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立交桥工程中帽梁施工支架的使用分析


所属栏目:交通运输论文
发布时间:2011-03-19 09:52:54  更新时间:2011-03-19 09:52:54

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  摘要:在城乡各种立交桥工程中,墩柱顶现浇帽梁的施工支架,主要有自落地支架式、在墩柱中抱箍挑架式和埋设托架式等。支架形式的选择,应考虑现场施工条件与帽梁的高度,还应考虑经济成本和尽量能就地取材。
  关键词:立交桥工程,帽梁,施工支架,使用分析
  1、 概述
  在城乡各种立交桥工程中,设置与墩柱顶的帽梁,一般都采用现浇的施工方法,其施工质量效果,不仅取决于混凝土配合比与浇灌方法,而且在很大程度上取决于采用的支架及模板质量。对此,选择正确的支架,使模板牢固、可靠、拼缝严密,能抵抗混凝土自重和施工荷载,操作人员能安全地在支架上进行各种施工作业,是确保施工质量和安全的基础,也是杜绝模板漏浆、胀模等质量通病和模板支撑倒塌等安全事故的重要前提。
  墩柱现浇顶帽梁的施工支架,主要有自落地支架式、在墩柱中抱箍挑架式和埋设托架式等。自落地支架式,即在帽梁下部的旱地上立支柱,搭成落地满堂支架,然后在支架上铺设模板。抱箍挑架式,即在帽梁下的墩柱中套钢板箍,拧紧套箍的拼接螺栓,然后利用套箍搭设支架并铺设模板。埋设托架式,即在帽梁下的墩柱施工前先预留水平孔,待墩柱混凝土拆模并有一定的强度后,向预留孔中穿入钢管,然后利用钢管两端悬臂部分搭设支架并铺设模板。
  2、 施工计算要点
  在进行支架的设计前,先分析和计算支架所承受的荷载。通常支架所承受的荷载包括:模板自重、新浇筑钢筋混凝土重量、施工人员和运输工具重量、倾倒和振捣混凝土产生的荷载及支架自重。
  各种支架中,模板下、支架顶的纵横梁的设计计算大同小异,一般当作简支梁,先初选构件类型(如枋木、槽钢或工字钢等),再根据最大弯矩或最大剪力的数据,计算选择构件型号及截面,最后验算构件的扰度。
  自落地支柱可当作两端简支的轴心受压构件计算,先初选构件类型(如钢管、型钢或门式架等),再根据最大轴力的数据,计算选择构件型号及截面,最后验算抗压稳定性和水平联系杆的竖向间距(即水平联系杆的道数),并按构造要求设计扫地杆、剪刀撑、抛撑和缆风绳等。如帽梁离地面高度较大,所在地基本风压较大,则应考虑风荷载,并核算选择抛撑和缆风绳。
  抱箍所能承受的荷载可由抱箍与墩柱之间的摩擦力平衡,其摩擦系数µ由墩柱面的平整度和粗糙程度而定,一般可取为µ=0.3-0.5。摩擦力计算式:F=µN。式中N为抱箍对墩柱的垂直压力,可由螺栓的拧紧力确定。设计时应选择拧紧螺栓的数量,并验算其抗剪强度,同时应验算抱箍钢板的局部抗剪强度和抗挤压强度。
  预埋托架的设计,除选择计算纵横梁外,还应对埋设的钢锭的规格和截面积进行计算。
  3、 各种支架的适用情况
  支架形式的选择,应考虑现场施工条件与帽梁的高度,还应考虑经济成本和尽量能就地取材。由于关系到现浇帽梁的施工质量和操作安全,因此正确选择支架,成为在城市立交桥工程施工过程中的一项任务。
  针对以上三种支架,有其各自的适用情况和施工注意事项,列表分析如下:
  各种支架的适用情况和施工注意事项表
  序号 支架形式 适用情况 施工注意事项
  
  1 自落地支架式 地面上现浇帽梁,帽梁高度不大,地面土质条件较好,无水流冲刷等不良情况。 应严格控制立柱的垂直度(允许偏差宜小于高度的0.5%),应按设计做扫地杆、纵横杆、剪刀撑、抛撑和缆风绳等。如采用钢管,则立柱应采用对接扣件接长,而纵横杆和剪刀撑应搭接,且搭接长度不小于1m。场地坚实和不积水。
  
