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        跨路現(xiàn)澆連續(xù)梁支架體系受力分析

        2021-09-23 19:32:04王大偉
        交通科技與管理 2021年22期
        關(guān)鍵詞:受力分析支架

        王大偉

        摘 要:本文通過合肥市某市政道跨路立交橋現(xiàn)澆連續(xù)梁支架體系的受力分析,總結(jié)出了跨路現(xiàn)澆梁施工支架一般設(shè)置形式,以及支架體系受力計(jì)算的方法和步驟。

        關(guān)鍵詞:跨路;現(xiàn)澆梁;支架;受力分析

        0 引言

        當(dāng)前我國城市化進(jìn)程發(fā)展迅速,城市人口的急劇增加使汽車日益增多,平面交叉道口通行效率低,造成車輛擁堵。需要通過修建立交橋形成多層次立體的道路布局,以提高車速和通過能力,保證交通的暢通。市政立交橋跨路多采用現(xiàn)澆混凝土連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)形式,施工過程中支架體系的安全、經(jīng)濟(jì)是一個(gè)重要問題,本文以合肥市某市政道跨路立交橋現(xiàn)澆連續(xù)梁為例,對(duì)支架體系的受力進(jìn)行分析。

        1 工程概況

        某市政道路跨線橋總長416 m,其中主跨為(30+40+

        30)m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。橋面寬度15.6 m,雙向四車道設(shè)計(jì),采用單箱雙室結(jié)構(gòu),梁高2.2 m,C50混凝土1 080 m3。

        2 支架體系的組成

        本方案采用滿堂紅支架作為主要受力結(jié)構(gòu),支架體系自下而上依次為混凝土基礎(chǔ)、方木墊板、碗扣支架、縱橫向方木、竹膠板底模等組成。將現(xiàn)澆梁投影區(qū)域內(nèi)的地面整平壓實(shí),壓實(shí)度需達(dá)到85%以上,地基承載力需達(dá)到150 kPa。然后澆筑10 cm厚的C20混凝土基礎(chǔ),澆筑過程中嚴(yán)格控制混凝土硬化面的平整度。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到2 MPa后在上部進(jìn)行支架搭設(shè)作業(yè)。按照碗扣支架布置間距用墨線彈出方木墊板擺放位置,方木(10*10 cm)橫橋向擺放,間距為60 cm。頂托上方布設(shè)縱向方木(10*10 cm),方木縱向跨度為60 cm,縱向方木上方布設(shè)橫向方木(10*10 cm),橫向方木的縱向間距為30 cm,方木橫向跨度為60 cm和90 cm兩種規(guī)格。橫向方木上部鋪設(shè)18 mm厚的竹膠板作為現(xiàn)澆梁的底模,竹膠板跨度為30 cm。側(cè)模板采用廠家定制鋼模板。

        3 支架體系受力分析

        3.1 荷載計(jì)算

        主跨(30+40+30)m現(xiàn)澆箱梁混凝土共計(jì)1 080 m3,偏安全考慮,以全部重量作用于底板上計(jì)算單位面積荷載:

        (1)箱梁自身荷載q1=1 080×26÷(9.72×100)=28.89 kPa

        根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》混凝土豎向荷載還包括以下幾個(gè)部分:

        (2)模板:q2=250 kg/m2=2.5 kPa (內(nèi)模和支架采用250 kg/m2 )

        (3)人群機(jī)具:q3=150 kg/m2=1.5 kPa

        (4)傾倒混凝土沖擊荷載:q4=2.0 kPa

        (5)振搗混凝土產(chǎn)生的荷載:q5=2.0 kPa

        計(jì)算荷載采用如下荷載組合:Q=1.2×(q1+q2)+1.4×

        (q3+q4+q5)=45.37 kPa

        3.2 支架體系強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性檢算

        3.2.1 底模檢算

        箱梁底板采用18 mm厚竹膠板,竹膠板下層為橫向方木(10 cm×10 cm),間距為30 cm。 根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》查得,竹膠板的力學(xué)指標(biāo)取值如下:容許應(yīng)力[σ]

        =12.5 MPa;彈性模量E=1.0×104 MPa。取1 m寬竹膠板進(jìn)行受力計(jì)算,截面幾何特性計(jì)算結(jié)果如下:W=bh2/6=1 000

        ×182/6 =54 000 mm3=54 cm3;I=bh3/12=1 000×183/12 = 486 000 mm4= 48.6 cm4。竹膠板按跨度為30 cm的簡支梁進(jìn)行計(jì)算。

        (1)強(qiáng)度計(jì)算。Q=45.37 kPa,轉(zhuǎn)化為順橋向的線荷載,按照底板竹膠板平均承載:q=45.37×1=45.37 kN/m。根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》查得:Mmax=ql2/8= 45.37×0.32/8=

        0.51 kN·m;σmax=Mmax/W=0.51×103/54×10-6=9.44 MPa<

        [σ]=12.5 MPa,滿足要求。

        (2)剛度驗(yàn)算。根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》查得:fmax=0.677qL4/100EI=0.51 mm< L /400=0.75 mm ,滿足要求。

        3.2.2 橫向方木(10×10)檢算

        竹膠板底部使用方木作為橫肋把荷載傳遞給支架頂部的縱向梁。根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》查得,木材的力學(xué)指標(biāo)取下值(按照紅松順紋計(jì)算):[σ]= 12 MPa;E=1.1×

        104 MPa。

        方木選用截面尺寸為10×10 cm的紅松,截面幾何特性計(jì)算結(jié)果如下:W=bh2/6=10×102/6=166.7 cm3;I=bh3/12=

        10×103/12=833.3 cm4。

        根據(jù)橫梁的排布形式,小方木按照承受均布荷載,跨度為0.9 m的簡支梁進(jìn)行計(jì)算。

        (1)強(qiáng)度計(jì)算。轉(zhuǎn)化為小方木線荷載,按照小方木平均承載:q=45.37×0.3=13.61 kN/m,根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》查得:Mmax=q×L2/8=13.61×0.92/8=1.38 kN·m;σmax=

        Mmax/W=8.28MPa<[σ]=12 MPa,滿足要求。

        (2)剛度驗(yàn)算。根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》查得:fmax=5qL4/384EI=1.27 mm

        3.2.3 縱向方木(10×10)檢算

        橫肋把荷載傳遞給支架頂縱梁,支架頂縱梁采用10*10方木結(jié)構(gòu),縱向方木在與橫向方木接觸處承受集中荷載。根據(jù)橫梁、縱梁的排布形式,縱向方木按照跨度0.6 m的簡支梁進(jìn)行計(jì)算,縱梁在支點(diǎn)和跨中承受荷載。

        (1)強(qiáng)度計(jì)算。方木承受集中荷載 P=45.37×0.3×0.6 = 8.17 kN。根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》查得:Mmax = PL/4=8.17×0.6/4=1.23 kN·m;σmax=Mmax/W=7.38 MPa<[σ]=

        12 MPa,滿足要求。

        (2)剛度驗(yàn)算。根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》查得:fmax=PL3/48EI=0.4 mm

        3.2.4 碗扣式鋼管支架受力檢算

        采用Ф48×3.5 mm扣件式鋼管滿堂支架,單根承載力為30 kN。每根立桿實(shí)際承受壓力計(jì)算:按最大間距計(jì)算,鋼管立柱縱向間距為0.6 m,橫向間距為0.9 m。

        (1)N = 45.37×0.6×0.9=24.5 kN <30 kN,強(qiáng)度滿足要求。

        (2)單根鋼管截面面積:A=489 mm2;回旋半徑:I=1.58 cm。

        由于λ= l/i = 120/1.58=76,查表Ф=0.807,N=24.5<[N]= Ф×A×[σ]=0.807×489×205=80.9 kN,穩(wěn)定性滿足要求。

        3.2.5 基底土承載力計(jì)算

        支架下墊10×10 cm長條形木方,應(yīng)力按照45度角向下擴(kuò)散,與地面接觸面積為:S=0.3×0.9 m=0.27 m2。 每根立桿荷載:N=24.5 kN,要求支架下地基承載力σ=N/ S=24.5/0.27=

        90.74 kPa。施工方案的地基處理滿足要求。由于腹板下承重較大,為保證安全起見,對(duì)腹板下支架進(jìn)行加密處理,間距為60*60 cm。

        4 結(jié)語

        當(dāng)今社會(huì),交通建設(shè)高速發(fā)展,路網(wǎng)越來越密集,立體交通工程中難免會(huì)遇到跨路現(xiàn)澆施工的情況,碗扣支架支撐體系是現(xiàn)澆梁施工中常用的簡單實(shí)用的支架形式。對(duì)支架體系強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行精確受力的檢算,確定各個(gè)組成構(gòu)件的力學(xué)性能,才能搭設(shè)出經(jīng)濟(jì)合理的支架,才能保證施工過程中的安全和質(zhì)量。本文對(duì)現(xiàn)澆梁施工碗扣支架支撐體系的受力檢算有較強(qiáng)的指導(dǎo)性。

        參考文獻(xiàn):

        [1]高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S].鐵建設(shè)【2010】214號(hào).

        [2]建筑施工手冊(cè)[S].中國建筑工業(yè)出版社,2003.

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