都柳江2号特大桥0号块现浇支架方案
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[摘要]通过工程实例介绍结构计算在工程施工中的应用,达到缩短工期、保证施工安全以及质量要求、节约施工成本、提高经济效益的作用。
[关键词]上横梁 荷载 分配梁 主梁 牛腿
一、工程概况
厦蓉高速公路、贵州境内B22标都柳江2号特大桥主桥左线桥1号、2号、右线桥2号、3号桥墩为主桥桥墩,墩身采用双肢等截面矩形空心墩,肢间净距8m,单肢截面尺寸7×3m,壁厚0.7m;上部构造为90+170+900m三跨预应力混凝土连续刚构箱梁,箱梁横断面为单箱室。箱梁顶横向宽度为12.75m,底板宽为7m,预缘悬臂长2.875m,0号块梁高10.5m,长16 m,桥墩外悬出1 m,0号块箱梁混凝土总方量为574.4m3。
二、支承方法与设备
1.在墩柱顶段施工时,预先在墩柱内壁埋置钢筋网及键盒(14个),墩柱施工完毕后,安装内嵌式牛腿(14个)、枕梁(2根2Ⅰ20b)、7组贝雷架纵桁梁。
2.在墩柱外壁预埋预先加工好的钢板预埋件(16个),墩柱施工完毕后,安装三角斜撑支架,预埋刚板与三角斜撑支架间采用焊接。
3.在墩柱内侧铺设17根I20b横向分配梁;墩柱外侧三角斜撑支架上安装1根I20b和一根2I45a组合钢梁(挂蓝后下横梁)作横向分配梁。内侧横向分配梁I20b交错布置,悬出2m作0号块施工安全操作平台。
4.在内外横梁上安装模板系统,进行0号块第一阶段施工(浇筑底板及6m高度腹板)。
5.0号块第一阶段施工完成后,开始第二阶段施工(浇筑剩余4m高度腹板及顶板),在内外模主背筋上安装支承翼缘板和顶板的角钢骨架片。
三、第一次浇筑支架验算
斜腿撑验算如下。
1.荷载计算
腹板(单边)按第一次浇筑高度荷载:0.7*6*8*2.6=87.36T
底板荷载:1*5.6*8*2.6=116.48T
施工荷载:3KN/M2
人群荷载:2.5KN/M2
墩间支架主梁采用7片321贝雷架简支梁,分配梁采用17根间距为0.5m/根I20b工字钢,所以每根分配梁荷载为:
腹板部分:(0.5*0.7*6*2.6+(3+2.5)/10*0.5*0.7)/0.7=8.075T/m (取8.5T/m)
底板部分:(0.5*1*1*2.6+(3.25+2.5)/10*0.5*1)/1 =1.5 T/m(取1.5T/m)
2.验算
分配梁:
如支架设计图所示,I20b分配梁受力计算简图如下图:
其中q1=8.5T/m,q2=1.5T/m;
腹板、底板倒角处混凝土对分配梁的线荷载经计算为0.3*0.3/2*0.5*2.6/0.3=0.195T/m,考虑到腹板处下荷载取值较实际偏大,故不做考虑。
预埋钢板验算:
预埋钢板采用50CM×30CM厚2CM的钢板,背部采用9Φ25的螺纹钢焊接而成,A=44.18CM2
每个支点的抗剪为127.6KN
抗剪τmax=127.6×103/44.18×10-4=28.88MPa
四、墩内内嵌式牛腿计算
墩内牛腿采用I36a工钢,两侧分别加焊10mm钢板制作,其界面参数为:
Ix=15800+2*1*333/12=21789.5cm4Wx=1210.53 cm3
墩内牛腿承受总荷载为
混凝土荷载:87.4T+116.5T=203.9
I20b及贝雷架:17*9*31.069/1000+21*300/1000=11
施工及人群荷载:5.5/10*8*7=30.8T
合计:245.7T
根据分配梁反力的输出情况,牛腿最大受力按2倍平均荷载计算,即2*245.7/14=35.1T
牛腿主要受力为剪力 Q=35.1*10=351 KN
腹板厚σ=2cm(考虑焊接质量,取2/3腹板厚进行计算) Sx=644.9cm3
τ=M/Wx=105.3KN•M/1210.53 cm3=Q* Sx/(Ix*σ)=351*644.9/21789.5/2=51.9Mpa
按只受剪力计算τ=351*1000/(20*330)=53.2 Mpa
五、键盒底混凝土局部受力计算
键盒细部构造图
牛腿通过20*135*200mm调高垫块传递给混凝土的最大压力为:35.1+35.1*0.3/0.5=56.2T。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)钢筋混凝土局部承压公式为:Nc
局部承压计算时的计算底面积Ad=146*500=73000mm2
局部承压面积Ac=135*200=27000 mm2
β=(Ad/Ac)1/2=(73000/27000)1/2=1.644
键盒下设置加强钢筋,钢筋网有效面积为135*200=27000mm2,最大层距80mm,包裹在钢筋核心的混凝土面积Ahe=135*200=27000 mm2
βhe=(Ahe/Ac)1/2=(27000/27000)1/2=1.0
间接钢筋抗拉强度设计值Ag=340 Mpa
间接钢筋的体积配筋率μt=(4*π*8*8+5*π*6*6)*80/(135*200*80)=0.05
墩柱混凝土为C40,计算强度取Ra=23Mpa
带入计算得Nc=1163.4KN=116.3T>56.2T
键盒底混凝土局部受力满足要求。
六、第二次浇筑模板支撑系验算
第二次浇筑利用挂蓝模板支撑系支撑,荷载主要为顶板混凝土自重、腹板混凝土侧压力以及施工人群荷载。腹板侧压力由模板自身承担,在此不作叙述。顶板荷载由模板支撑系承担,作强度验算如下:
顶板荷载为梯形荷载,为加大安全系数且计算简便,采用最大荷载值均布荷载进行计算。荷载值为0.85*1*26=22.1kN/m,取25kN/m计算。
输出最大应力值为:78.7Mpa,小于215Mpa,满足要求。
从上到下拉杆处的水力值为:2.0T,0.9T,0.4T,-2.3T(正值为压力,负值为拉力)
输出最大应力值为:54.5Mpa,小于215Mpa,满足要求。
从上到下拉杆处的水力值为:-4.0T,-1.3T(正值为压力,负值为拉力)
参考文献:
[1]厦榕高速公路贵州境水口(桂黔界)至榕江格龙段第AT22合同段都柳江2号特大桥《两阶段施工图设计》第三册第2分册.
[2]公路工程质量检验评定标准JTG80/1―2004.
[3]钢结构设计手册(第三版).