  2 抱箍挑架式 水上现浇帽梁,或帽梁高度大,而帽梁自重小,施工荷载较小。 抱箍处的墩柱表面应有较好的平整度,并适当粗糙以确保摩擦力。应严格控制拼接螺栓的拧紧力。抱箍钢板与斜撑宜焊接牢固。施工前先做荷载试验,检验摩擦力是否满足要求。
  
  
  3 埋设托架式 水上现浇帽梁,或帽梁高度大,自重也大,施工荷载大,而下部的墩柱主筋间距大(一般不小于8cm)。 预留孔宜用空心钢管,其内径宜比钢锭直径大1cm左右以便穿管,钢锭悬臂长度应足以支设大横梁,一般可将钢锭上的托板与横梁、大小横梁互相焊接牢固。如墩柱钢筋间距比预留孔小,可将钢筋向两边稍弯并局部加配钢筋。应在墩柱混凝土有一定强度后(一般不少于设计值的70%),才能搭设支架模板和浇灌帽梁混凝土。
  自落地支柱可采用钢管、型钢或门式架等,根据施工荷载经计算选用;无论采用何种支架,施工时都应按计算挠度值设预拱度,并应搭设足够宽度的操作面(一般每边不小于1m)和周边护栏(高度不小于1.2m);各种支架的护栏边,都应满挂密目安全网,以防止高空坠落。
  从笔者主持或参与的多项城市立交桥工程的使用情况看,可总结以下结论:
  ①自落地支架式结构简单,但在荷载作用下支架变形较大,耗用材料数量较多,文明施工管理工作量较大;
  ②采用抱箍挑架式与埋设托架式,在帽梁施工过程中,下部仍可通行,不占地面工作面,易于文明施工管理,但抱箍挑架式中钢箍与墩柱之间的摩擦系数的取值难以掌握,依墩柱表面的平整度或粗糙程度而异,施工时易发生抱箍滑脱等事故,支架能承受的荷载不高;
  ③埋设托架式能承受的荷载较大,支架在荷载作用下变形较小,但在埋设钢锭和施工受载时,墩柱混凝土须具备一定的强度,施工后在墩柱中留下小孔,影响墩柱外观,施工后宜用微膨胀混凝土填塞小孔,并处理墩柱表面。
  4、 支架的改进途径
  为提高自落地支架的承受荷载,而减少变形或沉降,可利用万能杆件拼装成桁式支架。桁式支架可设计为满堂式、也可设计为柱梁式。
  对于地面现浇帽梁,如土质条件较差,做适当压实处理并经采取措施后,也可采用自落地支架。在措施方面,可在地面上先铺木板或槽钢,或浇灌混凝土地板,以增大地基受压面积。
  对于水上现浇帽梁,由于桩基、系梁及墩柱施工时,已搭设了水上操作平台,因此可利用在该操作平台上直接搭满堂支架。但必须经过验算操作平台的稳定性和沉降量,才慎重利用。
  一般立交桥工程中,在桩基与墩柱间都设计有水平系梁,因而在水上与土质条件差的地面上,如帽梁与系梁的高差不大,可利用系梁作为受力底座,在系梁面上搭设落地支架。但系梁的强度必须经过计算,必要时加大系梁截面或加配钢筋。
  在使用抱箍挑架式时,为预防施工荷载过大造成钢板箍滑脱,宜采用高强度螺栓和双螺母拧紧抱箍,也可以采用两层抱箍互相支撑的方法,或在抱箍底部预埋钢筋,以协助支撑。但预埋的钢筋在使用后应割除,并妥善处理,以免影响墩柱外观质量。
  如施工荷载不大,可在墩柱中埋设型钢,利用埋设的型钢搭设支托架。另外在埋设托架式中,经过计算也可改用型钢(如工字钢、槽钢等)代替实心钢锭。
  对于埋设托架式,也可将埋设钢锭与工字钢改为埋设牛腿,再在牛腿上搭设支架并铺设模板。
  参考文献:周水兴、何兆益、邹毅松等编著《路桥施工计算手册》人民交通出版社2001年10月第1版。



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