连接段设计

连接段设计（共7篇）

连接段设计 篇1

0前言

气动薄膜阀是轧后传水冷却中的关键设备, 穿水冷却中使用的介质为浊环冷却水, 浊环冷却水含有大量的泥沙、铁屑等杂质, 会对气动薄膜阀造成堵塞、卡死以及腐蚀漏水等损坏现象。因此维护更换气动薄膜阀成了影响生产节奏和提高产品质量的一道重要环节。

高线穿水单线由5段组成, 预精轧1#穿水箱共有6个, 精轧机后2#3#4#5#穿水箱共有20个, 穿水箱冷却水气动薄膜阀是分布于预精轧和精轧区域后的重要冷却设备, 气动薄膜阀设备的好坏直接影响钢材的产品质量。

1 现状

承钢二高线是以生产高规格品种钢为主打产品的生产线, 轧后冷却控制直接影响钢材质量的各项性能指标, 所以对生产线的轧后冷却控制要求也非常严格。轧后冷却控制设备主要有气动薄膜阀、旁通阀、回水阀、高压水球阀和压缩空气球阀。轧后冷却控制设备主要的设备故障是气动薄膜阀堵死或漏水。为了保证轧后冷却控制功能的稳定, 需要优化设计气动薄膜阀连接方式, 以便于更换的快速和及时。气动薄膜阀连接为三个方向 (如图1、图2) , 承钢二高线气动薄膜阀连接方式设计为入口为刚性和底部回水方向成90度, 都是刚性连接, 出口为软连接, 因为提供气动薄膜阀的生产厂家不固定, 导致备件尺寸不统一, 入口和两个出口方向的安装尺寸出现偏差, 导致不同厂家的备件不具有完全互换性, 每次更换都需要改管路。更换动薄膜阀, 改连接管路需要时间都在3-4小时左右, 严重影响和制约了生产的正常进行, 增加了工人的劳动强度, 并且浪费了大量材料成本, 不符合高速线材快节奏的生产要求, 并且降低了钢材的质量。

2 优化设计方案

气动薄膜阀回水方向保持不变, (1) 在入口方向采用软连接方式, 进口方向主管路上方开水口焊接管路及法兰 (空间受限) , 将原出水口盲死; (2) 底部出水口方向保持不变, 水箱出水口方向连接法兰焊接对丝, 丝头处安装快速接头并连接软管; (3) 顶部气源采用变径快换接头及胶管连接。

3 优化设计实施条件

因为优化改造数量比较大 (共计21个, 其中精轧区域4组, 每组5个, 改其中4个;预精轧6个, 改其中5个) , 为了便于完成优化任务, 又不影响日常生产, 可充分利用定修陆续改造, 改造不完的可利用中修时间集中改造。

4 材料准备

5 预期效果

优化后可以大大提高气动薄膜阀更换时间。预计效果有:

(1) 优化改造后将大大提高了工作效率。更换时间由4小时左右降低为40分钟, 即更换条件由专门检修时间更换转变为日常换型时间内即可完成。实现了更换的快速和高效。大大提高了工作效率, 增加了生产作业率, 每年可降低了非正常停机时间约40小时 (改造后预计每月更换2个其中有1个涉及到需要选择非检修停机时间更换计算, 每年可节约更换时间12*1* (4-0.67) =40小时) 。

(2) 优化改造后可大大降低工人的劳动强度。由以前更换需要三人改为二人, 核减了焊工一名, 并且不用电、气焊只需普通扳手即可完成。

(3) 优化改造后将大大降低更换气动薄膜阀的材料及人工成本。优化改造后更换每年可节省电焊条约60KG, 气焊氧气12瓶, 乙炔8瓶其他对丝钢管等, 合计每年节省材料约1500元以上。节省人工12个。

摘要：随着高速线材的规格和品种不断扩大, 高速线材已经不仅用于生产建筑, 而且已广泛用于制绳、制钉和其他深加工领域。轧后穿水冷却也称作在线热处理, 是直接关系到最终产品力学性能及其均匀性的关键工艺, 可以有效的减少和控制线材的表面缺陷。因此轧后控制冷却可以大幅度提高高速线材的产品质量, 增加产品的附加值, 同时实现生产节能, 大大提高线材产品在同行业中的竞争力。

关键词：气动薄膜阀,优化改造,连接方式,刚性连接,软连接

连接段设计 篇2

关键词：引水隧洞,连接段,钢管支架,设计计算

1 工程概况

宁夏中南部水源工程2号 (胭脂川) 隧洞进出口连接段长30 m, 包括进水池渐变段、盖板段、陡坡段及水平段, 结构宽3.0 m~4.6 m, 最大高度9.9 m, 除盖板段采用预制盖板外, 其余均为钢筋混凝土现浇结构, 如图1, 图2所示。连接段施工采用钢管支架, 作为钢筋绑扎、立模、混凝土振捣的施工平台。支架主要承受钢筋混凝土自重荷载、混凝土自重静压力、浇筑、倾倒混凝土及振捣时产生的荷载。

2 计算依据

1) 2号 (胭脂川) 隧洞施工图。

2) JGJ 130—2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范。

3) GB 50017—2003钢结构设计规范。

3 支架设计

以浇筑高度最大的水平段为例, 进行支架设计计算。支架采用Ф48 mm×3.5 mm扣件式钢管支架, 支架立杆间距0.8 m×0.8 m, 步距0.8 m, 支架纵横均设置剪刀撑。水平段分两次浇筑, 第一次浇筑至连系梁顶部 (从底板顶起4.55 m) , 第二次浇筑墙身剩余部分及顶板 (高度4.55 m) , 计算第二次浇筑时支架的承载能力。支架平面、立面图如图3, 图4所示。

