貝雷梁檢算、貝雷梁下橫梁驗算及鋼管柱受力計算等主要受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算。本文主要對貝雷梁、鋼管柱受力情況進(jìn)行分析。

        2.1 腹板、底板下部貝雷梁檢算

        (1)荷載計算

        ③每米荷載重量:

        ④施工材料具運輸、堆放荷載

        ⑤傾倒混時產(chǎn)生的沖擊荷載取2KN/m2:

        ⑥振搗砼產(chǎn)生的荷載取2KN/ m2:

        取最不利組合計:恒載取1.2倍安全系數(shù),活載取1.4倍安全系數(shù),考慮最不利情況為混凝土全部澆筑完畢的情況:

        腹板底板下設(shè)置7組貝雷梁(雙排單層)承重,則每組貝雷梁承受線荷載:

        (2)強(qiáng)度計算

        ①跨中的貝雷梁受力最大,最大彎矩為:

        經(jīng)查,單層雙排珩片的幾何特性:

        單層雙排珩片容許內(nèi)力:

        符合要求

        ②最大剪力為:

        符合要求。

        如果考慮各片貝雷梁不均勻受力及梁體變截面處受力情況,也具有較大的安全度。因此,貝雷梁滿足強(qiáng)度要求。

        (3)撓度計算

        滿足要求

        2.2 鋼管立柱受力檢算

        立柱采用Ф630mm×8mm的鋼管柱,立柱布置為4×4.5m+3×5.0m,按最大高度為6m,鋼管立柱按兩端鉸接的受壓構(gòu)件計算,計算按照橫聯(lián)長度l=6m計算;

        (1)軸心受壓單根立柱穩(wěn)定性驗算

        單根鋼管柱受力最大軸力為:

        φ630×8mm的普通焊管鋼管支墩的容許荷載計算

        φ630×8mm的普通焊管立桿截面幾何特性

        鋼管的回轉(zhuǎn)半徑為:

        式中:D—鋼管外徑,d—鋼管內(nèi)徑

        鋼管支架立桿按軸心受壓進(jìn)行強(qiáng)度計算

        支架系統(tǒng)取1.5倍的安全系數(shù),所以鋼管支架立桿按軸心受壓容許承載力:

        (2)組合風(fēng)荷載時單根立柱穩(wěn)定性驗算

        ①風(fēng)荷載對立柱產(chǎn)生彎矩按下式計算

        式中: Mw單根立柱彎矩(KN·m); α立柱跨距(m); l0立柱計算長度(m); Wk風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(KN/m2);

        式中: μz風(fēng)壓高度變化系數(shù),按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,查表為2.09;μs風(fēng)荷載體型系數(shù),取0.8;Wo基本風(fēng)壓(KN/m2),查表得0.45 KN/m2。則:

        ②單根立柱軸向力按下式計算

        式中:NG1——結(jié)構(gòu)+模板支架自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力(kN/m2);

        NG2——工字鋼橫梁自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力(kN/m2);

        ③立柱壓彎強(qiáng)度按下式計算

        式中:β ——有效彎矩系數(shù),采用1.0;

        W——立柱截面模量;

        NE——歐拉臨界力,

        (E為彈性模量, 為壓桿長細(xì)比)。

        滿足要求。

        3、主要項目施工方案

        3.1 支架基礎(chǔ)處理施工

        鋼管柱基礎(chǔ)采用7.0×2.0×0.5m的C25鋼筋砼基礎(chǔ),基礎(chǔ)底部鋪設(shè)一層Φ16鋼筋網(wǎng),間距布置為20×20cm?;A(chǔ)頂預(yù)埋厚10mm的環(huán)形鋼板,與鋼管柱連接。

