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中图分类号:U448文献标识码: A
一、拱桥及刚架拱桥
拱桥是我国公路上常用的一种桥梁形式。拱桥在竖向荷载作用下,两端支承处除有竖向反力外,还产生水平推力。拱桥和其他桥梁一样,也是由上部结构及下部结构组成。根据行车道的位置,拱桥主要分成两类,分别是上承式拱桥、中下承式拱桥。桥面位于整个桥跨结构上面的拱桥称为上承式拱桥,其中上承式拱桥又分为两大类,一类是普通型上承式拱桥,这类拱桥由主拱圈、拱上传载构件或填充物、桥面系组成,主拱圈是主要承重结构,另一类是整体型上承式拱桥,这类拱桥是由主拱片、桥面系组成,主拱片是主要承重结构。中、下承式拱桥也即行车道位于拱肋中部或下部的拱桥。刚架拱桥是在析架拱桥、斜腿刚架等基础上发展起来的另一种新桥型,属于有推力的高次超静定结构。
二、刚架拱桥主要病害分析
刚架拱桥主要病害有微弯板开裂、横系梁竖向开裂、拱片连接部位的型钢结合件锈蚀,混凝土剥落,连接薄弱等。
1、拱片病害
主拱片是主要承重结构,由上下弦杆、腹杆、实腹段组成。
上弦杆脱空。由于拱桥修建时考虑不周,跨径太小,桥梁建成后不能满足水流断面的需要,在长期水力冲刷作用下,使桥台基础外露掏空,大雨季节,严重的台后被冲垮,被迫中断交通;轻的使桥台产生沉降外移,拱桥上弦杆就处于悬空或接近悬空的状态。上弦杆与墩台分离会造成跳车、漏雨等病害,而且会损坏牛腿。析架拱桥桥面大都是微弯板结构,跳车常将桥面的微弯板震断,漏雨常常引起桥梁下部结构的碳化,导致钢筋锈蚀。
拱片裂缝。拱片裂缝大部分分布于上弦杆、次拱腿和上弦杆的联接处、主拱腿和实腹段
的联接处以及拱顶,其中联接处裂缝又最为集中。拱片裂缝典型形态。上弦杆和拱顶处的裂缝均属于竖向断裂裂缝,且裂缝上端窄下端宽,很明显是受拉所致。其原因大多是横载和活载长期反复交替作用而断面配筋不足造成混凝土内拉应力值较大,超出其极限抗拉强度,导致开裂另外在施工缝以及拱片接头处也容易产生裂缝。
2、横系梁病害
横系梁的作用是把各析架拱片连成整体,使之共同受力,横系梁主要病害是裂缝。横系梁的裂缝形态都是竖向的断裂裂缝,这主要是微弯板的侧向水平推动作用使横系梁受拉所致。在长期活载作用下横系梁的横向联接功能会减弱,导致桥梁横向整体刚度的降低,引起横系梁内拉应力超出允许值,这是造成病害的原因之一。因此,适当地设置和加固横系梁,对增强桥梁横向刚度是很有利的。
3、桥面病害
桥面既承受局部荷载,又与拱片形成整体,共同受力,桥面板种类很多,常用的是微弯板。微弯板主要有两种布置形式,有预制拱板加填平层的,也有用上平下拱的少筋微弯板。桥面微弯板直接承受桥梁的使用荷载并将其传递给拱片,它本身又以部分或全部参与所在部位构件的共同作用,成为上弦杆或实腹段截面的一部分。裂缝是微弯板主要的病害,微弯板的裂缝通常发生在板厚最薄弱部位及接缝微弯板还有其他病害比如蜂窝、孔洞和层隙等,其形成主要是由于施工质量造成的。在车辆荷载及雨雪冰冻等因素作用下,微弯板表层还会出现磨损、腐蚀、老化、剥落等病害。以下以尹家河桥为例加以说明:
伊家河桥位于104公路山东微山县南段。上部结构为一孔钢筋混凝土刚架拱桥,净跨径50m,净矢高sm,净矢跨比为1/10,桥宽为净一12附2X1.75m人行道,荷载标准为汽一20级、挂车一100级,人群3.5咖/角2。全桥共5片拱片,主体结构混凝土为C30,钢筋为11级。采用预制构件、有支架安装的施工方法,实腹段与拱腿、弦杆与拱腿及拱顶接头采用钢板接头,横系梁上伸出的n型钢,通过调正角钢与预埋在拱片的n型钢焊接,并浇筑混凝土。下部结构为重力式桥台,本桥建于1986年,在2001年5月对该桥进行外观检查时发现,在桥纵向跨中17m区段,该处微弯板出现纵向严重开裂,板底最大裂缝已达Zrn们n,微弯板的加劲肋竖向裂缝达1~3rnrn。横系梁在中段处出现宽约0.srnrn的竖向裂缝,尤其是与拱片联结部位的型钢结合件锈蚀严重,混凝土早已剥落,联结很弱。边拱片两半拱联结部位钢板锈蚀严重。
