标准段碗扣式支架施工方案引桥第五联word资料35页Word格式文档下载.docx
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3.2.5铺纵向槽钢、横向方木
在顶托调整好后铺设纵向126×
53mm槽钢,铺设时注意使其两纵向槽钢接头处于U型上托座上(防止出现“探头”木),接着按30cm或20cm间距铺设横向9×
9cm方木
3.2.6设置剪刀撑
支架每隔四排设一横向剪刀撑,纵向剪刀撑沿横向每隔四排设一纵向剪刀撑。
剪刀撑采用D48普通钢管,且在钢管连接处用两个钢管扣件锁固。
剪刀撑按规范连续设置,确保支架整体稳定。
3.2.7预压和沉降观测
⑴为保证箱梁砼结构的质量,钢管脚手架支撑搭设完毕铺设底模板后必须进行预压处理,以消除支架、支撑方木的非弹性变形和地基的压缩沉降影响,同时取得支架弹性变形的实际数值,作为梁体立模的抛高预拱值数据设置的参考。
在施工箱梁前需进行支架预压,预压前将全部碗扣用铁锤打紧。
预压方法依据箱梁砼重量分布情况,在搭好的支架上的堆放与梁跨荷载等重的砂袋(梁跨荷载统一考虑安全系数为1.2),预压时间视支架地面沉降量定,支架日沉降量不得大于2.0毫米(不含测量误差),支架变形稳定后不小于6小时,且梁跨预压时间不少于三天。
预压前一定要仔细检查支架各节是否连接牢固可靠,沉降观测点是否布置。
预压的荷载根据箱梁自重、模板荷载、施工荷载(含施工人员、各类机具等)及充分考虑施工过程中不可预见的荷载等,合理确定压载总重量。
采用堆载的方法均布的压于支架上,并设观测点进行观测。
支架及底模完工后,采用汽车吊吊重,按照箱梁设计重量分配预压荷载,并按计算出的总荷载的120%进行超载预压。
[2]沉降观测
预压前在每跨台墩之间的支架上及相应支架底部布设5组观测点,每组3个点,距墩3
或台3m-4m处布设一组,1/4跨径及1/2跨径布设一组(布置详细情况见图1-1)。
观测分五个阶段:
预压加载前、50%荷载、80%荷载和120%荷载、卸载后。
预压时逐日对其进行沉降观测,做好记录,每个观测阶段要观测至少2次,直至最后的平均沉降值&
lt;
2mm并满足24小时以上时方可卸载。
荷载的持荷时间应不少于1昼夜,如此一方面收集支架、地基的变形数据,观察地基的承载力是否满足要求,另一方面可减少或消除支架的构造变形,以保证浇出的梁身不发生过大的挠度变形和开裂。
模板标高调整完毕后,由于砂袋采用堆放,在底板上方无法设置观测点,故观测点设置在底模下的方木上。
预压时按照观测阶段和观测时间测设各观测点标高,采用钢尺和DS2水准仪测设各观测点标高,并记录在册(记录表见附表1)。
预压时主要观测的数据有:
地基沉降、顶板沉降、支架沉降;
卸载后顶板可恢复量。
沉降稳定卸载后算出地面沉降、支架的弹性和非弹性变形数值。
根据各点对应的弹性变形数值及设计预拱度调整模板的高程。
观测过程中如发现基础沉降明显、基础开裂、局部位置和支架变形过大现象,应立即停止加载并卸载,及时查找原因,采取补救措施。
4
观测点布置图(图1-1)
[3]预压砂袋布置
以40米跨为例计算说明:
1、根据箱梁自重、模板荷载、施工荷载(含施工人员、各类机具等)及充分考虑施工过程中不可预见的荷载等,合理确定压载总重量。
具体如下:
①、箱梁自重
通过计算,箱梁混凝土方量555m3、取2.4t/m3,箱梁混凝土自重为1332t;
钢筋及钢绞线自重为131t,总合计为:
1463t。
一侧翼缘板的方量为[(0.2+0.5)/2]*3.00*40=42m3,
则一侧翼缘板混凝土自重为42*2.4=100.8t;
钢筋及钢绞线自重为6t,总合计为:
106.8t。
②、模板荷载
总模板自重(含内模、侧模及支架)以砼自重的5%计,则模板自重为1332*5%=67t。
其中一侧翼缘板的模板(含侧模及支架)自重为106.8*5%=5.34t。
③、施工不可预见荷载
施工时不可遇见荷载取混凝土自重的5%,即箱梁总的不可预见荷载为67t。
通过以上计算知,一片梁支架承受的总荷载为1597t,支架预压施工时,预压一侧翼缘板总重量为117.48t,预压底板总重量为1479.52t;
施工时,超压按1.2的系数考虑,故一侧翼缘板总重量为140.98t,底板总重量为1775.42t。
2、预压实施方案:
①采用沙袋预压:
每袋砂袋体积:
1.2m×
0.8m=1.15m3
5
每袋砂袋重量:
1.15m3×
1.45T/m3=1.67T
每跨所需砂袋数:
(104.98*2+1775.42)T÷
1.67T=1189袋
②砂袋布置按断面划分:
两侧模共用砂袋256袋;
底模共用砂袋933袋。
③砂袋在支架与底模上纵向分布:
32排砂袋,则每排为37袋砂袋。
砂袋横桥向分布:
底板横桥向摆四层,下两层每层摆10袋砂袋,第三层摆6袋砂袋,分散布置在三个腹板顶部,第四层摆5袋砂袋,同样分散布置在四个腹板顶部;
翼缘板摆两层,第一层摆2袋,第二层摆1袋靠近翼缘板根部,如图1。
3.2.8铺设底模、侧模、翼板
根据中心线(由立柱中心取出)铺设箱梁底板(δ=15mm的竹胶板)。
待底板调后用全站仪放出底板两侧的边线,钉侧模和翼板。
3.2.9预拱度计算与设置
6
跨中预拱度:
δ=δ1+δ2+δ3+δ4+δ5
其中,δ1为支架卸载后由上部构筑自重及活载一半产生的挠度;
δ2为支架在荷载作用下的弹性压缩;
δ3为支架在荷载作用下的非弹性压缩;
δ4为支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷;
δ5为由混凝土收缩、温度变化引起的挠度。
预拱度值按设计要求留设,如设计无明确预拱度值时,可根据以往工作经验预拱度值
δ=取3cm,并按二次抛物线分配:
4δ?
x?
(L?
x)L2
式中,δx—距左支点x的预拱度值;
x—距左支点的距离;
L—跨长。
四、支架、模板计算
4.1支架、模板方案
4.1.1模板
箱梁底模、侧模和内膜均采用δ=15mm的竹胶板。
竹胶板容许应力[σ0]=70MPa,弹性
模量E=6×
103MPa。
4.1.2纵、横向方木
纵向采用12.6#普通槽钢,布置间距均为60cm。
12.6#槽钢截面特性查基本资料表4—47知其:
A=15.7cm2I=391cm4W=62.1cm3
E=2.06×
105Mpa[σ]=145Mpa[τ]=85Mpa
横向方木采用A-1东北落叶松,顺纹弯矩为14.5MPa,截面尺寸为9×
9或cm。
截面参数和材料力学性能指标:
W=bh2/6=90×
902/6=1.215×
105mm3
I=bh3/12=90×
903/12=5.468×
106mm3
考虑到现场材料不同批,为安全起见,方木的力学性能指标按《公路桥涵钢结构及7
木结构设计规范》(JTJ025-86)中的A-3类木材,顺纹弯矩为12.0MPa,并按湿材乘0.9的折减系数取值,则[σ0]=12×
0.9=10.8MPa,E=9×
103×
0.9=8.1×
103MPa,容重6KN/m3。
纵向槽钢或横向方木布置:
纵向槽钢间距一般为90cm,在腹板和端、中横隔梁下为60cm。
横向方木间距一般为30cm,在腹板和端、中横隔梁下为20cm。
4.1.3支架
采用碗扣支架,碗扣支架钢管为υ48、t=3.5mm,材质为A3钢,轴向容许应力[σ0]=140
MPa。
详细数据可查表1。
表1碗扣支架钢管截面特性
碗扣支架立、横杆布置:
立杆纵、横向间距为90cm,在腹板、端、中横隔梁下为60cm。
横杆除腹板、端、中横隔梁下为60cm外,其余横杆步距为120cm。
支连接杆和竖向剪刀撑(具体布置见标准段箱梁碗扣支架布置图)。
4.2支架计算
4.2.1荷载计算
①碗口式支架钢管自重,可按表1查取。
②钢筋砼容重按26kN/m3计算,则
腹板和端、中横隔梁为2.804m:
26×
2.804=72.9KPa
箱梁底、顶板厚度均为25cm:
(0.25+0.25)=13KPa
翼缘板根部厚度50cm:
0.5=13KPa
③模板自重(含内模、侧模及支架)以砼自重的5%计,则:
8
72.9×
0.05=3.65KPa
13×
0.05=0.65KPa
④施工人员、施工料具堆放、运输荷载:
2.5kPa
⑤倾倒混凝土时产生的冲击荷载:
2.0kPa
⑥振捣混凝土产生的荷载:
2.0kPa
荷载组合
计算强度:
q=1.2×
(②+③)+1.4×
(④+⑤+⑥)
计算刚度:
(②+③)
4.2.2腹板和端、中横隔梁下方支架检算
4.2.2.1腹板和端、中横隔梁(2.804米厚)下方支架检算
(1)底模检算
底模采用δ=15mm的竹胶板,直接搁置于间距L=20cm的9×
9cm横向方木上,按连续梁考虑,取单位长度(1.0米)板宽进行计算。
说明:
一般取0.05m板宽,按计算跨径0.20m连续梁计算,另取1.5kN集中荷载计算跨中弯距进行校核,为了计算方便和安全起见,此处取1.0m板宽进行计算,以下计算同。
荷载组合:
q=1.2×
(72.9+3.65)+1.4×
(2.5+2.0+2.0)=100.96kN/m
竹胶板(δ=15mm)截面参数及材料力学性能指标:
W=bh2/6=1000×
152/6=3.75×
104mm3
I=bh3/12=1000×
153/12=2.8125×
承载力检算:
强度:
9
Mmax=ql2/10=100.96×
0.152/10=0.227KN·
m
σmax=Mmax/W=0.227×
106/3.75×
104=6.05MPa<[σ0]=70MPa合格
刚度:
荷载:
(72.9+3.65)=91.86kN/m
f=ql4/(150EI)=91.86×
1504/(150×
6×
2.8125×
105)=0.184mm<[f0]=150/400=0.375mm合格
(2)横向方木检算
横向方木搁置于间距60cm的纵向槽钢上,横向方木规格为90mm×
90mm,横向方木亦按连续梁考虑。
q1=(1.2×
(2.5+2.0+2.0))×
0.20+6×
0.09×
0.09=20.24kN/m
承载力计算:
强度:
Mmax=q1l2/10=20.24×
0.62/10=0.729KN·
σmax=Mmax/W=0.729×
106/1.215×
105=6MPa<[σ0]=10.8MPa合格
刚度:
(72.9+3.65)×
0.20=18.37kN/m
f=ql4/(150EI)=18.37×
6004/(150×
8.1×
5.468×
106)=0.358mm<[f0]=600/400=1.5mm合格
(3)纵向槽钢检算
纵向槽钢规格为126×
53mm,腹板和端、中横隔梁下立杆纵向间距为60cm。
纵向槽钢按简支梁考虑,计算跨径为60cm。
荷载组合:
10
横向方木所传递给纵向槽钢的集中力为:
箱底:
P=20.24×
0.6=12.144kN
纵向槽钢自重:
g=0.123kN/m
力学模式:
承载力计算:
按最大正应力布载模式计算:
支座反力R=(12.144×
3+0.123×
0.6)/2=18.253KN
最大跨中弯距Mmax=18.253×
0.3-0.123×
0.32/2-12.144×
0.2=3.027KN.m