        施工時,先把原地面的軟泥和粘土清理干凈,然后采用機(jī)械開挖使得基礎(chǔ)嵌入中風(fēng)化巖內(nèi)。

        3.2 支架安裝

        (1)鋼管柱安裝

        鋼管立柱采用直徑Φ630mm鋼管,壁厚8mm,裝配式結(jié)構(gòu)。鋼管立柱頂設(shè)置可調(diào)高度的砂箱,便于支架和模板的拆除。為了確保鋼管立柱的穩(wěn)定,相鄰鋼管立柱間用12#槽鋼兩端鉸接連接。立柱頂部支承分配梁,下部支承在鋼筋砼基礎(chǔ)上。為減小砂箱底部鋼板變形,在鋼管立柱端部內(nèi)設(shè)井字型支撐。

        鋼管柱布置設(shè)計縱橋向鋼管柱中心間距最大為8.32m,墩兩側(cè)各設(shè)置1排鋼管柱(鋼管柱中心距離墩身中心線為1.7m),每排有8根鋼管立柱,橫向間距為2×4.5m+3×5.0m+2×4.5m。鋼管柱安裝過程中必須保證垂直度,以免使鋼管柱形成偏心彎矩。

        (2)分配橫梁安裝

        分配梁起著將結(jié)構(gòu)荷載、支架荷載和施工荷載分配到鋼管立柱上同時受力的作用。分配梁采用2根I45b工字鋼并排布置在支柱頂部,并在兩工字鋼拼縫處點焊連接,支點及梁體變截面處采用12mm厚鋼板進(jìn)行加肋,同時在型鋼上焊接擋塊防止貝雷梁移動。

        (3)砂箱安裝

        砂箱高300mm,采用直徑為φ300mm、壁厚為10mm的鋼管制作,在砂箱內(nèi)裝上充足干燥、清潔無異物的砂子,放置壁厚10mm的φ260mm、內(nèi)澆筑30cm C30鋼筋砼鋼管,砂箱可調(diào)高度不超過20cm。落模時,松掉靠近鋼管砂箱底部的螺栓掏出砂子,使工字鋼及貝雷梁下落,拆除梁模。在安裝砂箱時注意防雨水進(jìn)入砂箱內(nèi)。

        (4)貝雷梁結(jié)構(gòu)布置與安裝

        采用當(dāng)?shù)剌^為常見的軍用321型貝雷架,此種拱架是由標(biāo)準(zhǔn)階段、拱頂段、拱腳段和連接桿等以鋼銷或螺栓連接而成。

        ①主梁由單層雙排貝雷梁組成,用于承受制梁時的荷載,完成連續(xù)梁的澆筑。每組貝雷梁間采用90cm支撐架連接,加強(qiáng)自身抗扭能力;鋼管立柱支撐處的貝雷梁豎桿用[10槽鋼加強(qiáng)貝雷梁抗剪力;為了加強(qiáng)貝雷架整體剛度,縱向布設(shè)橫橋向貝雷梁每隔3m采用[10槽鋼上下橫聯(lián),U形卡卡緊槽鋼與貝雷片桿件,使各組貝雷梁連成一體。

        ②現(xiàn)澆連續(xù)梁貝雷支架采用13組雙排單層不加強(qiáng)貝雷片,貝雷梁橫向布置間距為:

        ③單片貝雷片長3m、高1.5m,貝雷片之間用貝雷銷連接。翼緣下布置6組,底板、腹板下布置7組。

        現(xiàn)澆梁端頭為變截面,重量漸增,為保證端頭貝雷梁具有足夠的強(qiáng)度,在端頭每片貝雷片的立桿左右綁焊[10槽鋼。

        為防止貝雷架從分配梁上滑下,進(jìn)而方便后續(xù)施工,故在每排貝雷架端頭多加長一節(jié)貝雷片。

        (5)墩身處縱梁設(shè)置

        墩頂采用10×10cm方木支撐底模。由于橫橋向墩柱之間板肋屬于圓弧結(jié)構(gòu),因此緊靠墩柱的一組貝雷梁需由此斷開,為加強(qiáng)貝雷架整體剛度,先采用2根I45b工字鋼分別焊接固定在墩身兩側(cè)鋼管柱上的分配橫梁上,然后焊接40#槽鋼充作支撐縱梁。

