支架用钢管桩和贝雷片做现浇箱梁施工支架施工实践【优质

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毕业论文

钢管桩和贝雷片

做现浇箱梁支架施工实践中铁二十三局集团第一工程有限公司钟本锋

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目录

1.引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2.现浇支架比较. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2.1军用墩与军用梁组合现浇支架. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2.2贝雷片和抱箍构成移动式支架. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2.3脚手架、万能杆件或军用墩与型钢支架. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2.4钢管桩、贝雷片和碗扣件支架. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2.5钢管桩与贝雷片支架. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

3.工程实例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

3.1工程概况. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

3.2支架的设计和施工. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2.1贝雷桁架的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2.1.1贝雷片的布置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2.1.2贝雷桁架的设计检算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

3.2.2贝雷片的安装和拆除. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

3.2.2.1钢管桩支墩的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

3.2.2.2钢管的布置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

3.2.2.3钢管排架的设计检算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

3.2.2.4钢管排架的拆除. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.3支架预压. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.3.1预压施工及成果分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.3.2对桁架的改进措施. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3.3.3预拱度设置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

3.4混凝土的浇注. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

3.4.1混凝土的浇注顺序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

3.4.2沉降观测结果分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

4.体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

4.1主要优点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

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4.2存在的不足和需进一步改进的问题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

钢管桩和贝雷片做现浇箱梁支架施工实践

中铁二十三局集团第一工程有限公司 钟本锋

内容提要在软弱地基上使用钢管桩和贝雷片做为现浇支架避免了处理软基克服了地基沉降对现浇箱梁施工线形的影响结合支架施工实例着重介绍钢管排架和贝雷片组成的支架构造和施工。关键词钢管桩和贝雷片 支架 实践

1.引言

在软弱地基上施工桥梁上部现浇梁、板一般的施工方法是对软基进行加固处理然后搭设满堂支架施工。由于软弱地基特殊的地质条件地基处理难度较大同时由于处理厚度的不均匀性当填加施工荷载时地基将可能出现不均匀的沉降从而可能对混凝土的质量造成不同程度的损伤对工程质量留下隐患。且地基处理为一次性投入处理费用高周转利用率低。

随着工程技术的发展人们在工程实践中摸索出减少或避免处理地基的施工方法使支架越发安全可靠。

2.现浇支架比较 六四军用梁

支架基本形式见图1。军用梁承载力强根据不 图 1同跨度在孔间设置支墩可拼装出不同跨度的支架

但由于为制式器材在器材型号不全时跨度拼装将受到很大限制军用梁自重大、对支撑墩和基础要求较高。该支架在青岛流亭

立交桥、济青高速公路后刘立交桥等桥梁现 方木 脚手架

2.2贝雷片和抱箍构成移动式支架贝雷片

利用贝雷片拼装成支撑横梁和纵梁抱 墩柱

箍固定在桥梁墩身上作为体系的承重构件 图 2

利用卷扬机拖动纵梁前移实现可移动式现浇支架。见图2。该支架形式在广东肇庆大桥

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北岸连续箱梁施工中得到应用。支架结构简单受

力明确操作简便缺点是适用跨度较小适用于 15×20CM方木

圆柱形墩混凝土施工过程较复杂。

2.3脚手架、万能杆件或军用墩与型钢支架 型万能杆件

用脚手架或万能杆件搭设支墩采用型钢组成 基础

作为现浇支架根据型钢的不同型号可根据要求做 图 3

成不同跨度的支架。较常用的支架跨度一般在6M左右跨度较大的可用至9M。结构形式见图3。使用较灵活但支墩基础较密处理费用相对较高。

2.4钢管桩、 贝雷片和碗扣件支架

2.5钢管桩与贝雷片支架 图 4

根据现浇构造物的高度将钢管桩制作成排架形式做为支架的支撑墩上部用贝雷片拼装成连续梁式桁架。用固定在贝雷片主弦杆上的方木做标高调整构件。该支架的特点是支架材料投入少重量轻施工机械化程度高适用的跨度相对较大。

