x高速铁路900吨箱梁双层贝雷梁膺架现浇施工技术Word格式文档下载.docx
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标高调节和落模采用16吨螺旋式千斤顶。
2.2支架搭设
在承台支立一排5根φ630×
8螺旋钢管,钢管间距2.4m。
钢管安装之前测量放样,将钢管支立的位置在承台上标识出来。
钢管安装要在一条直线上,垂直度不得大于0.5%,保证钢管顶在一条直线上,钢管轴心受压。
钢管底用膨胀螺栓与承台锚固牢固,空隙部位要用钢板支垫牢固。
桥墩施工时在墩顶以下4m和8m位置在钢管对应位置预埋钢板,用[14槽钢将钢管固定在墩身上。
钢管与钢管之间用[14槽钢焊接剪刀撑,焊缝焊接饱满,不得有焊碴、焊瘤。
在钢管顶安放2I63a工字钢,工字钢与工字钢之间用连接板焊接在一起。
工字钢必须位于钢管桩的顶部中心位置,防止钢管桩偏心受压。
工字钢长度不够时可以采用连接板进行对焊连接,接头位置必须位于钢管桩顶部位置。
工字钢与钢管顶之间的空隙用不同厚度的钢板支垫密实,在每个钢管顶位置工字钢两侧用I16a工字钢斜撑牢固,确保工字钢稳定性。
工字钢横梁上布置双层贝雷梁,翼缘板下布置4排双层贝雷梁;
腹板位置布置6排双层贝雷梁;
上盖板和下底板位置布置3排双层贝雷梁(半幅布置数量)。
两片贝雷梁采用45花窗连接,在双层贝雷梁的上下层位置每隔4米用[14槽钢横向将所有贝雷梁连接为一整体。
翼缘板下4排贝雷梁在支点位置采用两根[20加强竖杆,靠支垫位置上下各增加一根加强弦杆。
腹板和底板位置贝雷梁在支点位置采用两根[20加强竖杆,在离支点1.5m位置竖杆采用I8工字钢加强;
在3.0m范围斜杆采用I8斜杆一根加强于原斜杆旁。
在4.5m范围上下层贝雷梁采用加强弦杆加强。
贝雷梁加强位置各加强杆件的焊接必须饱满,质量达到相关要求。
贝雷梁上布置I20a工字钢横梁,横梁间距1.0m,其位置与钢模板背桁架一一对应。
桁架与I20a工字钢之间布置16吨螺旋千斤顶,一排横向布置13个千斤顶。
千斤顶也模板之间必须顶紧,保证其充分受力。
3支架计算
3.1依据
(1)《通桥(2008)2221A-Ⅴ》、《漳江双线特大桥设计图》。
(2)《铁路桥梁钢结构设计规范》16Mn钢[σ]=210Mpa,[τ]=120Mpa。
(3)《装配式公路钢桥多用途使用手册》
(4)《公路施工手册》
3.2杆件截面验算与允许承载力验算
(1)桁架弦杆容许轴力:
弦杆截面积Am=25.48cm2
16Mn钢容许应力为[σ]=210Mpa,弦杆上为了安装风勾在开有椭圆形孔,故其强度会降低,取有效断面系数为0.809。
(2)桁架竖杆容许应力:
竖杆截面积Am=9.52cm2
16Mn钢容许应力为[σ]=210Mpa,由λx=52.5则稳定系数φ=0.818
(3)桁架斜杆容许应力:
斜杆截面积Am=9.52cm2
16Mn钢容许应力为[σ]=210Mpa,由λx=74.2则稳定系数φ=0.66
(4)桁架容许刚度:
3.3荷载设计值
(1)模板和装配式钢桥自重:
模板(千斤顶和贝雷梁上横梁重计入):
装配式钢桥:
模板和装配式钢桥自重设计值:
61.4×
1.2+47.84=121.52
(2)箱梁自重
C50混凝土方量310.6m3;
混凝土容重25KN/m3
C50混凝土重:
310.6×
25=7765KN
普通钢筋重:
1.95+54.357=56.307t=563.57KN
预应力钢筋重:
117.25KN
每孔梁重:
每孔梁重设计值:
259.1×
1.2=310.9KN/m
(3)施工附加荷载:
施工人员和施工设备:
1.0×
1.4×
5.5=7.7
振捣混凝土产生的竖向荷载:
5.5=7.7
;
倾倒混凝土时产生的冲击荷载:
施工附加荷载设计值:
7.7×