之所以出现上述病害,主要是由于横系梁与拱片联结部位松动、开裂,作为轴向受拉构件的横系梁受力过大,导致个别横系梁在中段处沿竖向开裂,使得横向联结构件的联系作用减弱,特别是跨中区段的横系梁与拱片的联结,造成拱片在微弯板的拱式推力的作用下发生侧移。而微弯板在上述情况下边界条件改变,内力发生重分布,加之数年车辆荷载的局部作用以及疲劳损伤的累积作用,出现了前述微弯板开裂现象。
三、刚架拱桥病害防治措施
1、加强日常维护与小修
刚架拱上部结构由微弯板、横系梁、次拱腿、次梁、主拱腿组成,每一个构件均发挥着不同的作用,每一个部位出现破坏均会破坏原有的设计传力体系,可能造成整个桥的破坏,因此刚架拱的养护要做到及时维修加固。及时的小修可推迟大修的到来,达到节省维修养护费用的目的。
2、维修加固要全面统筹
对刚架拱的加固要做到全面统筹,保证维修加固后各构件具有相同的承载力、耐久性和可靠度。韩庄刚架拱进行了主拱圈的增大和断面加固,但是时过2a,次梁出现了超出养护规范宽度的裂缝。
3、改进桥型
通过几何尺寸的拓扑优化,使得该类桥实现现有荷载下的合理轴线;根据现有的设计规范对截面尺寸、配筋进行优化;结合现有的施工方法与技术水平,对施工过程进行优化。结合现行的规范对刚架拱桥的性能进行全面的改进,解决刚架拱超载潜力小、整体刚度弱、动力效应影响大、微弯板局部强度低、横向整体性较差等缺点。
4、注重对桥梁的补强加固
补强加固是对于一些破坏不甚严重、结构还能继续维持一段时期的工作、为了使该结构能在较长的时期里正常工作的一种补强加固措施。常见的桥面铺装层损坏拱片与横系梁上小部分的保护层脱落桥台拱座出现细微裂缝等可采取相应的补强加固措施、使结构维持正常的工作状态。这种处理方法虽然涉及的技术含量并不是很高、但对维持桥梁长期正常的工作状态是一项很好的措施环节、使运营的结构得到及时的养护。
桥梁补强加固常用的方法有:用外包钢法加固补强;用增大截面法四周加固补强;用粘钢加固技术%应用碳纤维加强塑料(CFRP)加固修补;采用体外预应力加固补强;贴碳纤维布或钢板条和裂缝封灌的综合修补方法。
论文摘要:对上世纪80年代修建的载重为汽车—15级的单跨刚架拱的加固工程做简要介绍。从加固后的运行情况看加固工程经济实用,通行车辆安全、平稳。
0 引言
绍兴袍江荷湖刚架拱桥建于1983年,为单孔跨径L0=40m的刚架拱桥,3片拱肋腿部插入拱座未做固结。桥宽为6m+2×0.2m,设计荷载为汽车—15级。矢跨比为1/8.5。
肋间横向搁置预制微弯板,其上现浇混凝土。
1 病害情况与原因
1.1 主要病害 ①微弯板:混凝土开裂较多,甚至碎落。②拱肋:在跨中下缘附近,有多处混凝土剥落、露筋、开裂。③横梁:主要在近拱脚处有混凝土剥落、露筋。④栏杆:损坏严重。
1.2 病害原因分析 ①超载车辆行驶频繁,超过桥梁设计荷载。②施工时“三材”紧缺,各构件混凝土标号较低,配筋较少,构件单薄。③局部设计不合理。④使用时间已达20余年,缺少维护。
2 设计计算分析
2.1 计算方法 参阅桥梁竣工图,本桥主拱腿仅插入拱座,未予固结,属于铰接。计算程序采用平面杆系结构有限单元法拱桥专用计算程序。①对称荷载作用同单拱,计算内容包括恒载、温度、位移产生的各截面内力。②非对称荷载作用,包括汽车、挂车等荷载,先计算各截面内力,然后对不平衡水平力,按变形协调原理进行分配,并求得各截面的单拱内力,即为所求。