        (6)梁底橫梁安裝

        貝雷梁上鋪設(shè)I14工字鋼作橫梁,梁端頭漸變段中到中間距為40cm,其余部位為75cm,橫梁上直接鋪設(shè)底模。

        3.3 支架預(yù)壓

        為保證箱梁砼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,鋼管柱、貝雷架搭設(shè)完畢鋪設(shè)底模板后必須進(jìn)行預(yù)壓處理,以消除鋼管柱、貝雷架和模板的非彈性變形,同時取得支架彈性變形的實際數(shù)值,作為梁體立模的預(yù)拱值數(shù)據(jù)設(shè)置的參考。

        預(yù)壓方法依據(jù)箱梁砼重量分布情況,在搭好的貝雷支架上堆放與梁跨荷載等重的預(yù)壓袋,預(yù)壓荷載系數(shù)取1.3倍。

        支架上部貝雷梁共布置88個變形觀測點,用水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測:在支架上布設(shè)11排,每排布設(shè)8個點,按規(guī)范進(jìn)行監(jiān)測。

        3.4 支座安裝

        (1)在安裝支架前,對墩臺的中心線、高程進(jìn)行復(fù)測,檢查螺栓孔的位置,對有問題的及時處理。

        (2)安裝支座前先對混凝土墊石鑿毛濕潤,然后將支座吊裝就位,再用鋼楔調(diào)整支座標(biāo)高。調(diào)整好標(biāo)高后,用支座專用灌漿劑填滿搗實,錨固螺栓孔內(nèi)的灌漿劑也同樣搗固密實。

        (3)梁內(nèi)支座鋼板與支座同時安裝,并將四角的緊固螺栓擰緊,確保底模與支座不漏漿。

        (4)為確保支座的正確安裝就位,制梁前,采用全站儀在支承墊石上放出每個支座縱、橫向支承中心線。

        3.5 模板工程

        (1)箱梁底模

        為保證箱梁外觀及施工質(zhì)量,決定箱梁底模采用定做的鋼模板,鋼板厚度6mm。定做模板二套(2×50m)進(jìn)行周轉(zhuǎn)使用。

        (2)箱梁端模

        端模采用18mm厚光面竹膠板拼裝,上面根據(jù)每塊節(jié)段處鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道打孔,設(shè)豎向方木固定。施工過程中,對每個預(yù)應(yīng)力預(yù)留孔位進(jìn)行編號,便于下節(jié)段現(xiàn)澆施工中快速準(zhǔn)確定位。

        (3)箱梁內(nèi)模

        內(nèi)模采用18mm厚的木工板和10*10cm方木在模板加工廠分節(jié)段制作,通過吊車拼裝完成。內(nèi)模制作時,內(nèi)楞方木間距要求控制在30cm以內(nèi),確保內(nèi)模具有足夠的強(qiáng)度。

        (4)箱梁側(cè)模

        箱梁側(cè)模板及翼緣板采用定型鋼模板,安裝前由測量組每隔2m放出安裝邊線,然后由操作工人在現(xiàn)場技術(shù)員的指導(dǎo)下彈出安裝墨線,將制作的定型鋼模板按照設(shè)計安裝方式安裝就位,并采用成型支架進(jìn)行加固。

        (5)模板拆除

        梁體砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度60%后開始對箱梁側(cè)模、內(nèi)模進(jìn)行拆除,梁體砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度90%后開始進(jìn)行張拉作業(yè),預(yù)應(yīng)力體系張拉完成后,再進(jìn)行底模板及支架拆除作業(yè)。