4 支架计算

4.1 荷载分析

支架所承受荷载包括:顶板钢筋混凝土, 底模自重荷载, , 施施工工人员, 施工料具运输堆放荷载, 风荷载, 自重静压力以及浇筑、倾倒混凝土及振捣时产生的荷载。

1) 顶板混凝土自重:钢筋混凝土自重取26 k N/m3, 顶板荷载为:0.35×26=9.1 k N/m3。

2) 底模自重:取q=1.0 k N/m2。

3) 施工人员和施工材料、机具堆放荷载:取1.0 k N/m2。

4) 倾倒混凝土产生的冲击荷载:取2.0 k N/m2。

5) 振捣混凝土产生的荷载:底板取2.0 k N/m2, 侧板取4.0 k N/m2。

6) 新浇混凝土对模板静侧压力。

侧墙混凝土浇筑参数:

侧墙厚0.8 m, 一次浇筑高度4.55 m, 混凝土浇筑速度为v=1.0 m/h, 混凝土容重γ=24 k N/m3, 浇筑时温度T=5℃。

新浇混凝土对模板侧压力:

取二者中的较小值, 将F=63.36 k N/m2作为模板侧压力的标准值。

7) 风荷载:作用于支架上的风荷载标准值ωk=0.7μzμsω0, μz取1.77, μs取0.25, ω0取0.25 k Pa, 得:ωk=0.077 4 k Pa。

4.2 立杆计算

1) 计算立杆段的轴向力设计值Nut:

Nut=1.2× (0.35×26+1) ×0.8×0.8+0.85×1.4× (1+2+2) ×0.8×0.8=11.56 k N。

长细比为:λ=l0/i=1 100/15.78=69.7<[λ]=210, 满足要求。

2) 立杆稳定性。

查表得轴心受压构件的稳定系数Ф=0.775, A=489 mm2, KH=1。

稳定性满足要求。

4.3 小横杆计算

小横杆主要承受模板传递的混凝土侧压力及振捣荷载, 左右侧墙必须对称浇筑, 以保证支架受力平衡。

小横杆稳定验算:

稳定性满足要求。

5 结语

由于一次浇筑的混凝土高度较大, 新浇筑混凝土对模板的侧压力大, 为保证模板稳定, 实际施工采取在岩石边坡上打Ф22钢筋锚杆、立模板时焊接钢筋用于固定模板的措施。由于连接段地基土层分布为泥岩, 且事先浇筑10 cm厚垫层及80 cm厚底板, 故支架设计时不需验算地基承载力。最新规范要求钢管一般采用Ф48.3 mm×3.6 mm的焊接钢管 (Q235A级钢) , 目前市场上能达到该要求的钢管较少, 所以计算时仍然采用Ф48 mm×3.5 mm钢管。支架模板施工考虑的首要因素是安全问题, 支架的搭设拆除要依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的有关规定进行。经实践证明钢管支架设计可行, 安全有保障。

参考文献

[1]JGJ 130—2001, 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[2]GB 50009—2001, 建筑结构荷载规范[S].

[3]GB 50017—2003, 钢结构设计规范[S].

连接段设计 篇3

1 项目简况

杭州湾跨海大桥杭甬连接线余夫至小曹娥段二合同项目是宁波市高速公路骨架路网中“三连”中的“一连”, 也是余慈地区快速路网中“一环”的西环线, 项目建成后将完善宁波市高速公路骨架路网, 完善余慈中心城快速路网。该项目合同起点位于兰曹大道与规划姚慈路交叉口南侧, 里程桩号为K8+458.2, 终点位于兰曹大道与329国道交叉口南侧, 终点桩号K14+660.4, 路线里程6.202km。项目按高速公路标准建设, 设计速度100km/h, 双向四车道, 全线高架, 桥梁宽度25.5m。本项目共有现浇箱梁40联, 其中主线桥14联, 匝道桥26联。主线桥14联现浇箱梁均为C50预应力钢筋砼箱梁, 互通匝道桥26联现浇箱梁部分为C50预应力钢筋砼箱梁、部分为C40普通钢筋砼箱梁。本合同第7、22联现浇箱梁上跨现状道路 (高夹线) , A2匝道桥现浇箱梁上跨兰曹大道, 需设置门洞。

2 门洞支架设计及验算

高夹线交叉口门洞布置见图1。

2.1 纵向贝雷梁计算

主线桥第22跨现浇箱梁上跨高夹线, 跨中断面如图2所示:

第22跨箱梁断面为加宽断面, 取平均断面的砼截面积为21.08m2, 按钢筋砼箱梁容重26k N/m3计算, 考虑碗口支架、模板、方木及人员荷载、砼倾倒荷载等, 门洞支架的上方每延米的均布荷载为:

两片贝雷梁由90cm框架组合, 按90cm间距布设, 共18组, 36片, 则每片贝雷梁需分担754/36=20.9k N/m的均布荷载。

按9m跨径的简支梁模型计算, 贝雷梁的跨中最大弯矩为:

支点最大剪力为:

根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》, “321”贝雷桁架容许内力表:单排单层容许弯矩:788.2k N·m>221k N·m, 容许剪力:245.2k N>98k N, 满足要求。

所以, 主线第22跨箱梁采用间距为90cm的贝雷架作为纵向主梁可以满足要求。

2.2 横向双拼40a工字钢计算

根据贝雷梁计算最大反力作为控制值, 计算双工字钢纵梁。立柱间距4m, 计算跨径取4m。计算结果如图3所示。

由上可知:最大弯曲应力σ=179.9MPa≤f=205MPa

最大剪应力τ=78.7MPa≤fv=125MPa

刚度计算见图4。

由上可知:最大挠度f=3.261mm<4000/400=10mm

满足要求。

2.3 钢管立柱受力计算

钢管立柱最大受力1101.3k N, 计算长度取5.6m

Φ600×10mm截面特性如图5所示。

长细比λ=l/i=5.6/0.2086=27

查表得:φ=0.946

容许承载力:

满足要求。

3 支架稳定性验算

3.1 箱梁最大荷载状况下验算门架抗压强度稳定性

根据主线高架现浇箱梁实际方量进行荷载分析, 钢筋砼重量γ=26k N/m3;则一榀门架顶部以上所承担的全部荷载组合见表1。

表1列面荷载包括门架顶托以上的所有荷载, 含荷载组合系数。 (1) 砼自重; (2) 箱梁模板重量:取q1=0.5k N/m2; (3) 活载:施工及机具荷载q2=2.5k N/m2, 倾倒砼时产生的冲击荷载q3=2.0k N/m2; (4) 每层门架 (1.9m高) 及扣件等重量:0.333k N层。

从表1可知, 顶层单榀门架以上最大荷载组合后值为64.764;

因此, 在按照最大荷载断面最高搭设高度假设下, 根据HR重型门架说明书, HR可调重型门架单榀门架最大载量150k N, 允许载量[G]=75k N;

故N<[G], 满足要求。

综上所述, 门架轴心抗压强度符合厂家提供参数要求。

3.2 门架立杆稳定性验算

单榀门架立杆的允许承载力。本工程主要采用宽1m、高1.9m (高1.35m) 的HR重型门式支架, 立杆采用截面为Φ57×2.5mm钢管, 横杆采用Φ48×2.5mm钢管, 立杆加强杆采用Φ26.8×2.2mm钢管。立杆高1.9m, 立杆加强杆1.60m。根据需要顶层采用部分1.35m高HR重型门架;其他参数同高1.9m门架。

每榀门架稳定承载力容许值简约计算如下:

立杆横截面积:

立杆高:h1=1900mm

立杆惯性矩:

立杆加强杆横截面积:

立杆高:h2=1600mm

立杆加强杆惯性矩:

所以, 门架立杆组合惯性矩

门架立杆回旋半径:

立杆长细比:λ=kh1/i=1.13×1900/19.93=108

K为调整系数, 因支架总高小于30m, 则k=1.13《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》。

门架采用Q235钢材, 查表有立杆稳定性系ф=0.530

Q235钢材强度设计值f=205N/mm2

所以一榀门架稳定承载力设计值:

厂家提供每榀门架稳定承载力为75k N, 小于理论计算值93k N。且厂家提供每根立杆承载力最大值为37.5 k N, 在作支架力学性能验算时按厂家提供的单杆承载力37.5k N验算判定。

3.3 箱梁最大荷载状况下验算碗扣支架抗压强度稳定性

φ48×3.0mm钢管立杆面积A=4.24×10-4m2, 惯性半径i=1.59cm, 钢的强度设计值205MPa, 横杆步距设计为h=1.2m, 计算长度l=h+2a=1.2+2×0.3=1.8m (a为模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板的支撑点的长度, 取0.3m) 。

长细比λ=l/i=1.8/0.0159=113

查表得:Ф=0.475

容许承载力:

根据主线高架现浇箱梁实际方量进行荷载分析, 钢筋砼重量γ=26k N/m3;则碗扣支架顶部以上所承担的全部荷载组合见表2。

表2列面荷载包括门架顶托以上的所有荷载, 含荷载组合系数。 (1) 砼自重; (2) 箱梁模板重量:取q1=0.5k N/m2; (3) 活载:施工及机具荷载q2=2.5k N/m2, 倾倒砼时产生的冲击荷载q3=2.0k N/m2; (4) 每一步距 (1.2m高) 支架及扣件等重量:0.128k N/层。

从表2可知, 顶层单杆以上最大荷载组合后值为31.964;

故N<[N], 满足要求。

综上所述, 钢管支架轴心抗压强度符合承载力要求。

4 支架地基与基础承载力验算

主路高架满堂支架搭设, 以中、侧分带为最不利位置进行计算。

中、侧分带表层种植土全部挖除 (60~80cm厚) , 偏安全按50cm厚宕渣计算, 整平压实后, 分层宕渣回填, 采用压路机分层碾压密实, 然后在支架分布区浇筑10cm厚C20砼 (见图6) 。

4.1 砼基础承载力验算

由以上立杆底座承载力计算得, 按照最不利荷载, Nmax=33.8k N, 立杆可调底座面积A=0.1×0.1=0.01m2, 立杆底座下混凝土基础承载力:

立杆底座下砼土基础强度满足要求。

4.2 地基土承载力验算

考虑到最不利受力位置竖杆0.9m×0.6m均布, 以及砼内扩散角45°, 宕渣内扩散角30°,

单杆最大受力33.8k N处支架布置间距60cm×50cm。

故受力面积:A=0.6×0.88=0.528m2

单杆最大受力28.9k N处支架布置间距60×60cm。

受力面积:A=0.6×0.6=0.36m2

原状土承载力现场测试均大于90k Pa, 满足要求。

5 结束语

针对现浇连续箱梁的施工, 施工前进行支架地基与基层承载力的验算、支架稳定性验收、门洞支架验算后确定连续箱梁施工方案, 若严格按方案施工, 相信连续箱梁的施工安全和质量有保障, 成本一定最优。

参考文献

[1]赵航.大跨度现浇连续箱梁支架受力验算及施工[J].建筑知识, 2016 (4) .

[2]王智.大跨度跨线现浇连续箱梁支架设计[J].交通科技, 2007 (4) .

[3]曹新刚, 齐红军.现浇连续箱梁门式支架工程临时支墩设计及受力验算[J].北方交通, 2010 (08) .

新型路桥护栏连接与过渡段的研究 篇4

近年来, 虽然我国交通运输条件得到了较大的改善, 但交通安全程度并没有因而提高。据公安部交通管理部门统计资料, 2003年至2007年, 全国高速公路共发生道路交通事故105687起, 造成30588人死亡、77505人受伤, 直接财产损失262亿元, 分别占事故总数的45%、64%、34%和254%。平均每年发生21137起, 造成6118人死亡、15501人受伤, 直接财产损失52亿元。可见, 高速公路交通事故次数逐年攀升, 面临的交通安全问题日趋严峻。

护栏过渡段作为两种不同护栏断面结构形式之间平滑连接并进行刚度或强度过渡的专门结构段, 已成了公路安全防护链中的一大隐患, 在以往所发生的交通事故中, 车辆碰撞护栏过渡段是较为特殊的事故类型。失控车辆碰撞过渡段时, 如果过渡段不能实现路桥护栏刚度的平顺过渡, 失控车辆有可能驶出路面, 冲下边坡, 后果十分严重。比较典型护栏过渡问题, 如护栏不连续、护栏刚性无过渡处理等。路基波形梁护栏与桥梁混凝土护栏间存在缺口, 致使坚硬的桥梁护栏混凝土端头暴露, 一旦车辆与之发生撞击, 对乘员的伤害将是致命的。

总之, 若公路一桥梁连接处护栏过渡段结构设置不科学, 事故发生的概率和由此造成的损失程度就会大大提高;另外, 从国内外调查情况来看, 关于预应力高等级路桥护栏过渡段的研究目前仍处于空白。

鉴于此, 为了提高高速公路全线安全护栏的整体防护能力, 减少交通事故所造成的人员伤亡和财产损失对高速公路路桥护栏的过渡段进行实验研究, 以开发安全可靠、经济实用、防护能力强的护栏过渡段。这不仅对提高赤通高速公路安全防护体系的整体水平, 降低交通事故损失有着积极的作用, 而且对全国高速公路交通工程建设的发展也有着重要的意义。

国内目前采用的安全护栏端部与过渡段设计标准基本是在参照国外已有研究成果结合我国相关专业人员的实际经验制定而成的, 缺乏系统的理论证明和试验研究, 标准的合理性有待进一步验证。目前相关机构和人员进行的研究多集中在利用仿真软件模拟车辆与护栏端部相撞的动态响应情况, 进而确定护栏端部的强度、刚度、变形特性等, 很少在护栏端部设计形式、结构材料等方面进行分析, 护栏端部设计理论还不够完善。

总体来说, 我国对安全护栏端部与过渡段的研究起步较晚, 正处于不断探索与积累的阶段, 研究成果还不完善, 与发达国家相比还有很大差距。护栏端部结构设计不合理、桥梁连接处护栏过渡段结构设置不科学, 事故发生的概率和由此造成的损失程度就会大大提高。另外, 从国内外调查情况来看, 关于预应力高等级路桥护栏过渡段的研究目前仍处于空白。

实际上, 波形梁护栏也好, 路桥护栏过渡段也好, 我国并没有经过充分的实车碰撞安睑的验证, 因此在碰撞条件、碰撞计算理论及参数等方面缺少经验的的积累, 还不足以对波形护栏防护安全性等形成有力的支撑。对路桥过渡段而言, 不仅存在上述问题, 在结构上更是缺乏依据和经验积累, 具体问题如下:

(1) 过渡段设计缺乏碰撞理论支撑和力学设计计算指标性参数和标准。

(2) 缺乏实车碰撞试验验证, 相关数值分析不具各真实可靠性。

(3) 推荐的过渡段结构型式在刚度上不具备连续性, 不能实现渐变。

(4) 路桥过渡段在立柱防撞能力方面不具备连续性, 存在二次事故隐患。

研究内容:

(1) 路桥护栏过渡段设置现状分析。

采用实地调查方法, 总结现有过渡段存在的问题;同时对过渡段发生的典型事故形态进行分析, 以确定过渡段的薄弱点。

(2) 碰撞条件与评价标准研究。

由于目前国内没有关于路桥过渡段的规范, 因此需要结合目前国内外的相关标准来确定。本部分主要是采用对比分析的方法, 对国内外护栏碰撞条件与评价标准展开分析, 最后确定适用于护栏过渡段碰撞条件与评价标准。

(3) 护栏过渡段受力机理与关键参数影响分析。

鉴于过渡段涉及刚性与半刚性护栏, 因此需首先分析车辆与上述两种护栏的碰撞机理, 其次基于碰撞机理对过渡段关键受力参数与护栏安全性能之间的影响关系进行探索分析, 以为后续开展结构设计奠定理论基础。

(4) 护栏过渡段结构设计与实验研究

该部分是本次研究的核心部分, 其主要包括:a.分析研究国内外现有护栏过渡段的结构特性;

b.通过结构计算, 初步提出护栏过渡段的结构形式;

c.对所提出的护栏过渡段结构形式进行计算机数值模拟, 探明其防撞、导向和吸能性能, 并通过模型实验优化结构参数;通过分析选定护栏过渡段的结构形式与结构尺寸, 进行计算机碰撞验证实验。

(5) 制作安装工艺与应用研究。

参考实验结果对过渡段加工工艺及施工工艺进行研究, 使其有足够的强度保证其防护功能, 同时又能方便安装等。

(6) 综合评价。

本部分在依据评价标准进行分析的基础上, 还对其生产应用推广、经济性进行分析。

小结

概括与对比分析了国内外护栏碰撞条件与安全性能评价指标及标准, 最后确定了路桥护栏过渡段的碰撞条件与评价标准;

研究了汽车与半刚性与刚性护栏的碰撞机理, 并对比分析了国外典型护栏结构设计机理, 最后对护栏系统中关键参数与安全性能之间的作用关系进行探索, 为新型路桥过渡段的设计提供理论基础;

提出了新型路桥护栏过渡段结构, 并通过构建PAM c RAs H碰撞有限元模型进行碰撞仿真试验, 验证了其能满足我国高速公路护栏安全性能评价标准的要求;

给出了新型路桥护栏过渡段的制作安装工艺与应用条件。建议:

(1) 鉴于护栏设计影响因素众多, 本次研究仅考虑了其中比较重要的因素, 不够全面, 比如:没有考虑该护栏立柱掩埋深度, 护栏板厚度等对防撞功能的影响等, 仍需开展更多的工作。

(2) 对于本文所做研究, 由于缺乏实车碰撞方面的资料来进行对比, 建议加强今后工程应用的跟踪与观测。

摘要：道路交通安全问题是现代道路交通业和汽车工业迅猛发展而伴生的严重的社会问题。现对新型路桥护栏连接与过渡段进行研究论述。

连接段设计 篇5

1 公路桥梁路基连接段病害原因分析

1.1 公路和桥梁的沉降发生差异

在桥梁与路基施工的时候, 路基刚度、强度、施工材料都是不一样的, 这就导致不同结构的抗压、减震等性能出现差异, 当来往车辆对路基造成外力作用的时候, 公路和桥梁就会出现一定程度的沉降。所以目前大部分的公路和桥梁连接都会进行加固处理, 把两者的沉降程度控制在一定的范围之内, 使施工之后的沉降程度可以直接忽略, 不会对桥梁和公路的质量造成任何的破坏。

路基连接处的的沉降主要是由自然沉降和填土沉降两部分原因所造成的, 在保证填土沉降量的同时无法保证控制自然沉降量, 如此在长时间的外力作用下, 公路与桥梁的沉降差异就会越来越明显, 过大的沉降差异就会引发路基连接处的桥头跳车, 造成行车舒适度的降低和安全性下降。

1.2 压实工作不达标

桥台台背的压实工作是公路桥梁施工的重要环节, 为了保证施工的质量, 需要对台背的填料进行压实。施工环境、施工设备、施工技术、施工管理等多方面都会对这一环节造成影响, 而在我国, 目前大部分的公路桥梁工程的压实工作都很难满足于工程要求。在使用过程中, 受到车辆等外在压力或者是环境变化的影响, 天气的阴晴和降水量等, 路基连接处会发生变形现象, 对公路桥梁的整体安全性和质量造成重大损害, 不仅会对交通安全造成重大影响, 还会大大减少公路桥梁的使用寿命。

1.3 软土地基处理失误

软土地基是桥梁过度段软基路面施工的重要前提, 通常来说, 桥梁过渡段软基路基路面主要是自上而下的由填筑土、淤泥、淤泥混沙、粘土、中粗砂、亚粘土等, 分层构成, 这就导致了路段上部的路基土层位变化较大并且造成路段上部的路基土层位变化较大, 工程强度和路面性能都比较差。软基处理的另一个作用是避免淤泥在地震作用下出现震陷的可能性, 提升道路桥梁过渡段的路基路面整体强度[1]。

在施工过程中, 软土地基在施工前需要进行适当的加固, 根据公路桥梁的施工要求处理软土。设计阶段没有考虑到软土的深度、范围和物理性质, 就会对于公路桥梁路基的安全性造成影响, 在公路桥梁使用一段时间后就会引发跳车现象。软土地基的处理取决于信息计算结果, 对于物理性质、时间参数、承重程度等具体参数一定要保证准确, 这样才能保证计算结果的正确。我们还要注意, 公路桥梁的连接处必然会有一些缝隙, 在阴雨天气, 雨水就会通过这些缝隙浸入到路基的结构中, 对填充材料造成侵蚀, 特别是长期的雨水冲刷, 会造成填土材料的流失, 路基连接段的强度就会下降, 给安全性造成重大破坏。

2 公路桥梁路基连接段病害防治措施

上文中已经提到了我国公路桥梁连接段的主要问题和引起问题产生的因素, 对于这些问题的防治就成为了我们在施工过程中的重点。

2.1 桥头搭板的处理

桥头搭板就是连接公路和桥梁的结构, 它的厚度和长度, 受到桥台和路基沉降情况的影响, 而其安装位置取决于桥梁的荷载与车辆重量。目前, 大部分公路桥梁路基的连接处都会选择30mm厚的搭板, 把公路桥梁连接处的沉降转移到搭板的承重上, 避免连接段出现过度的沉降导致严重的跳车现象。搭板的设计会减轻路堤的压力, 通过改变公路桥梁两侧不同的受力情况而降低公路桥梁两侧沉降差异的情况[2]。

施工单位在开始布置搭板的工作前, 对于材料的选择不能马虎, 无论是填充物还是搭板本身, 一定要选择好的材料或者是符合国家建设施工标准的材料。在选择搭板时, 其长度与厚度一定要符合实际需要, 搭板与路面, 不允许出现缝隙, 提高路面与搭板的紧实度, 减少车辆通过时的过分振动, 既给驾驶员提供有利环境, 也保障搭板的使用寿命。搭板的设置如图所示:

2.2 公路与桥梁连接段的性能和刚度

公路与桥梁在车辆长期的外力作用下, 很容易发生二次沉降, 这需要我们要根据实际的荷载情况来设计不同的刚度结构。我们都知道, 连接路段的路面可以分为混凝土块、条石铺设、沥青等, 根据施工材料的性能来决定选择哪种路面铺设结构, 在施工时, 有意的改变刚度结构, 使桥台和路基的刚度保持一致, 可以减少公路桥梁连接段的沉降差异, 提高其自身性能, 延长使用寿命[3]。

2.3 纵向反坡的设置

在设计纵向反坡时, 主要考虑的是减少车辆载重对公路桥梁连接段的影响, 降低沉降差异。纵向反坡的设计与道路的沉降程度有直接关系, 在施工之前, 需要对公路桥梁的施工情况进行信息的收集并进行分析, 把容易发生沉降的路面纵向高度适当的提高, 形成坡度之间的差异, 减少沉降的差异, 这是目前我国预防公路桥梁路基连接段病害的一种常见手段, 设计合理的纵向反坡能在一定程度上降低桥头跳车现象发生的概率。

2.4 公路桥梁路基连接段的软基路基路面施工技术

这一部分的施工对于整个公路桥梁路基连接段都非常重要, 在路况信息调查完毕之后, 就应当对施工方案进行设计, 要根据土层变化、结构、来进行施工方案的选择, 比如, 引道桥台软土层小于0.5米的路段可以采取换填处理方式, 在施工方案选择时, 尽量要把处理长度缩小在300米以内, 降低工期, 提升效率。规划完后, 对于填充材料的选择至关重要, 工作人员应该根据不同的土壤在相同的压实机下达到同等压实度时的压实变数和松铺厚度的关系进行选择, 施工人员应确保材料的高强度, 并容易压实[4]。近年来, 我国大部分地区都采用泡沫混凝土和泡沫苯乙烯等工程泡沫作为桥头填料, 可有效减少地基的沉降。通过以往的公路桥梁连接段的工程实施情况, 我们可知, 路桥的过渡段变形控制需要不同施工条件的支持。比如, 应严格控制连接段的路基施工沉降量, 把路桥交界处的错落式沉降变成连续性的斜坡式沉降。施工时, 要特别注意发水性能的好坏, 注重于排水设计。在不会长期浸水的路段, 施工人员应该注意采用浆砌片石护坡。此外, 对于道路改建、水毁、收尾工程等可能会降低防水作用的因素进行相关预防, 提升路面的防水性能[5]。

2.5 台背回填的加强

一般在设计中为了减少路基与桥梁连接段的沉降差异, 对于台后10m~30m范围内回填进行加强, 叫做台背回填, 高铁工程中把本部分叫做过渡段进行单独设计。处理方法为: (1) 掺入5%水泥或8%石灰对填料进行改良。对于地下水位较高的地区改用透水性材料进行换填。 (2) 一般采用倒梯形通过1∶1的坡度挖台阶进行换填。 (3) 为保证施工质量在验收方面把此部分单独作为一个分项进行重点检查。

3 结语

随着科技的进步和施工技术的提高, 对于公路桥梁连接段的病害预防肯定能够取得更好的效果。然而, 在目前技术材料条件下, 能够使工程质量达标, 才是我们需要考虑的事。认真对待工作, 努力提高标准, 使我们所有施工人员应做的事。

参考文献

[1]柏松平.云南复杂地质环境公路地质病害诱发机理及其对策研究[D].昆明理工大学, 2008.

[2]孙筠.已建软基桥梁桥头跳车的处治方法机理分析及试验研究[D].浙江大学, 2010.

[3]夏毓翔.宝鸡地区干线公路沥青路面病害成因分析及处治与旧路大修方案研究[D].长安大学, 2012.

[4]张家祥.高原梯度带高速公路水害防治与应急抢险技术研究[D].重庆交通大学, 2013.

连接段设计 篇6

关键词：钢绞线,预应力张拉,锚具槽回填,衬砌

1 设计概况

大伙房输水二期工程塔峪连接段全长1 495.4 m，其中钢管外包混凝土过河段长289.1 m，预应力暗涵段长1 206.3 m。

预应力暗涵段采用普通钢筋+预应力筋衬砌，预应力筋采用高强、低松弛的环氧喷涂无粘结筋，单层单圈布置。采用普通4孔扁锚，无粘结筋锚固端与张拉端曲线段的包角为380°，另加两段直线段，预应力筋束沿管道轴向的中心间距350 mm。预应力锚索施工结束后，锚具槽内回填C40微膨胀细石混凝土，具体见图1。

2 衬砌施工方法

除了曲线处采用组合钢模板进行衬砌外，其他直线段采用针梁式全圆模板台车进行衬砌，混凝土罐车+混凝土输送泵进行混凝土输送，插入捣固棒进行振捣。施工组织:采用平行作业组织，钢筋超前安装，达到衬砌和钢筋安装同时作业。

3 主要施工工序及方法

3.1 施工工序

基底清理→外层钢筋绑扎→安设钢绞线→内层钢筋绑扎→锚具槽安装→台车定位→设置橡胶止水带、安装堵头板→监理隐蔽检查→混凝土施工→脱模→养生→张拉→防腐处理→锚具槽回填→养生，具体见图2。

3.2 各工序施工方法

3.2.1 基底清理

由于本段均为软土基础，地基承载力较差，所以在衬砌前，先将基底积水及杂物清理干净，然后施工20 cm厚C15混凝土。

3.2.2 混凝土浇筑前各工序施工

1) 钢筋加工。a．钢筋下料前，应清除钢筋表面的锈斑、油污、杂物等;b．当钢筋端部有弯折、扭曲时，应予以矫直或切除;c．根据设计钢筋长度，在洞外平整下料场地，按照设计图纸尺寸进行下料加工;d．加工好的钢筋半成品堆码整齐，并采用遮雨布进行遮挡，以防生锈。2) 钢筋安装。钢筋安装施工顺序:内层钢筋安装→外层钢筋安装→钢绞线安装→锚具槽安装，钢绞线绑扎在外圈纵向钢筋上。安装钢筋时先安装环向主钢筋骨架，再安装纵向钢筋，安装时钢筋间距、搭接长度、内外钢筋保护层厚度必须满足设计和规范要求。3) 预应力钢筋安装。根据预应力钢绞线设计安装位置，在完成外圈辅助钢筋绑扎施工后，用18号铅丝沿钢绞线周长每隔0.5 m绑扎在外圈辅助筋上。钢绞线安装完成后，按照《锚具槽内无粘结钢绞线检查程序》检查，确保安装质量，见图3。

预应力锚索安装位置的控制误差见表1。

3.2.3 暗涵预应力衬砌施工

1) 衬砌混凝土总体施工组织。暗涵衬砌混凝土采用商品混凝土 (C40 W12 F150) ，由搅拌式混凝土运输车运输，混凝土输送泵泵送入模，人工振捣。

2) 混凝土浇筑前准备。a．模板台车定位。暗涵段衬砌采用两套组合模板台车进行衬砌，台车定位由测量人员根据设计要求，确定台车中心线与设计隧洞中线吻合，高程符合设计高程。定位顺序是:先定高程，后定中线。台车定位前先对台车模板表面涂刷脱模剂，以利于混凝土脱模。b．锚具槽安装。预应力钢绞线定位安装完成后，进行锚具槽模板安装。锚具槽模板采用定型钢模板，与台车外模板固定连接在一起。为防止混凝土进入锚具槽内，锚具槽与台车外模板之间采用1 cm厚的橡胶板进行密封。c．橡胶止水带、堵头板安装。橡胶止水带安装采用U形卡固定，U形卡焊接在外层辅助筋上，间距50 cm，具体安装见图4。

3) 混凝土浇筑施工原则。混凝土入模顺序:底拱→边墙→拱部。浇筑时必须按台车预留窗口分层灌注，混凝土灌注时应对称、分层、连续施工，每层厚度控制在30 cm以下，边灌注边振捣密实;确保混凝土内实外美。

4) 混凝土施工要求。a．严格计量。每次拌和砂石均须电子称自动计量，误差控制在5%以内，各种外加剂采用标准器具掺入，误差不超过2%。b．拌和时间充足，每盘混凝土拌和时间不少于1 min，拌和现场对坍落度进行跟踪测量监控，确保混凝土的和易性。c．模型架设牢固，严密不漏浆，其强度、刚度、稳定性和严密性经自检合格并报请监理工程师检查合格后方可灌注混凝土。d．加强捣固。由有经验的捣固工专职捣固，并在施工缝处采用二次捣固工艺 (对浇筑后的混凝土在振动界限以前进行二次捣固) ，目的是消除混凝土因在细骨料、钢筋下部生成的水分和空隙。e．重视养护。混凝土灌注完毕后设专人对混凝土进行洒水养护;施工过程中对混凝土入模温度加强监控，防止混凝土水化热应力产生有害裂纹。f．混凝土施工应严格按批复的配合比施工，严格控制水灰比、坍落度、水泥用量，自动计量配料机必须经过复核，确保计量精确。g．严把原材料进料关，所有原材料进场前必须经过试验检验，合格后方可进场，从源头上确保二衬混凝土质量;原材料的堆放必须按规定进行，不得混堆。

5) 二衬混凝土的拆模及养护。二衬混凝土拆模必须根据温度情况确定拆模时间，确保无粘模现象;台车脱模移位后，应及时对锚具槽进行清理;周边直立面和底面应凿毛清除杂物，并做防护措施，以便混凝土28 d强度后进行张拉施工。混凝土脱模后，及时对混凝土进行养护，养护采用水养法。

3.2.4 预应力混凝土的张拉施工

1) 张拉施工和防腐工作的准备。a．预应力锚索的清理和检查:预应力锚索中各股无粘结钢绞线，按设计文件规定切除过长的无粘结钢绞线和剥除PC层，然后用棉纱布擦去无粘结钢绞线上的防腐润滑脂;b．无粘结钢绞线端头打磨。2) 锚具的清理和检查。锚具应进行清理和检查，并在锚板上锚孔内壁和夹片的外表面涂少量退锚灵。3) 预应力锚索防腐蚀件的清理和检查。a．按设计图注明的尺寸和数量裁切保护管;b．按设计图注明的数量备齐保护帽和保护盖;c．备齐的防腐蚀件必须清洁，并用专用箱存放、保管;d．准备好注油器械和防腐润滑脂。4) 张拉施工。a．按设计技术要求在张拉端与固定端安装无粘结环锚体系锚具及防腐蚀件;b．防腐蚀件的安装经检查正确后，将锚板安装到钢绞线上，固定端的外露钢绞线长度控制在30 cm～50 cm，再放入夹片，用人工敲平，打紧;c．张拉设备、机具的安装。按次序安装限位板、张拉装置 (偏转器) ，要求位置准确，各部件间紧密、缝隙小。千斤顶和油泵连接的高压油管要求顺直，不得盘绕，工作中保护好油管;d．张拉与测量。预应力锚索张拉的一般规定:最大张拉力不宜大于0.75fptk;张拉应分级加载，加载速度按钢绞线应力增加100 MPa/min的速度为宜;张拉起始应力为 (0.10～0.20) σcom。张拉程序:0→0.10σcom或0.20σcom→按0.2倍的级数加载→1.05σcom→持荷→锚固。测量:起始应力为0.10σcom或0.20σcom时，作张拉伸长值测量基点;逐级加载，逐级测量伸长值;超张拉后开始卸载锚固，测量回缩值;实测伸长值必须符合以下要求:0.95ΔL (计算) ≤ΔL (实测) ≤1.1ΔL (计算) 。预应力锚索张拉时为使断面受力均匀，可采用对称张拉或多级循环张拉等方式。

4 结语

塔峪连接段暗涵预应力衬砌，通过现场合理组织施工，衬砌施工进度144 m/月，平均2.5 d/循环，衬砌台车长12 m。

参考文献

[1]DL/T5083-2004, 水电水利工程预应力锚索施工规范[S].

[2]GJG18-2003, 钢筋焊接及验收规范[S].

[3]GB/T14370-2007, 预应力筋用锚具、夹具和连接器[S].

[4]GJG/T10-95, 混凝土泵送施工技术规程[S].