2.2 计算说明 ①恒载:除原恒载外,计入桥面拓宽部分原石、栏杆、横梁铺装等增加的恒载。②活载:两列汽车—20级或单列—100。③温度:安装时平均温度取10℃,当地最高气温为40℃,最低气温为—5℃,故按升温30℃,降温15℃考虑。④位移:拱脚水平位移,每个桥台为0.5cm。⑤横向分布:活载偏载影响,汽车—20级计入冲击系数后,横向分布系数为0.705,挂车—100横向分布系数为0.34。⑥内力组合及配筋计算:按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的规定采用。
2.3 计算内容 先计算各节点的截面积、惯性矩、杆长、转角作为单元基本数据。再计算各截面在不同荷载与温度、位移分别作用下的内力。
2.4 截面加固设计对照原竣工图,截面下缘配筋跨中14m长度范围,下缘加厚12cm,两侧各加厚6cm,截面增加配筋,增加数量为8φ25,在上弦杆接近大结点段的6m长度一段,在下缘加厚12cm,两侧各加厚6cm,增加配筋为4φ25,加上原配筋可满足受力要求。
3施工程序
跨中段拱肋上弦杆下缘的加固,是一项较为复杂的工作,常规的做法是在河床上布置满堂支架。这样,不仅支架多,而且常常由于支架下沉或被船只碰撞而变形,导致拱肋向下变位,影响工程质量。本工程利用原有构件作为支架,进行构件下缘的加固。具体做法如下。①拆除栏杆、缘石、桥面铺装层、悬臂板、微弯板及其上现浇混凝土层,上部结构仅保留主拱腿、实腹段、上弦杆与横梁。②安装支架与立模:在拱肋跨中段与上弦杆斜杆顶点大结点段,利用原有构件顶面支撑,安装支架与立模。③预制微弯板、栏杆、栏柱等。④拱肋与上弦杆加固:布筋、现浇混凝土。⑤悬臂板与缘石立模、布筋、浇注,同时进行微弯板安装。⑥现浇增设横梁与桥面铺装层。⑦安装栏杆。⑧修补裂缝。
4施工要点
4.1下缘加固原拱肋凿毛、去渣、清洗、凿孔。清渣、清洗要认真,立模现浇混凝土前对凿毛部分要洒水湿润,最好使用商品混凝土。商品混凝土不仅质量有保证,而且易流动,施工较易密实,对加固小范围浇灌混凝土特别有利。浇注时须用平板振捣器振实,否则易出现混凝土不密实,甚至有蜂窝、麻面、空洞现象,直接影响构件质量。
4.2裂缝修补将裂缝凿成“V”形槽并清洗,露筋处除锈后,涂抹YT—302加面剂。本工程采用的加面剂,为具有较强粘结力与抗渗性能的涂抹材料,分甲、乙两组分别盛在两个器具中,按甲:乙:水泥=1:3:4的配比,调成稀浆,用毛刷将胶浆涂抹于露筋及表面。水泥为无粗粒的42.5(R)水泥,使用前应过筛。
4.3横梁原有横梁厚度不仅薄而且又是空心,横梁太单薄是导致重车过桥晃动的主要原因,加固时,保留了原有横梁,每孔主拱腿上增设8道,斜杆上增设4道。横梁设置处布筋,现浇混凝土。以往,采用预制安装,现浇接头,在使用中接头处易开裂、脱开。横梁两侧竖向为拱肋长边,应垂直于拱肋长边。
关键词:刚架拱桥梁对称拆除施工工艺
中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:
一、工程概况
大汶口桥位于国道104泰安段,始建于1987年,主桥为13×42.5米的钢筋混凝土刚架拱桥,矢跨比为f/L=1/10,桥面总宽度为22+2×0.5=23米,桥跨结构单幅横向设4片拱片,每孔籍以2道横隔板、16道横系梁和25cm钢筋混凝土面板桥连接。随着近年交通量的持续增多,该桥梁陆续出现各类病害,尤其是主要承重结构存在许多病害,考虑该桥结构受力形式不能满足日益增长的交通量需求,经过有关专家论证,采取拆除重建的施工方案。
二、施工工艺
(一)在施工前对刚架拱桥梁建立模型进行试验,
第1、3 联第Ⅲ单元桥面铺装凿除完成后,凿除第2联第Ⅲ单元桥面铺装时,此时剩余第2联第Ⅲ单元桥面铺装(宽度为5.4米),制动墩的不平衡推力较大。
(二)进行验算
1.计算模型
计算模型为:主桥上部结构为42.5米跨径的刚拱架拱桥,矢跨比为f/L=1/10,桥跨结构横向2片拱片,每孔籍以2道横隔板、16道横系梁和25cm钢筋混凝土桥面板连接。
主桥运用桥梁结构通用计算程序《midas Civil 2012》按空间杆系理论进行结构分析,结构离散图见下图:
图1:结构模型三维展示
2.施工阶段模拟
主桥采用拆除过程中的的结构模型。
3.材料特性及计算参数
混凝土、钢筋等材料的弹性模量、设计抗压(拉)强度等基本参数均按规范取值。
3.1材料特性(略)
3.2计算荷载恒载:拱肋、横梁和桥面板的自重。4.作用组合
根据《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004规定对结构进行作用效应组合。
5.计算结果如下表:
表1拱脚反力合计
即:由于拆除施工以联为单元,故最大不平衡推力发生在制动墩上,此时制动墩的不平衡水平力为4670KN,竖向力为1911.6KN。
(三)制定科学的施工方案
根据桥梁拆除时的受力分析,确定按联分步逐级卸载桥梁上部结构并制定了具体施工方案:主桥由北向南一次编号为第1、2、3联。全桥共有制动墩4个,普通墩20个。拆除过程中应遵循先拆桥梁外侧后拆桥梁内侧,采用逐级卸载对称进行的原则,先拆桥面铺装后拆拱肋的施工顺序,始终最大限度保持桥梁各部件受力平衡,以保证桥梁及施工安全。全桥投入8台破碎锤,以联为单位进行拆除施工,并将桥梁沿纵向由外到内划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个单元,第Ⅰ、Ⅱ两个单元分别对应一个拱肋,第Ⅲ单元对应内侧两个拱肋,拆除时遵循由外到内的顺序施工(如图2所示)。
图2造出单元划分示意图
具体施工方法如下:
1、首先,根据原桥施工图纸,在桥面上准确放出拱肋的位置(图2中虚线表示),防止在破碎锤破碎的过程中过早损坏拱肋而破坏整孔桥梁的受力。
2、首先拆除外侧护栏,后拆除第1、3联第Ⅰ单元桥面铺装。每联布置四台破碎锤,以两孔为一作业单位由两端向中间对称凿除(图3中箭头所示),
图3桥梁平面图(第一联)
此方案可达到每联各普通墩受力平衡,从而有力确保拆除作业的安全。
3、第1、3联第Ⅰ单元桥面铺装凿除完成后,凿除第2联第Ⅰ单元桥面铺装,第2联由五孔组成,为保证凿除过程中桥墩受力平衡需增加一台破碎锤,其他孔布置同第1、3联。如图4所示
图4桥梁平面图(第二联)
4、第2联第Ⅰ单元桥面铺装凿除完成后,将连接外侧两拱肋的横系梁断开,仍按照桥面铺装的拆除顺序对称拆除最外侧拱肋。
5、最外侧拱肋拆除完成后,采取同样的施工顺序凿除第Ⅱ单元桥面铺装及拱肋,在凿除第Ⅱ单元桥面铺装时应注意保证剩余第Ⅲ单元桥面铺装横向对称,防止剩余第Ⅲ单元左右侧受力不均发生扭曲。
6、剩余第Ⅲ单元桥面铺装宽度为5.4米,而跨径为42.5米,破碎锤在破碎混凝土作业中会产生巨大的冲击力。为安全起见,在凿除第Ⅲ单元桥面铺装时破碎锤位于另一幅桥梁上作业,剩余第Ⅲ单元桥面铺装及拱肋拆除顺序相同。
第2联第Ⅰ单元桥面铺装凿除完成后,仍按照桥面铺装的拆除顺序对称拆除最外侧拱肋。先拆除第1、3联第Ⅰ单元桥面拱肋,后拆第2联第Ⅰ单元拱肋。将连接外侧两拱肋的Ⅰ、Ⅱ型横梁用油锤凿除,切断横梁与拱肋连接处钢筋,然后将拱肋由每孔中间位置凿断。在结构自重作用下,拱肋自行下落,端部连接钢筋由人工切断。拱肋下落后由地面破碎锤逐个破碎。
以上拆除过程中需配备切割机配合破碎锤施工作业,及时切断结构连接中的钢筋。(图5)
图5
三、注意事项及控制要点
加强施工中的人员、机械控制,确保卸载的同步性。
1、加强对机械操作手技术交底和技术培训工作,要求机械操作手熟悉现场的环境和桥面上预先划定的区域,施工时不得猛凿乱凿,防破坏桥体受力平衡。
2、对机械操作手的技术进行筛选,选定操作技术相近的操作手。
3、每台油锤配备一台对讲机,凿除时由专人用对讲机指挥,保证油锤工作的同步性。
四、效果检查
在施工过程中根据对不平衡推力造成的桥墩偏位进行跟踪观测,发现相关技术指标均在可控范围内,见下表:
表2
五、结束语