结合工程实例对该种支架重点介绍。

3.工程实例

3.1工程概况

通启高速公路陈桥互通立交主线桥位

于江苏省南通市地处长江三角洲冲积平

卧软塑状亚砂土软土地基多埋藏在地表下 图 5

10M以内地基承载力较差。大桥上部结

构为现浇连续箱梁分左右两个半幅。箱梁为单箱双室断面标准断面尺寸见图5。桥墩高度为6~11M。跨径20M 基础为桩柱式柔性墩。

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3.2支架的设计和施工

钢管支架设计主要要解决两方面的问题一是临时支墩的结构形式二是由贝雷片组成的桁架整体强度、刚度和稳定性。下面着重就这两方面的问题进行分析探讨。

使用的主要材料为直径273 mm壁厚6mm的钢管 321型的贝雷片高1.5M每节长3.0M。

3.2.1贝雷桁架的设计

现浇支架的整体布置形式见图6。

承台 承台承台

3.2.1.1贝雷片的布置

贝雷片的结构布置形式见图7。

沿箱梁横断面方向设置9道贝雷片均匀布置。桁架顶部横向布设10×12CM的方木 间距30CM用铁丝 A-A贝雷桁架顶水平联 B-B断面

或铁钉与贝雷片主弦杆绑扎牢靠预先在贝雷片主

为3M交错布置并使位 C 2000 B

于同一贝雷片上的方木接

头不超过通过该贝雷片方木总面积的50%做 B-B横向连接系

A-A贝雷桁架底水平纵B联

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平联。见图8。

3.2.1.2贝雷桁架的设计检算

施工荷载主要由钢筋砼自重q 1、模板自重q2、 贝雷桁架自重q3、施工荷载q4构成。支架承受的总荷载为 q=q 1+q2+q3+q4=229.5KN/m。

⑴强度检算

贝雷架纵向布置形式为间距6米和14米间隔布置的连续梁最不利情况发生在14米跨度内混凝土全部浇注完成其它跨径内没有荷载时。按简支梁计算。则最大弯距M ma x=q L2/8=229.5×142/8=5621.5 KN·M单片贝雷架承受最大弯距按荷载横向均匀分布计算不考虑不均匀分布系数M=Mmax/9=5621.5/9=624.6<[M]=975 KN·M,满足要。

⑵挠度检算

因贝雷片每节结构形式相同可看作匀质梁并以简支梁模型检算最大挠度为f= 5/384 q L4/ EI Ix

=(5/384)×229.5×14004/ 2.1×106×250500×9

=2.4cmL/400=1400/400=3.5cm

满足施工要求其中贝雷架的惯性矩Ix=250500cm4。

3.2.2贝雷片的安装和拆除

将每5片贝雷片拼装成整体桁架用16t吊车起吊就位一联全部贝雷片安装完毕加设横向支撑、上平联和下平联。

贝雷桁架采用整体落架法拆除。在贝雷桁架的底部近支墩处各设一根横梁横梁用20T手拉葫芦悬吊在箱梁翼缘板承托上在承托上预留悬吊孔落架时先拆除支墩再拆除桁架的平联拔掉贝雷片间的

承载能力的前提下保证钢管桩的整

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体稳定性和抗倾覆能力。具体措施钢管桩顶部与工字钢焊接牢靠底部与预埋钢板焊接沿钢管高度方向每4M用[14焊接一道横向连接撑构成一个排架将同一个承台上的两个排架顶部用[14连接形成上平联两排间用3道[14连接成人字撑。使两个排架形成一个受力整体增强抗倾覆能力。

3.2.2.3钢管排架的设计检算

字钢上每处荷载为 q=P/9==294 KN。

荷载布置如图10。将每个排架看作刚架计算,并按钢管最大高度9.0M计算。上述刚架为对称刚架,取一半研究  采用 力矩分配法计算 。图10。

I45b工字钢转动惯量为:I1=33.759×107㎜4;φ273㎜,壁厚6㎜钢管转动惯量为:I2=44.848×106,材料相同为A3钢,弹性模量相同。计算各节点的分配系数、计算过程见图11。

AB BA BF BC CB CG CD

E F G

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图11

固端弯矩MAB=-ql/8=294×3.375/8=-124KN·M,

MBA=-M AB=124KN·M

由各节点的弯矩和外力,根据力矩平衡可得节点剪力;由计算出的剪力,根据节点力的平衡原理可得各杆的轴力压力如下:

NAE=405.6KN, NBF=571.4KN,

N C G=170.8 KN, N中=351.8 KN

①钢管强度检算取压力最大杆件BF,杆件自由长度为4M视为两端铰接杆其柔度λ=μL/r=1×4000/94.4=42.4查表可得ф=0.89则钢管桩的稳定强度为

σ=N/(фA)=571.4×103÷ 5030 ×0.89 =127.6MPa<[σ]=170 MPa满足要求。②钢横梁检算钢横梁实际有7个支点按5个支点计算。其中5道贝雷架架设在钢管桩桩顶其余4道架设在跨中钢横梁为4跨连续梁,查表得:

Mmax=(0.1998-0.0368+0.0101-0.003)×Pl=168.8KN·m

W=M/[σW]=1206cm3<[W I45b]=1500.4cm,故选用45b工字钢满足施工要求。

3.2.2.4钢管排架的拆除

为保证排架受力的整体性不使用砂箱等落架构件采用直接割除钢管落架。具体做法是将排架顶部的工字钢用钢丝绳和手拉葫芦吊在桁架上用气割将钢管根部与预埋件割开慢慢放松手拉葫芦将排架拆除整体移至另半幅。

3.3支架预压

3.3.1预压施工及成果分析

加载采用周围围砂袋中间装散砂的方法模拟施工荷载。因砼分两次施工预拱度参照支架在箱梁80%自重时产生的变形设置。加载前沿模板纵横向每5M开设40×40CM活动孔一个预压结束时将运输车开到活动孔处将砂子直接泄至车内。加载总重量为23M跨度箱梁自重。

沉降观测结果见表1。可以看出实测弹性变形与计算值基本相符但在支架跨中出现了不均匀沉降需进一步采取加固措施。

3.3.2对桁架的改进措施

通过预压观测成果分析跨中出现了横向不均匀沉降。 由于贝雷片跨中所受的弯

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矩较大荷载出现了横向不均匀分布原设计的横向加固结构未达到预想效果。为保证箱梁的线形防止混凝土开裂在桁架的中部增设4根[16的型钢间距1.0M 以加强跨中的横向分布刚度。见图七。

3.3.3预拱度设置

根据支架实际情况和预压成果预拱度设置分为6M和14M跨两部分考虑不可预料的因素及箱梁的外形美观将预拱值提高3~5mm跨中最大值设置为25MM。并按抛物线分配见图12

300 1400 300

图 12

沉降观测结果 表1

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