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        0號塊三角托架施工技術(shù)在大跨徑單箱雙室連續(xù)梁中的應(yīng)用

        2020-03-30 12:44:16張凌云
        工程建設(shè)與設(shè)計 2020年2期
        關(guān)鍵詞:號塊螺紋鋼銷軸

        張凌云

        (中交一公局集團有限公司,北京100024)

        1 工程概況

        官渡黃河大橋主橋跨徑布置為3×(75m+125m×5+75m)連續(xù)現(xiàn)澆梁,連續(xù)箱梁為左右分幅,單幅為單箱雙室箱梁結(jié)構(gòu)。主橋連續(xù)箱梁共1170塊,其中0號塊36塊。0號塊采用三角托架作為模板支撐,即在墩身側(cè)面設(shè)預(yù)埋盒及預(yù)留孔,通過張拉精扎螺紋鋼將三角托架(包括牛腿)錨固在墩身上,在三角托架上鋪設(shè)縱橫向分配梁以支撐0號塊施工。

        2 掛籃0號塊施工方案及對比

        2.1 方案1——0號塊三角托架

        人員配置:共4人。機械配置:630型塔吊1臺。材料比選:一套0號塊三角托架需12片三腳架,12個牛腿。工期對比:托架組裝1d,安裝2d,共3d,一套托架施工周期為60d。

        費用對比:一套托架共重34692.16kg,一月租金為1.5061萬元,綜合考慮1套托架周轉(zhuǎn)時間為2個月,其費用為1.5061萬元/月×2=3.0122萬元;塔吊費用567元/d×3=0.17萬元;人工費150元/d×4d=0.06萬元,合計3.2422萬元。

        2.2 方案2——落地鋼管柱支架

        人員配置:共6人。機械配置:630型塔吊1臺,70t履帶吊1臺,DZ90型振動錘1個。材料比選:630mm鋼管長354.42m,300mm鋼管長112m,[20槽鋼96m,共重50.53t。工期對比:鋼管柱插打1d,平聯(lián)、斜撐、節(jié)點板、加勁肋焊接3d,共計4d,使用周期為60d。

        費用對比:一個0號塊支架需鋼管共重50.53t,一月租金為50.53t×0.13萬元/t=6.5689萬元,綜合考慮1個墩落地支架周轉(zhuǎn)時間為2個月,其費用為13.1378萬元;塔吊費用567元/d×3d=0.17萬元;人工費用150元/d×6d=0.09萬元;履帶吊3000元/d×1d=0.3萬元,合計13.6978萬元。

        經(jīng)過綜合方案比較,從高效、經(jīng)濟、適用的角度采用0號塊三角托架施工技術(shù)。

        3 掛籃0號塊托架施工特點及原理

        3.1 掛籃0號塊三角托架施工特點

        掛籃0號塊三角托架施工特點包括:

        1)構(gòu)件簡單易于拼裝。0號塊三腳架由橫桿、豎桿、斜桿等組成,通過銷軸連接構(gòu)成一片三角托架,三角托架下設(shè)墊梁、牛腿、牛腿預(yù)埋盒支撐于墩身上,每片三腳架通過平聯(lián)、剪刀撐組合成一個整體,只需精軋螺紋鋼上下對拉,即可完成固定。

        2)施工效率高。一套托架由12片三腳架組成,需4名作業(yè)人員、一臺吊車或塔吊,3d即可完成托架安裝。

        3)施工質(zhì)量易于控制。0號塊三角托架下部由墩身牛腿預(yù)埋盒提供支撐,而上部通過精軋螺紋鋼進行對拉,徹底解決了焊接質(zhì)量無法保證的問題,墩身上只有少量預(yù)留孔和預(yù)埋盒,墩身外觀質(zhì)量得以保障。

        4)三角托架預(yù)壓。0號塊三角托架預(yù)壓采用反拉法,即在三角托架頂部設(shè)置反力架,反力架通過精軋鋼與承臺預(yù)埋件連接,通過張拉螺紋鋼的方法,模擬混凝土施工工況時荷載加壓。減少起重設(shè)備的運用,無須裝沙袋或運輸、吊裝石塊,且預(yù)壓效果顯著。

        5)經(jīng)濟效益明顯。0號塊三角托架的應(yīng)用比傳統(tǒng)的鋼管柱搭設(shè)托架施工速度快,效率高,節(jié)約材料用量,減少人員、機械設(shè)備的投入,造價低,安全環(huán)保等優(yōu)點。

        3.2 掛籃0號塊三角托架施工原理

        主橋0號塊采用三角托架作為模板支撐,即在墩身側(cè)面設(shè)預(yù)埋盒及預(yù)留孔,通過張拉精扎螺紋鋼將三角托架(包括牛腿)錨固在墩身上,在三角托架上鋪設(shè)縱橫向分配梁以支撐0號塊施工。

        整個托架一側(cè)采用6片三腳架,每片間通過聯(lián)結(jié)系連接,增強橫向穩(wěn)定,三腳架高度為5m,下部支撐在墩身側(cè)面的牛腿上,且上下分別通過張拉精扎螺紋鋼的方式錨固在墩身側(cè)面。

        三角托架上依次擺放調(diào)節(jié)砂筒(楔形塊)、橫向分配梁(雙拼H500型鋼)和縱向小三腳架;縱向小三腳架頂面高度應(yīng)與箱梁底面縱向線形的變化一致。最后在縱向小三腳架頂面鋪設(shè)底模板。托架安裝采用全自動吊籃,吊籃掛在墩頂臨時固結(jié)的預(yù)埋鋼筋上。在橫向分配梁上三腳架四周設(shè)置操作平臺。

        4 掛籃0號塊三角托架施工工藝

        4.1 工藝流程

        施工準備→墩身預(yù)埋盒、預(yù)留孔埋設(shè)→三角托架拼裝→安裝牛腿穿精扎螺紋鋼對拉→墊梁安裝→三角托架整體吊裝→穿頂部精扎螺紋鋼對拉固定三腳架→安裝砂筒→安裝橫梁→托架預(yù)壓→三角托架交付使用→安裝縱向三腳架→底模安裝。

        4.2 托架結(jié)構(gòu)驗算

        4.2.1 托架結(jié)構(gòu)受力分析

        托架結(jié)構(gòu)受力簡圖和軸力及支點反力如圖1所示。

        圖1 托架結(jié)構(gòu)受力簡圖和軸力及支點反力圖

        4.2.2 托架計算

        根據(jù)受力分析可知,托架結(jié)構(gòu)采用鉸接連接,結(jié)構(gòu)由桿件體系構(gòu)成。托架橫桿為單I56b工字鋼,根據(jù)GB 5007—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》計算如下。

        1)托架橫桿正應(yīng)力驗算:

        式中,σ為正應(yīng)力;N為軸向力;A為截面面積;τ為切應(yīng)力;F為剪切力。

        2)支撐斜桿與豎桿的驗算:根據(jù)受力分析可知支撐斜桿豎桿為受壓構(gòu)件,采用雙拼[40槽鋼組合箱型截面(b類截面),A=150cm2,λx=l0x/ix=0.5m/15.3cm=3.2,λy=l0y/iy=0.5m/2.81cm=18。式中,λ為桿件長細比;l為桿件長度;i為回旋半徑。

        正應(yīng)力驗算:σ=Nmax/A=1122.4/0.976×150=76.7MPa<215MPa。

        3)連接銷軸計算:桿件之間采用φ80mm銷軸連接,故單片三腳架反力按φ80mm的銷軸單面受剪計算,銷軸材質(zhì)為40Cr鋼,根據(jù)受力模型得知三腳架最大軸力為764.96k N,因此,銷軸承受的最大剪力為:N=σA=570×5024=2863.7k N。其安全儲備為:K=2863.7/1294=2.2,符合要求。

        4)銷軸耳板的強度計算:此銷軸耳板厚 30mm,按三角托架的最大軸力 F=1294k N 考慮:P=F/2=1294/2=647k N;σ=1.4[σ]=1.4×210=294MPa;δ=P/Dσ=647/80σ;求得 δ=26mm。

        通過上述計算可知,在銷軸所能承受的最大軸力下銷軸板總厚度δ=26mm<30mm。滿足要求。

        5)錨固精軋螺紋鋼驗算。托架頂端采用φ32mm精軋螺紋鋼進行錨固。普通托架采用上錨固2根φ32mm精軋螺紋鋼,下錨固采用2根φ25mm精軋螺紋鋼。根據(jù)上述受力分析,對精軋螺紋鋼驗算如下:

        根據(jù)受力模型計算得知,上支座處橫向最大反力為417.66k N,則可提供錨固力為:

        支座處:N提供=2A[σ螺紋鋼]=2×3.14×322/4×770×10-3=1237.9k N。其安全儲備為:K=1237.9/417.66=2.96。

        上錨固精扎螺紋鋼錨固在墩身上,以平衡托架產(chǎn)生的水平力,其所受拉應(yīng)力計算:σ=N/A=417.66k N/16084mm2=259.7MPa<770MPa。故滿足安全要求。

        5 掛籃0號塊三角托架施工質(zhì)量控制要點

        掛籃0號塊三角托架施工質(zhì)量控制要點包括以下幾方面:(1)牛腿安裝時與墩身混凝土面緊貼并夾墊土工布;(2)牛腿安裝后應(yīng)用水平尺測平,并保證牛腿標高一致;(3)墊梁安裝前將其內(nèi)部灌注C30混凝土(墊梁內(nèi)部未加加勁板),并在安裝前將鋼墊塊上下平面處混凝土浮漿清理干凈方可使用;(4)托架安裝時應(yīng)保證牛腿與墊梁、墊梁與托架底口緊貼密實,如有空隙應(yīng)用調(diào)平薄鋼板墊平;(5)上口對拉螺紋鋼位置處與墩身緊貼面應(yīng)加墊0.5~1cm鋼板;(6)每一片托架都要用吊錘測定其垂直度,確保托架垂直受力;(7)托架安裝后應(yīng)保證上口精軋螺紋鋼與墩身預(yù)埋鋼管上沿緊貼,與托架螺栓孔下沿緊貼,確保精軋螺紋鋼不受剪力;(8)對拉精軋螺紋鋼安裝時必須上雙螺母并擰緊;(9)托架全部安裝后相鄰墊梁間應(yīng)用槽鋼或角鋼將其焊接連成整體;(10)砂筒砂子烘干,對砂筒進行預(yù)壓;(11)砂筒位置處的雙拼型鋼應(yīng)加焊加勁板[1];(12)托架加固:砂筒與托架、砂筒與橫梁之間進行點焊,確保其穩(wěn)定;底模三角架、橫梁、砂筒、托架之間通過14號槽鋼門式架固定為整體;橫梁與縱梁之間進行焊接;側(cè)模桁架與縱梁之間進行焊接。

        6 結(jié)語

        官渡黃河大橋連續(xù)梁0號塊采用三角托架施工,在實際施工過程中不僅加快了0號塊安裝速度,同時減少了費用的投入,大大提高了施工效率以及減小施工的難度,確保工程可以高效、經(jīng)濟、快速地完成。

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