本文通过G104泰曲路大汶口桥改建工程实例对刚架拱桥拆除施工工艺进行了探讨,希望在今后的公路桥梁施工中,不断总结施工经验,提高桥梁施工技术水平。
参考文献
关键词:刚架桥支架现浇施工技术满堂支架检算
中图分类号: TU74 文献标识码: A
1.工程概况
南广铁路ZDK50+003.722 1-8m刚架桥,全长10.2m,刚架桥小里程边墙采用桩基础,孔桩直径为1.25m,大里程边墙置于白云质灰岩上;YDK50+030.384 1-8m刚架桥,全长13.532m,刚架桥边墙采用桩基础,孔桩直径为1.25m;边墙厚0.8m,跨中梁高0.7m,边墙根部梁高1.1m。
2.刚架桥支架现浇施工技术方案
2.1基础处理。主体框架条形基础为现浇4m厚的C40混凝土。
2.2搭设支架。现浇支架均采用碗口式扣钢管支架,采用Φ48mm×3.5mm无缝钢管。根据现浇砼自重,加工模板,施工机械,施工人员及其它荷载为确保支架安全考虑相应增加荷载系数。钢管支架的纵横断面布置,支架的布设以纵桥向中心线与支架中心相对应,钢管支架纵横向间距为0.6m,底层步距为0.3m,顶层步距为0.8m,中间步距为1.5m;搭设支架应确保所有支架垂直搭设,支架纵、横向之间用剪刀撑进行连接,纵、横向,竖向每隔6排设剪刀撑,剪刀撑用钢管和直角扣件、转角扣件与支架牢整体固连接。
2.3安装底板系统。支架顶端布置10cm×10cm纵向方木条,直接搁置在支架上顶托上,方木间距确定为20cm,顶托内并列布设3根钢管作为支承,方木上铺设15mm厚竹胶板作底模,并与10cm×10cm方木联结定位。
2.4铺底模、侧模。支架搭设完成后经检查并经监理工程师批准后,可铺设底模,底模铺设前应精确放出桥梁的中心线和底板的边线,以便底模铺设准确,侧模用型钢和木板做骨架,表面铺竹胶板。侧模支撑系统也由钢管支架和调节杆搭设,在侧模上设置拉条螺丝对拉,确保两侧侧模的位置。
2.5绑扎中(边)墙钢筋。支架经观测完全达到设计与技术规范的要求后,并经监理工程师批准,清洗调整底模及侧模后,涂恻一层薄薄的脱模剂或机油,按图纸及技术规范的规定与要求,绑扎中(边)墙钢筋,按照设计图纸和规范要求在钢筋加工场地成型,焊接部分采用闪光对焊,成型后运输至施工现场进行绑扎。钢筋加工和绑扎严格遵守规范要求执行,同时对保护层的施工应注意,确保钢筋保护层符合要求。
2.6安装腹板内侧模、浇筑第一次混凝土。钢筋绑扎完成后,浇筑混凝土,浇筑方法采用水平分层、纵向分段,横向对称的浇筑方法,第一次浇筑两边墙的高度为4m,中墙为5m,以保证混凝土接缝错开1米的要求。混凝土采用插入式振动器振捣,混凝土搅拌车运输,泵送混凝土。
2.7安装顶板模板。第一次混凝土浇筑完成后,清除附着在外露钢筋上的水泥浆,凿毛,露出新鲜混凝土,待混凝土强度达到规定时,进行施工缝处理,经检查符合技术规范要求后,进行第二次混凝土浇筑,浇筑成形。浇筑前应适当洒水,使施工缝表面保持潮湿状态,以增加新旧混凝土的结合。采用插入式振动器振捣后,还须在顶板上面层仔细振平振实,仔细磨平顶板表面。为使顶面高程符合图纸要求,在浇筑前设置一定数量的控制点,不但标高要符合设计要求,而且平整度也要符合图纸及技术规范的规定,混凝土初凝后应尽快覆盖和养生。
2.8养护及拆模。养护主要采用土工布覆盖,人工浇水进行养护,养护期7天,侧模板在砼强度达到≥2.5MPa后拆除支架及模板,拆除支架时必须遵循由上到下、逐级卸落,通过调节杆螺丝来逐步松动支架,拆除模板,确保拆除支架的施工安全。
3.满堂支架检算