σmax=Mmax/W=3.027×
103/62.1×
10-6=48.7MPa<[σ0]=145MPa合格
按最大支座反力布载模式计算:
集中荷载:
P=12.144×
4-1.4×
(2.5+2.0+2.0)×
0.6=43.116kN
F=Pl3/(48EI)+5ql4/(384EI)=43.116×
0.63/(48×
2.06×
1011×
391×
10-8)+5×
0.123×
0.64/(384×
10-8)=0.24mm<[f0]=600/400=1.5mm合格
(4)支架立杆计算
11
箱梁腹板及横梁下支架为60cm×
60cm设置,根据网格划分,每根立杆为四个网格共用,对每个网格的承载贡献为1/4,固每根立杆的承载面积为:
0.6×
0.6×
4×
1/4=0.36㎡
每根立杆所承受的坚向力按其所支撑面积内的荷载计算,忽略横向方木自重不计,则纵向方木传递的集中力(均以跨度0.6米计算):
P1=(72.9+3.65+2.5+2.0+2.0)×
0.6+0.123×
0.6=29.97kN
因引桥第五联梁底到原地面高度最大,约为13m,为安全起见,所有满堂碗扣式支架按最高处为14米高计算(支架高度以14米计,故可计算每根立杆承受支架为14m立杆,以及24道4×
0.3=1.2m横杆。
此联碗扣钢管的重量为(1×
14×
0.0594+24×
0.3×
0.0396)=1.972kN,并考虑普通钢管的扣件、支架顶托及内模支架的重量取1.2系数,故每杆承受支架自重可计为1.972×
1.2=2.366kN,平均立杆重量为2.366/14=0.17kN/m,为安全起见,以下计算可取单根立杆自重0.3kN/m),其自重为:
g=14×
0.3=4.2KN
单根立杆所承受的最大竖向力为:
N=29.97+4.2=34.12kN&
[N]=40kN合格
立杆稳定性:
横杆竖向步距按0.6m计算时,立杆数竖向可承受的最大竖直荷载[N]=40kN。
强度验算:
σa=N/Aji=34.12×
1000/489=69.8MPa<[σa]=140MPa合格
立杆承载力计算:
支架立杆采用υ48、t=3.5mm钢管,立杆底、顶部纵横向水平杆步距为0.6m,中间部分(底板)步距0.9m,施工中横杆最大步距为0.9m。
钢管截面面积:
12
A?
?
4?
(D2?
d2)?
(482?
412)?
489.30mm2
钢管截面的惯性半径:
i?
?
15.78mm
钢管定位桩的柔度:
l
1?
1200?
7615.78
查表可知,钢管稳定系数0.807
钢管承载力为:
由上述计算可知,厂家提供横杆竖向步距按1.2m计算时,立杆竖向可承受的最大竖直荷载[N]=40kN已考虑了压杆稳定和强度折减,只要立杆实际承受荷载小于立杆最大竖直荷载,就说明立杆是稳定的,也能满足强度要求。
(5)地基承载力计算
1、砼垫层
因支架底部通过底托(底调钢板为7cm×
7cm)坐在C20混凝土上(根据现场实际情况,进行硬化处理,严格按规范采取清表后分层回填分层压实,上部填筑30cm道碴石并整平压实分层碾压,顶部浇筑15cm厚C20混凝土),施工期间的雨水侵蚀对地基的承载力影响很大。
地基表面应做成单面坡排水,同时在地基两侧200cm外开挖120*100cm的排水沟,起到降减低水位的作用。
因此处理后基底承载力可达到11.0MPa。
因此σmax=N/A=34.12×
103/0.072=7.0MPa<11.0MPa可以
1、砖渣垫层
取一块支架纵横间距组成的正方形砼板作为一个计算单元,近似认为砖渣垫层表面所承受的力是支架立柱通过砼板(规格为:
0.6m*0.60m*0.15m)传递下来的均布应力σ1,承压面S=0.6m*0.6m=0.36m2,均布应力σ1按下式计算:
σ1=P/S=(34.12+0.15*23)/0.36=104.36KPa
要求σ1≤Kfak垫层
13
式中:
σ1-砼板对砖渣垫层的荷载应力;
K-调整系数,砖渣取0.4。
fak垫层—砖渣垫层的承载力特征值,取500KPa。
带入数据:
σ1=104.36KPa≤200KPa
垫层承载力满足要求。
2、下卧层
按均布矩形荷载验算下卧层的承载能力。
(1)矩形基础下(下卧层顶)的附加应力
σz=αt(σ1+γshs)=0.4*(104.36+19*0.3)=44.02KPa
αt为附加应力系数,z/b=0.3/0.6=0.5,l/b=1时,取0.4。
下卧层承载力满足要求。
(2)支架立杆通过砼板传递下来的均布应力σ1由砖渣垫层承受,基底压力σ1通过砖渣垫层以压力扩算角θ向下扩算,扩算至砖渣垫层顶面压应力σh与砖渣垫层自重应力之和[σH]应小于或等于该处下卧层地基的地基承载力特征值,即:
σH≤fak下卧层
式中:
fak下卧层—下卧层的承载力特征值,地勘报告粉土最小值100KPa;
σH—σh与砖渣垫层自重应力之和;
按照碎砖渣垫层厚40cm,对σH进行计算:
按θ=30°
通过砖渣垫层扩算到下卧层顶面,并假定该处产生的压力呈梯形分布,根据力的平衡条件可得
Lbσ1=[(b+hstanθ)L+bhstanθ+4(hstanθ)2/3]σh
整理得:
σh=Lbσ1/[(b+hstanθ)L+bhstanθ+4(hstanθ)2/3]
L—垫板的长度,m;
L=0.6m;
b—垫板的宽度,m;
b=0.6m;
hs—碎石垫层的厚度,m;
hs=0.4m;
σ1—砼板底面的平均压力,KPa;
σ1=104.36KPa;
θ—碎石土垫层的压力扩算角,θ取30°
;
代入数据:
σh=0.6*0.6*104.36/[(0.6+0.4tan30°
)*0.6+0.6*0.4tan30°
+0.6*(0.4tan30°
)2/3]
=58KPa
σH=σh+γshs=58+19*0.5=69KPa
γs=19KN/m3
由式fak下卧层=100KPa≥σH=71KPa
3、结论
从以上两种计算方法的结果可知,40cm的砖渣垫层及粉土下卧层的承载力均可满足要求。
为确保地基完全可靠,考虑到不可预见的因素,要求对下卧层及碎石进行碾压,且承载力达到200KPa,通过轻型触探试验进行检验,合格后方可进行下道工序的施工。
14
二、地基沉降验算
根据地勘报告,下卧层大多为砂性土,对沉降影响较不利的土层为粉土层及粉质粘土层;
为粉土时,其最大厚度为5.25m,为粉质粘土时,其最大厚度为2.9m,分别按这两种最不利条件进行验算。
(一)粉土
1、基底附加应力
下卧层顶的附加应力σz1=αt(σ1+γshs)=0.4(104.36+19*0.4)=44.784KPa
2、各土层的压缩量S1
S1=(σz1+σz2)h/2Esi=13mm
3、地基压缩层厚度
按附加应力与自重应力比值法
取附加应力与自重应力比值为0.5,压缩层厚度取3米。
(二)粉细砂
1、基底附加附加应力
下卧层顶的附加应力σz1=αt(σ1+γshs)=0.4(104.36+19*0.4)=44.784KPa
S1=(σz1+σz2)h/2Esi=6mm
取附加应力与自重应力比值为0.8的深度处作为沉降计算深度的界限。
经计算,压缩层厚度取3米。
(三)结论
地基的沉降最大值不超过梁跨的1/1000,况且预压可以消除地基的沉降变形,可以认为按此方式进行地基处理满足要求。
粉土、粉细砂等粗粒土的地基沉降,数值不大,但需控制不均匀沉降
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