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1、现浇箱梁满堂支架设计及施工质量控制2011年第7期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATIONO公路与管理O科技信息现浇箱梁满堂支架设计及施工质量控制宋应海(福建省第二公路工程有限公司福建福州350007)【摘要】2010年1月3日昆明机场正在施工的现浇箱粱桥发生垮塌,5月1目绥满高速公路齐齐哈尔至甘南段B4合同段嫩江特大桥西江现浇箱梁桥亦是如此,2010年已有多起正在施工的现浇箱梁桥发生垮塌,为了吸取教训,总结经验,避免类似事件的再次发生,本文结合自己多年的的工程实践经验,介绍了辽宁省丹(东)通(化)高速公路丹东段K105+809.891松树岭公公分离立交桥16+20x
2、2+16m现浇箱梁满堂支架设计方法及施工质量控制措施.【关键词】箱梁;支架设计;质量控制1计算概述以20m现浇梁进行计算,梁高1.38米,底板厚22cm,顶板厚22cm,腹板宽50em,翼缘板1540em,支架高按4m计.计算中选择2个断面:中横梁和等截面段.分别见下图1和图2.等截面段以图示箱室计算.图1端横梁断面(单位cm)1It2跨中截面(单位cm)2主要参数2.1碗扣支架钢管碗扣支架立在正常段杆纵,横向间距为120x90cm,在实心段调整为60x90cm;横杆步距为120cm.表1碗扣支架钢管截面特性外径壁厚截面积惯性矩抵抗矩回转半径每米长容许应力a(mIl1)t(mm)A(mm2)I
3、(mm3W(mm3)i(mm)自重(N)MPa.483.54.89*101.2191055.08*103l5.78561402.2模板箱梁底模,侧模和均采用8=15mm的竹胶板.竹胶板容许应力Oo=80MPa,弹性模量E=610MPa.截面参数及材料力学性能指标:W=bh2/6=1O.015z/6=3.75*10-SmI=bh3/12=1O.0153/12=2.81*10-Tm2.3纵横向方木1)横向方木采用A一1东北落叶松,截面尺寸为1512cm.截面参数和材力学性能指标:W=bh2/6=0.12*0.152/6-4.510mI=bh3/12:0.120.153/12=3.38*10m42)
4、纵向方木采用A一1东北落叶松,截面尺寸为10*10cm.截面参数和材料力学性能指标:W=bh2/6=0.10.12/6=1.6710mI=bh3/12=0.1O.13/12=8.33*106m方木的力学性能指标按A一3类木材ftro=l0.8MPa,E=9103MPa.容重6kN/m.3支架计算3.1荷载分析碗口式支架钢管自重,可按表1查取.钢筋砼容重按26kN/m计算则:横梁实心段:1.31526=34.2kPa等截面面段:5.13(断面面积5.13)26/8(断面宽度1=16.7kPa模板自重(含内模,侧模及支架):a,竹胶板厚度为15ram,则每平方米竹胶板重量为:(8x15x10):O
5、.12kN/mb,每平方米10cm10cm方木平均长3.3m,15cm15cm方木平均长1.1m.则每平方米方木重:8(0.Ix0.Ix3.3+0.15x0.15xI.1)=O.46kN/m2横梁,等截面段:(0.12+0.46)x3(3层:底模版2层+顶模板1层)=1.75kPa施工人员,施工料具堆放,运输荷载:2.5kPa倾倒混凝土时产生的冲击荷载:2.0kPa振捣混凝土产2kPa3.2底模检算1)按横梁荷载组合计算8=15ram的竹胶板,直接搁置于边对边间距L=20cm(中对中间距30era)的1010cm纵向方木上,取单位长度(1.0米)板宽按经验公式进行计算.q=1.2*(34.2+
6、1.75)+1.4(2.5+2.0+2)=52.24kN/m承载力检算:强度:M=qP/10=52.240.20.2/10=0.21KNm=Mw=O.21.103/3.7510=5.6MPa<cro=80MPa合格刚度(从竹胶板下方木背肋布置可知,竹胶板可看作多跨连续梁计算):f=0.677qP/(IOOEI1=0.677*52.2410O.2(1006102.81101:0.34mm<fo=200/400=0.5mm合格;2)按等截面段荷载组合计算8=15mm的竹胶板,直接搁置于边对边间距L=25cm(中对中间距35cm)的1010cm纵向方木上,取单位长度(1.0米)板宽按经验
7、公式进行计算.按等截面段计算荷载组合:q=1.2(16.7+1.75)+1.4(2.5+2.O+2)=31.24kN/m强度:M=q12/10=31.240.250.25/10=0.2KNm口一=M,-O.2.103/3.7510:5.3MPa<cro=80MPa合格刚度(从竹胶板下方木背肋布置可知,竹胶板可看作多跨连续梁计f=0.677q14/(100EI):O.677*52.24*10O.254/(10061092.81*101=0.49mm<【fl.I=200/400=0.5mm合格;3.3纵向方木检算a,纵向方木规格为lOOmm*lOOmm,纵向方木亦按简支梁考虑.按20c
8、m间距布置,中隔粱荷载组合:q:(1.2*(34.2+1.75)+1.4(2.5+2+2)O.2=10.45kN/m强度:M=qF/8=IO.450.62/8=0.47KN*in科技信息O公路与管NoSCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2011年第7期一=Mw=O.47*1000/1.67104=2.8MPa<oo=10.8MPa合格刚度:f=5ql4/(384EI)=510.45*103*0.64/(3849109*6.710=O.29mm<fo=600/400=1.5mm合格b,等截面段按20cm间距载荷:q=(1.2(16.7+1.75)+1.4
9、(2.5+2.0+2)0.2-6.25kN/m强度:M=q12/8=6.25*1.22/8=1.116KNm一=MW=1.1161000/1.6710%6.68MPa<olo=10.8MPa合格刚度:f=5ql4/(384EI)=56.25101.24/(38491098.33104)=2.25mm<fro=12001400=3ram合格3.4横向方木检算横向方木规格为1512em.计算跨径为,横梁下为90em,以中隔梁最不利荷载组合计算:作用在横向方木上的均布荷载:q=(1.2*(34.2+1.75)+1.4(2.5+2.0+2)0.6=31.34kN/mMl=1/831.34x
10、0.9=3.17KN?mW=1/6x0.12x0.154.5x1O4m口一:3.13/4.5x10-%7.04MPa<cro=11MPa(符合要求)f=5x31.34x103x0.94/(384x9x109x3.3810-5)=O.88mm<900/400=2.25mm(符合要求13.5立杆计算每根立杆所承受的坚向力按其所支撑面积内的荷载计算.方木自重不计,则纵向方木传递的集中力(均以跨度0.9米计算):P1=(1.2(16.7+1.75)+1.4(2.5+2.O+2)1.2*0.9=33.74kN安全起见满堂式碗扣支架按5米高计,其自重为:g=50.056=0.28kN单根立杆所
11、承受的最大竖向力为:N=33.74+0.28=34.02kN立杆稳定性:横杆步距按1.2m计算.故立杆计算长度为1.2m.长细比k=L/i=1200/15.78=76.查表得q0=0.744【N=qoAcr=0.744*4891021510%78.2kNN<【N1合格b强度验算:ora=N/Aj=34.021000/48910-6=69.6MPa<era=215MPa合格3.6地基承载力计算桥位处原为耕地,土质良好,经清表后整平,用光轮压路机静压1遍强压5遍后,遇到弹簧部位将其挖除换填砂砾.复压强振保证压实度不小于93%,在其顶部填筑二层共50era砂砾,沉降量不大于Iram;地基
12、承载力按单杆承受最大载荷处计算,立杆底部为5cm厚,25cm宽的木板,板底为碾压密实的50em厚砂砾石.1)板底承载力验算:A=O.25*0.9=0.225m=N/A=34.02/0.225=151.1kPa<【o0】=500kPa2)砂砾石底承载力验算:按整体受力计算,石灰土底压应力为(横梁处q=53.09kPa,箱梁等截面段q=31.24kPa):=q+rH=52.24+1.7*0.5=53.09kPa<o43=60kPa(现场实测,由于基底土层为素填土,亚粘土,【oO】最小值为60kPa,显然【<【at0】,所以承载力能够满足要求.4模板与支架的施工及质量控制4.1支架
13、搭设与质量控制4.1.1基础处理由于现浇箱梁在施工过程中荷载较大,因此在搭设支架前对地基进行了如下处理:首先把施工区域内的淤泥,杂物彻底清理干净,分层换填好土并压实,压实度按90%控制.局部处理合格,整体整平后,在分层填土压实,压实度按93%控制.在其顶部填筑二层共50era砂砾.沉降量不大于lmm;4.1.2支架搭设在处理合格后的地基上横向铺一层5cm厚,25era宽的木板(也可铺设一层10cm*10cm方木),底部用水泥砂浆找平.支架采用WDJ碗扣式支架,碗1:3钢管必须采用标准杆件,其壁厚须为3.5mm,碗口件的性能指标应符合住房部有关规定要求,支架底部垫150mm*210mm*8mm钢
14、板,支架底部承托均坐在木板上.根据上述计算,支撑体系顺桥向间距严格按120cm,横桥向间距严格按90cm控制,对于横梁及箱梁边腹板处支架进行加密,即横向间距不变,纵向间距按60cm控制.横杆上下层的间距按不大于120cm控制,且每根立杆至少要有两层横杆连接(含顶部立杆),并在立杆底部距地面20cm高处沿纵横水平方向按顺序设立扫脚杆.为增强支架体系的稳定性,顺桥向每4.5m设一道通长剪刀撑,由于纵坡较大(6.6%),该桥横向每跨均设一道剪刀撑,剪刀撑均由底部连续设置到顶(模板底部),保证架体在承受荷载后可以形成整体合力.剪刀撑的斜杆与地面的夹角应在45.到6O.之间.斜杆要与每一应力杆扣紧,严禁
15、存在松动,没有锁紧现象,且搭接接头处不得小于50cm,搭接接头处不得少于2个扣件,不允许采用直接扣件接头,且扣件质量必须符合规范要求;剪刀撑与碗扣支架立杆,水平杆相交处,转扣设置数量按大于85%控制.根据住房部规范规定:模板所有垂直支架杆件安装应保持垂直,否则,支架受力将大打折扣,致使受力杆件从轴心受力变成偏心受力,承受荷载时增加了水平变形的险情:最后按作业要求设置防护栏及连接,加固杆件.为便于调节支架顶部高度.在支架顶部设置了可调顶托,顶托上面横向分布一层lOem*10cm方木,调节可调顶托高度使方木均匀受力,在横向方木上布满10cm*lOcm方木,间距为20cm,并用钯钉固定牢靠.可调顶托
16、调整高度严格控制在30ein以内,以确保架子顶自由端的稳定.4.2模板施工与质量控制4.2.1铺设底模板底模板采用15ram优质竹胶模板,铺设时,模板牢固钉在方木上,模板与模板之间用海棉条填满.底模板铺设完成后,清除模板表面外露海棉条,竹胶板的纵向拼缝下面必须设置通长方木,确保模板拼缝质量.为了检查支架的承载能力,减小和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量,在支设模板前对支撑体系进行预压.预压材料为砂袋,最大荷载为设计荷载的1.2倍,分段加载,预压48小时,预压时每跨5个断面,每个断面5个点,每6小时观测一次.观测的方法是采用水准仪倒尺测量,测加载前标高为1,加载后标高为2,卸载后标高为A3.根
17、据观测结果绘制出沉降曲线.由于地基处理是采用局部换填土,整平压实后,再用50era灰土分层压实,压实度达93%以上,所以地基变形很小.两天观测值小于Imm,故可忽略.在以后的观测中,采用在观测点处的纵(或横)方木上钉一向下长木条,对应地基上固定一向上长木条,在两木条重合处任意断面上做横线,加载后.横线之间的相对位移即为支架本身的弹塑性变形值.预压后.通过可调承托精确调整底模板标高,其标高设定时应考虑设置预拱度.预拱度设置要考虑梁自重所产生的挠度,支架受载后产生的弹性变形和非弹性变形,支架基础的沉降,张拉以后的反拱等因素.4.2.2支设侧模和翼缘模板在支设完成底模板后支设侧模和翼缘模板,其支撑采用10cm*10cm方木.制作支撑框架,顺桥向每隔1.0m一个支撑,同时,在两支撑之间加装方木,一头紧靠于侧模上,另一头用碗扣扣于支架上.为了使支撑成为整体共同作用,在翼缘板支撑方木下,设两道纵向钢管,连接各支撑.支设内模内模采用3era厚板材,按照图纸箱室尺寸制作,同时为保证箱梁底板中部砼浇注密实,在内模底板每隔1.5m左右设一个振捣孔,在内模顶每隔6m左右设一个天窗,并在砼浇注到箱梁顶板前将其封闭.5结论松树岭公公分离立交桥的施工实践证明.上述模板,支架的设计方法和施工控制措施是科学的,合理的,在类似现浇箱梁的施工中可以借鉴.责任编辑:汤静