3.1现浇梁荷载检算。根据《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005查得钢筋砼容重γ=26;每米板梁砼重量 =26×0.7m(梁高)=18.2KN/㎡;模板荷载=2.5 KN/㎡;振捣荷载 =2.0 KN/㎡;人员机械荷载=2.0 KN/㎡;钢管采用扣件式钢管脚手架;木材品种:杉木;木材弹性模量E(N/mm2):9000.0;木材抗弯强度设计值fm(N/mm2):11.0;木材抗剪强度设计值fv(N/mm2):1.4;面板类型:胶合面板,厚度(mm):18.0;钢材弹性模量E(N/mm2):210000.0;钢材抗弯强度设计值fm(N/mm2):205.0;面板弹性模量E(N/mm2):9500.0;面板抗弯强度设计值fm(N/mm2):13.0。
3.2梁底板荷载检算。本梁底模采用1.8cm厚竹胶板,面板为受弯构件,验算其抗弯强度和刚度,取纵桥向单位宽度1m的面板作为计算单元,则梁底模承受荷载转化为匀布线荷载为:
q线=(18.2+2.5)×1×1.2(荷载系数)+(2.0+2.0)×1×1.4(荷载系数)=30.4 KN/m;
根据受力情况,其受力模型简化为受匀布荷载的简支梁。则:
截面抵抗矩
截面惯性矩
弯矩
剪力
1、抗弯承载能力检算
2、抗剪承载能力检算
3、挠度检算
故底模为1.8cm的竹胶板能够满足施工及设计要求。
3.3横桥向方木分配梁检算。本梁底模底面横桥向采用方木,长度不小于,按间距布置。则每根方木承受荷载转化为匀布线荷载为: q线=(18.2+2.5)×0.3×1.2(荷载系数)+(2.0+2.0)×0.3×1.4(荷载系数)=9.13 KN/m;根据受力情况,其受力模型简化为受匀布荷载的简支梁。如图,则:
截面抵抗矩
截面惯性矩
弯矩
剪力
1、抗弯承载能力检算
2、抗剪承载能力检算
3、挠度检算
故横桥向采用方木能够满足施工及设计要求。
3.4纵桥向方木分配梁检算.在横桥向方木底,纵桥向采用方木分配梁,扣件式脚手架按间距和布置,
截面抵抗矩
截面惯性矩
1、扣件式脚手架顶纵木检算
扣件式脚手架横桥向受力(取最保守考虑):
集中力
纵桥向方木受力简图如下图所示:
将结构受力模型简化为受集中力的简支梁(偏保守考虑),受力图如图所示,则:
跨中最大弯矩:
最大剪力
2、抗弯承载能力检算
3、抗剪承载能力检算
4、挠度检算。挠度按简支梁跨中受集中力模型计算(偏保守考虑),则集中力:
挠度检算
综上所述,纵桥向采用方木,按相应的间距布置方木,能够满足施工及设计要求。
3.5立杆检算
1、扣件式脚手架检算。采用扣件式钢管脚手架。立杆横纵桥向间距为和,横杆步距1.5m.则根据扣件式脚手架的受力特性,结合纵桥向方木受力分析图,现对扣件式脚手架的主力杆进行受压承载能力检算。
1)立杆承重(0.6×0.6m梁截面标准段):RA= RB=3P/2=3×5.48/2=8.22KN。立杆由纵向分配梁传递的荷载及支架自重:N=8.22+0.5=8.75KN
2)长细比:λ=L/I=1500/15.78=96,查表φ=0.618,容许承载力[N]= φ×A×[σ]=0.618×489×205=61.9KN>8.75KN
3)立杆承重(0.5×0.5m梁根部):RA= RB=3P/2=(3×7.3)/2=57.69/2=10.95KN,立杆由纵向分配梁传递的荷载及支架自重:N=10.95+0.5=11.45KN
4)长细比:λ=L/I=1500/15.78=96,查表φ=0.618,容许承载力[N]= φ×A×[σ]=0.618×489×205=61.9KN>11.45KN
综上所述,故采用扣件式钢管脚手架。标准梁截面立杆横桥向间距为0.6m,纵桥向间距为0.6m,横杆步距为1.5m,梁根部截面立杆横桥向间距为0.5m,纵桥向间距为0.5m,横杆步距为1.5m。按间距以上搭设满堂红脚手架能够满足施工及设计要求。在施工中因建筑物空间间距问题可加往小间距调整纵横立杆。步距调小至1.0m时可增大钢管的φ值(0.81)容许承载力。适当加设一定数量的斜杆,以增强脚手架的稳定性,提高脚手架的整体承载力,保证施工安全。