3=23.1
荷载总值:
3.4箱梁计算荷载模型划分
(1)各部分面积计算:
1/2箱梁截面划分为第Ⅰ部分;
第Ⅱ部分;
第Ⅲ部分各部分面积如下:
AⅠ=2.16m2
AⅡ=0.77m2
AⅢ=1.12m2
全截面总面积为:
A总=8.76m2
(2)各部分沿梁长方向均部荷载计算:
qⅠ=(2.16/8.76)×
310.9=76.66KN/m
qⅡ=(1.12/8.76)×
310.9=39.75KN/m
qⅢ=(1.07/8.76)×
310.9=37.98KN/m
3.5双层贝雷梁检算
装配式钢梁片数:
一孔箱梁按装配式钢桥采用26排双层布置,共520片各片均匀受力(不考虑分配系数)。
详细布置见下图。
(1)第Ⅰ部分梁底布置6排贝雷梁(一排两层),验算如下:
单排荷载:
q=(76.6+121.52/26×
6+23.1/26×
6)/6=18.3KN/m
(2)第Ⅱ部分梁底布置4排贝雷梁(一排两层),验算如下:
q=(39.75+121.52/26×
4+23.1/26×
4)/4=15.5KN/m
(3)第Ⅲ部分梁底布置3排贝雷梁(一排两层),验算如下:
q=(37.98+121.52/26×
3+23.1/26×
3)/3=18.2KN/m
计算时只需考虑荷载qmax=18.3KN/m
单排桁架为简支结构体系如右图:
3.5.1建立模型单排双层模型验算
(1)当q=18.3KN/m时,MIDAS建立单排双层模型如下:
通过建模型计算得出给
杆件轴力如下图:
通过模型计算A、B、C三点出现各杆件轴力最大值,需对以上三点进行验算。
A点下弦杆最大轴力为561.8KN>
432..9KN不符合要求,支点上方竖杆最大轴力为257.9KN>
163.5KN不符合要求,斜杆最大轴力为164.3KN>
131.9KN不符合要求。
B点上弦杆最大轴力为518.0KN>
432..9KN不符合要求,需要对上弦杆进行加强处理。
C点下弦杆最大轴力为561.7.1KN>
432..9KN不符合要求,竖杆最大轴力为257.5KN>
163.5KN不符合要求,斜杆最大轴力为154.5KN>
综上,从轴力分部图可以看出该结构是局部杆件强度不符合要求,可以对不符合要求的杆件进行加强其强度。
加强方法:
支点上竖杆用两根[20,高1.4m,用为支座上竖杆加强,斜杆采用I8斜杆一根加强于原斜杆旁,其他竖杆加强采用I8竖杆加强于竖杆旁。
(2)由MIDAS建立加强型单排双层模型如下:
通过建模型计算得出杆件轴力整体图如下:
从上图可以看出出现控制轴力的部位为上图中的B,C,D,E四个部位,下面就上述四个部位对杆件轴力进行验算。
B点上弦杆最大压力为:
N上=291.7KN<
[N]=432.8KN满足要求
C点下弦杆最大压力为:
N下=283.4KN<
[N]=432.8KN
C点加强竖杆轴力验算:
加强后的杆件截面积Am=28.52+9.52=38.04cm2
Lx=0.9×
140=126cm
Ix=69.734cm4
rx=(Ix/Am)1/2=(69.734/38.04)1/2=1.35cm
λx=Lx/rx=126/1.35=93.3<
[λ]=100
满足总体稳定性要求
Q235B钢容许应力取为[σ]=210Mpa,由λx=93.3则稳定系数φ=0.54
C点支座上方竖杆轴力为:
N=257.3KN<
431KN符合要求。
加强斜杆和其他部位加强竖杆容许应力:
竖杆
斜杆
斜杆轴力为:
N=146.3KN<
263.8KN满足要求
竖杆轴力为:
N=109.5KN<
327KN满足要求
D点下弦杆轴力N=164.5KN<
432.8KN符合要求。
E点下弦杆最大压力为:
N下=283.5KN<
[N]=432.8KN符合要求。
E点支座上方加强竖杆轴力验算:
N=258.3KN<