        模板拆除作業(yè)時應(yīng)注意混凝土芯部與表層、箱內(nèi)與箱外、表層溫度與環(huán)境溫度之差均不大于15℃,且能保證構(gòu)件棱角完整時方可拆除模板,氣溫急劇變化時不宜進(jìn)行拆模作業(yè)。

        模板拆卸次序如下:

        1)堵頭板拆卸:混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后方可拆除,在拆卸過程中要注意保護(hù)不損壞鋼絞線。拆除后,將混凝土表面鑿毛。

        2)外側(cè)模拆卸:松開模板間連接螺栓,采用吊車分塊進(jìn)行拆除;在脫模過程中嚴(yán)格防止損壞混凝土。

        3)內(nèi)模拆卸:內(nèi)模變截面模板均由木工板拼合而成,面板和腳手架拆散后從洞口抽出。

        4)底模拆卸:整聯(lián)連續(xù)梁施工完成后,砂箱放砂,靠模板自重脫模。

        3.6 鋼筋加工及安裝施工

        所有鋼筋的加工、安裝和質(zhì)量驗收等均嚴(yán)格按照施工設(shè)計圖紙以及《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/TF50-2011)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

        鋼筋在加工廠加工成半成品后由載重汽車運至施工現(xiàn)場,然后由汽車吊吊至施工作業(yè)面,按操作規(guī)程進(jìn)行鋼筋制安。

        3.7 預(yù)應(yīng)力筋制作、安裝、張拉和灌漿封錨施工

        縱向預(yù)應(yīng)力鋼束采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa 的高強(qiáng)低松弛鋼絞線,公稱直徑15.24mm,其技術(shù)條件應(yīng)符合ASTM A416-97的規(guī)定。管道形成采用塑料波紋管。錨具采用OVM圓塔形錨具及其它同類產(chǎn)品,張拉設(shè)備采用與錨具配套的機(jī)具設(shè)備。

        橫向預(yù)應(yīng)力鋼束管道形成采用72×23mm扁形塑料波紋管。錨具體系采用BM15-4扁形錨具。

        鋼絞線、鋼筋、錨具(含連接器)、波紋管及張拉用千斤頂、電動油泵及壓力表等需委托有相應(yīng)資質(zhì)的檢查單位定期進(jìn)行檢驗及校驗,檢驗合格后方可使用。

        張拉鋼束在梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值的90%后進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備使用前應(yīng)先委托外單位校定,測定千斤頂、油表線性回歸方程,根據(jù)千斤頂?shù)膹埨τ嬎愠鰤毫Ρ碜x數(shù)。各節(jié)段先張拉橫向束再縱向束,預(yù)施應(yīng)力采用雙控措施,預(yù)施應(yīng)力值以油壓表讀數(shù)為主,以預(yù)應(yīng)力筋伸長值進(jìn)行校核。

        壓漿結(jié)束后,應(yīng)及時對需封錨的錨具進(jìn)行封閉。應(yīng)先將錨具清洗干凈并對梁體混凝土鑿毛。利用錨墊板上安裝螺栓孔,擰入帶彎鉤螺栓,封錨鋼筋應(yīng)與之綁扎形成鋼筋骨架。

        3.8 箱梁砼澆筑和養(yǎng)護(hù)

        梁部主體采用C50砼,各種原材料水泥、粉煤灰、外加劑、砂子、石子均為當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn),經(jīng)過檢驗都滿足要求。

        混凝土的澆筑采用連續(xù)整體澆筑。澆筑時采用水平分層的方法。水平分層厚度不大于30cm,先后兩層混凝土得間隔時間不超過混凝土初凝時間。澆筑的總原則為:先底板兩側(cè),底板中間、再腹板、最后頂板,從兩端到中間,分層澆筑混凝土。

        結(jié)語:

        在橋梁施工中,采用鋼管柱和貝雷片做模板支撐體系,施工速度快、節(jié)省投資,經(jīng)濟(jì)效益明顯。

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