3.6基础承载力检算
1、支架基础为C25混凝土路面。P=N/ab=11.45×103/(0.15×0.15)=0.51mpa<9.6mpa,满足要求。支架基础表层采用15cm厚C20砼,底层采用40cm厚级配碎石层,换填,级配碎石屋压实度不小于0.93。承载力不小于900kpa。
2、换填承载力900kpa计算方法如下(取1㎡计算)。持力层承载力验算:P=N/S=11.45×4/1=45.8KP
3、管涵部分承载力计算,管涵直径2m,管涵两侧用浆砌片石砌平管涵最高处,方木横铺在管涵上作为支架基础。P=N/ab=(8.75×4)×103/(2×0.1),=0.18mpa<5mpa,满足要求。
4.结束语
结合工程实例介绍了刚架桥支架现浇施工技术方案,并对满堂支架进行检算,结果表明各项指标符合要求。在施工中满堂支架所有支点要求均匀下沉,避免梁体出现开裂。同时支架搭设必须合理,以确保施工安全顺利进行,提高施工效益。
参考文献:
[1]谢亚轩.20m跨径满堂支架现浇箱梁施工技术探讨[J].科技传播,2013(10)
[关键词] 桥涵加固钢筋加工工序、质量控制、体会
中图分类号: S773.4 文献标识码: A
一、前言
桥梁养护工程项目中钢筋加工工序质量的控制,就是对钢筋加工工艺操作规程、工序条件、检验成品料、设置工序质量控制点的质量控制,以此来达到对钢筋加工过程的质量控制。
二、影响工序质量控制的因素
1.工艺操作规程
钢筋加工施工工艺和操作规程,是进行钢筋加工施工操作的依据和标准,是确保钢筋加工工序质量的前提。
1、钢筋制作要求:
钢筋加工制作时,要将钢筋加工表与设计图复核,检查下料表是否有错误和遗漏,对每种钢筋要按下料表检查是否达到要求,经过检查后,再按下料表放出实样,试制合格后方可成批制作,加工好的钢筋要挂牌捆扎整齐、堆放有序。
2、钢筋绑扎与安装要求:
钢筋绑扎前先认真熟悉图纸,检查配料表与图纸、设计是否有出入,仔细检查成品尺寸是否与下料表相符。核对无误后方可进行绑扎。
绑扎时采用20#铁丝绑扎直径12mm以上钢筋,22#铁丝绑扎直径10mm以下钢筋。
3、钢筋接长要求:
钢筋接长水平筋采用对焊与电弧焊,竖向筋优先采用电渣压力焊。根据设计要求,本工程中钢筋接长采用电弧焊中的搭接焊。搭接焊只适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级钢筋的焊接,其制作要点除注意对钢筋搭接部位的预弯和安装,应确保两钢筋轴线相重合之处,其余则与帮条焊工艺基本相同。一般单面搭接焊为10d,双面焊为5d。
A、焊接钢筋时,用焊接夹具分别钳固上下的待焊接的钢筋,上下钢筋安装时,中心线要一致。
B、钢筋焊接完成后,应及时进行焊接接头外观检查,外观检查不合格的接头,应切除重焊。
2、加工工序条件
工序活动条件包括施工操作者、钢筋材料、加工机械设备、加工方法和加工环境等。只要将这些因素切实有效地控制起来,使它们处于可控状态,确保钢筋加工工序产品的质量。具体要求如下:
(1)钢筋的材质、规格及焊条类型应符合钢筋工程的设计施工规范,有材质及产品合格证书和物理性能检验,对于进口钢材需增加化学性能检定,检验合格后方能使用。
(2)加工人员必须持相应等级证名才允许上岗操作。
(3)钢筋加工时弯钩的朝向正确,绑扎接头符合施工规范的规定,搭接长度不小于规定值。
(4)钢筋加工场地应平整、无杂物;取料区、加工区、储料区的位置应合理以便于施工。
(5)钢筋加工时日常使用的工具必须做好经常性的检查、保养;使用过程中工具、机械设备要摆放有序便于使用。
三、钢筋加工工序质量控制措施
1.检验成品料的质量控制
成品料质量检验的好坏是评价钢筋加工工序质量是否符合合格的尺度。为此,必须加强对成品料的质量检验工作。