527.2KN符合要求。
N=150.5KN<
263.8KN符合要求。
N=19.3KN<
327KN符合要求。
综上所述,单排双层贝雷梁片各杆件强度符合要求。
3.5.2检算贝雷梁片挠度验算
MIDAS模型竖向位移如下图:
单排桁架弹性挠度:
,
符合要求。
3.6支墩顶横梁检算
上横梁受力见下图:
横梁受力图
MIDAS模型计算支座反力
由上图知f1=261.6KN
由上图知f2=221.6KN
由上图知f3=260.2KN
下横梁2I63a工字钢截面特性:
F=2×
154.59(cm2),
Ix=2×
94004cm4,Wx=2×
2984.3cm3,Sx=2×
1747.4cm3
D=2×
13mm
按连续梁计算,贝雷片处加集中荷载,荷载如下:
腹板:
翼缘:
底板:
计算得最大支反力为:
弯矩为:
剪力为:
最大正应力:
符合要求
最大剪应力:
,满足要求。
端面承压(刨平顶紧)应力
工字钢腹板压应力
工字钢腹板压应力符合要求。
3.7钢管桩检算
钢管桩轴向抗压
采用Φ629,壁厚8mm钢管桩,其截面特性如下(查管材截面特性表):
截面积A=156.1(cm2)
惯性矩Ⅰx=75248.3(cm4)
回转半径r=21.95(cm)
对于最大自由桩长10m(最高墩)
长细比λ=L0/r=1000/21.95=45.6Ф=0.876
承载力允许值[N]=Ф[σ]A
=0.876×
140×
103×
156.1×
10-4
=1914.4KN≥1478.7KN钢管桩受力符合要求
4支架预压
支架搭设完成以后,通过支架预压来检测支架体系的稳定性和安全性,通过观测数据来检验计算支架变形量并以此来调整支架标高,确保现浇箱梁的线性满足要求。
支架预压的方式有固体物预压法和水压法两种,两种方法各有优缺点。
采用固体物预压法,能够准确的模拟箱梁的结构受力型式,但是加载时间长、所用机械和人工较多、施工成本大;
其加载过程需要人员在支架上作业,当支架结构存在安全隐患时,可能出现安全事故。
采用水预压时,加载和卸载非常方便、需要的人员和机械设备较少、成本较低、加载过程比较安全;
但是水的加载不能完全模拟箱梁的结构受力型式。
厦深铁路现浇箱梁均采用水预压方法。
采用防水板在箱梁内焊接成一大水箱,在模板两侧用钢模板加高以满足荷载重量。
采用抽水机抽水加载,卸载时直接将水放出即可。
加载时分四级加载,加载荷载为箱梁重量的120%。
5预留沉降量设置
在预压之前,以每4米为一个横断面,一个横断面设置4个观测点进行观测。
由于采取水预压方案,观测点设置在模板的背面。
通过预压观测数据可知,支架非弹性变形值为12mm,跨中最大弹性变形值为70mm。
其弹性变形值与理论计算基本相符。
支架跨中最大预拱度
ΔL支架跨中最大预拱度值(cm)
L1-支架预压跨中最大弹性变形值(cm)
L2-现浇箱梁预应力产生的上拱度值(cm)
L3-现浇箱梁混凝土徐变产生的拱度值(cm)
说明:
向下为负,向上为正。
根据双层贝雷梁支架变形的特点,其预留沉降量的设置采取二次抛物线法进行分配。
6结论
通过双层贝雷梁方案的实施,采用该方案能够解决地质条件较差、地基处理成本较高的高速铁路900吨现浇箱梁膺架施工的难题,具有较好的可借鉴性。
参考文献
1交通部第一公路工程总公司.公路施工手册桥涵.北京:
人民交通出版社,2000
2周永兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册.北京:
人民交通出版社,2004
3黄绍金,刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册北京:
人民交通出版社
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