连接段设计 篇7

关键词：塔梁连接段,自密实混凝土,配合比

1 工程概况

长沙洪山大桥是一座竖琴式(无背索斜塔)斜拉桥,主跨206 m,塔高146.6 m,水平倾斜58°。主梁为钢—混凝土组合脊骨梁结构,塔基采用扩大基础,塔座为钢—混凝土结构,塔身为全预应力混凝土箱形结构,塔身水平倾角为58°,斜拉索采用竖琴式平行钢索。

竖琴式(无背索斜塔)斜拉桥是一种全新概念的斜拉桥,主梁的重量需靠索塔的倾斜来平衡,根据该类型斜拉桥的受力特点,在塔、梁连接处结构受力十分复杂,塔梁连接段是竖琴式(无背索斜塔)斜拉桥设计和施工控制的关键(见图1)。洪山大桥塔梁连接段设计采用钢—混凝土结构,连接段钢箱内设置了多种形式加劲钢板(共12块),将连接段范围钢箱分割成12个相对独立的变截面钢箱,钢箱内采用C40混凝土填充。洪山大桥塔梁连接段复杂的结构和高难度的施工技术,是该桥施工的难点。

2 施工方案的选定

根据设计要求,塔梁连接段焊接成型后,需在连接段范围内填充混凝土。因连接段内变截面箱室数量多(靠塔端最大截面尺寸1 800 mm×1 100 mm,靠梁端最大截面尺寸仅1 800 mm×400 mm),加之连接段范围顶、底部的上下钢板均设计有密集的剪力钉(间距200 mm×200 mm,共用10 500个),两侧内外钢板之间设计采用Φ25 mm钢筋连接(钢筋间距150 mm,共用钢筋2.5 t),连接段混凝土100 m3。若采用常规混凝土,该处为混凝土振捣死角,振动棒及操作人员无法进入钢箱内进行振捣,箱室内混凝土无法填充密实。

自密实混凝土是通过使用高效减水剂、增粘剂等组成的复合外加剂和矿物掺合料配制而成,它是一种比一般流态混凝土的流动性更好的新型建筑材料。自密实混凝土拌合物的流动性、粘聚性、抗材料分离性达到高度协调与统一,在较低的水胶比中,不经振捣仅靠混凝土的自重就能填充到模板的各个角落,使其具有均匀自密实成型性能,同时保证混凝土硬化后具有优良的力学性能和优异的耐久性能。它可以解决集密配筋结构、薄壁结构、复杂形体结构等施工中因振捣困难或无法振捣而影响质量的突出问题。为保证塔梁连接段的结构质量,确保结构施工与设计要求相吻合,洪山大桥塔梁连接段采用自密实混凝土进行填充。

3 自密实混凝土配合比的优化

从以下几个方面对自密实混凝土配合比进行优化:1)优选原材料,降低胶结料用量,在保证自密实混凝土工作性能的同时,尽量降低砂率。2)在混凝土拌合物中加入矿物细掺料。3)合理选用复合高效减水剂。

4 试验用原材料

1)水泥。

试验选用湖南金磊牌P.O42.5水泥,其品质检验结果见表1。

2)砂。

试验采用湖南湘江砂,其品质检验结果见表2。

3)石子。

试验选用湖南望城碎石,其品质检验结果见表3。

4)粉煤灰。

试验选用湖南湘潭Ⅰ级粉煤灰。

5)外加剂。

试验选用湖北荆州贺强超塑化剂和江西萍乡WG-HEA高效抗裂型防水剂。

6)水。

试验选用湖南长沙浏阳河水。

5 混凝土配合比试配

为了能够试配出高性能的自密实混凝土,选用4组配合比进行试验。

1)配合比参数见表4。

2)新拌混凝土工作性能见表5。

3)混凝土立方体抗压强度见表6。

MPa

通过以上试验对比可以看出:1)控制胶结料的总量在530 kg/m3～550 kg/m3以内,使混凝土中的粉体材料较少,可以增加自密实混凝土的体积稳定性,减小混凝土开裂的可能性。2)选用砂率为0.49,水胶比为0.29～0.30较合适。3)外加剂以选用江西萍乡WG-HEA高效抗裂型防水剂为宜。因1号,2号,3号配合比使用湖北荆州贺强超塑化剂时,混凝土拌合物的坍落度、扩展度无很大区别,但混凝土的强度不能满足规范要求。4)4号配合比选用水胶比为0.30,砂率为0.49,并使用江西萍乡WG-HEA高效抗裂型防水剂,该配合比的立方体抗压强度符合配合比设计标准,其工作性能与立方体抗压强度均满足施工和设计的要求。

6自密实混凝土使用情况

2003年12月21日,使用4号配合比进行施工,混凝土的坍落度控制在270 mm～285 mm,扩展度为635 mm～650 mm,历时6 h,共灌注混凝土100 m3。混凝土成型后,经检测未发现任何空隙,混凝土填充密实。混凝土的28 d平均强度为58.2 MPa,符合设计要求。

7结语

长沙洪山大桥塔梁连接段采用自密实混凝土施工,解决了连接段钢箱内混凝土无法振捣而影响质量的难题,保证了结构质量。自密实混凝土在塔梁固接段的成功应用,不仅为今后同类型结构施工提供有力的借鉴,也为桥梁结构设计提供了更广阔的空间。

参考文献

[1]刘秉京.混凝土技术[M].第2版.北京:人民交通出版社,2004.

[2]张国志,刘秉京.自密实混凝土在桥梁工程中的应用[J].中国港湾建设,2004(1):1-5.

[3]郭景强,杨鸿壮,彭雪.Sika Viscocrete自密实混凝土技术及工程应用[J].国外建材科技,2004,25(4):116-117.

[4]纪建林,胡竟贤,王毅.自密实混凝土性能及其在三峡三期工程中的应用[J].西北水电,2005(4):33-36.