1、编制钢筋加工完成情况统计表对质量状况进行综合统计与分析,采用数理统计方法,通过对工序一部分(子样)检验的数据,进行统计、分析,来判断整道工序的质量是否稳定、正常,及时掌握质量动态。一旦发现质量问题,随即研究处理,自始至终使工序活动效果的质量,满足规范和标准的要求。从而实现对工序质量的控制。其控制步骤如下:
(1)实测:采用必要的检测工具和手段,对抽出的钢筋子样进行质量检验。
(2)分析:对检验所得的数据通过直方图法、排列图法或管理图法等进行分析,了解这些数据所遵循的规律。
(3)判断:根据数据分布规律分析的结果,如数据是否符合正态分布曲线;是否再上下控制线之间;是否在公差 (质量标准)规定的范围内;是属正常状态或异常状态;是偶然性因素引起的质量变异,还是系统性因素引起的质量变异等,对整个工序的质量予以判断,从而确定该道工序是否达到质量标准。若出现异常情况,即可寻找原因,采取对策和措施加以预防,这样便可达到控制工序质量的目的。
2、委派专人对已经加工完成的钢筋半成品进行不定起的抽检,钢筋的规格、形状、尺寸、数量、间距、锚固长度、接头位置、保护层厚度必须符合设计要求和施工规范的规定。
2.对工序质量控制点控制
在对工序质量控制点进行控制时,先要对施工的工程对象进行全面分析、比较,以明确质量控制的重点;在重点、或关键部位、或薄弱环节,进行强化管理,使钢筋加工工序处于良好的控制状态。本工程中将操作、材质、施工顺序、技术参数、自然条件、工程环境等,作为质量控制点来控制。如下:
1、操作
加工工序或操作过程重点应控制人的行为,避免人因失误造成质量问题。从人的技术能力、思想素质等方面对操作者全面进行考核。事前还必须反复交底,提醒注意事项,以免产生错误行为和违纪违章现象。如:
(1)检查焊工有无合格证,禁止无证上岗; (4)对于焊接工作时间不长,缺乏经验的焊工应先进行培训。
(2)焊工正式施焊前,必须按规定进行焊接工艺试验, 在焊接前应预先用相同的材料、焊接条件及参数,制作二个抗拉试件,其试验结果大于该类别钢筋的抗拉强度时,才允许正式施焊。
(3)每批钢筋焊接完后,应进行自检,并按规定取样进行机械性能试验。专职检查人员还需在自检的基础上对焊接质量进行抽查,对质量有怀疑时,应抽样复查其机械性能;
(4)检查焊缝质量时,应必须进行外观检验,其要求是:焊缝表面平顺,没有较明显的咬边、凹陷、焊瘤、夹渣及气孔,严禁有裂纹出现。
2.材质
钢筋材料的质量和性能是直接影响工程质量的主要因素;尤其是某些工序,更应将材料质量和性能作为控制的重点。如:
(1)要求钢筋匀质、弹性模量一致,含硫(S)量和含磷(P)量不能过大,以免产生热脆和冷脆;
(2)钢筋表面应洁净,粘着的油污、泥土、浮锈使用前必须清理干净,可结合冷拉工艺除锈。
(3) 同类型(钢种直径相同)分批,每100个为一批,每批取6个试件,3个作抗拉试件,3个作冷弯试验。
3.施工顺序
有些工序或操作,必须严格控制相互之间的先后顺序。如钢筋下料前,一定要先计算同一型号钢筋的使用量、尺寸、规格,钢筋切断应根据钢筋号、直径、长度和数量,长短搭配,先断长料后断短料,尽量减少和缩短钢筋短头,以节约钢材。 否则,就会造成钢筋材料的浪费或不必要的焊接,从而影响了钢筋加工的进度和整体性。
4.工程环境
有些工序之间存在着衔接关系,间歇时间要求很严。如不严格控制亦会影响工序进度。如:钢筋绑扎与安装过程中必须当主筋制作完成后,箍筋也必须制作完成同时已做好了相应的技术检测。
5.技术参数
有些技术参数与质量密切相关,亦必须严格控制。如:
a.直钢筋下料长度=构件长度―保护层厚度+弯钩增加长度
b.弯起钢筋下料长度=直段长度+斜弯长度-弯曲调整值+弯钩增加长度
c.箍筋下料长度=箍筋内周长+箍筋调整值+弯钩增加长度
四、结束语
我们通过对钢筋加工工序质量的控制达到了对桥梁养护工程项目整体质量全面控制,以确保整个工程质量,为以后桥梁养护工程建设打下坚实的基础。
参考文献: