碗扣支架（共8篇）
碗扣支架 篇1
1 支架的基本知识
支架搭设应满足三个基本要求:即支架的强度要求、支架的稳定性要求、支架的地基承载力要求。
(1)强度要求:
就是钢管承受来自上面的压力,所产生的应力值,应满足其钢管本身强度的要求。
(2)稳定性的要求:
钢管承受来自上面的压力后,除能满足钢管的强度要求外,同时应满足稳定性要求。即刚度要求,所谓刚度,就是不颤不抖不弯。
(3)地基承载力的要求:
就是地面在承载来自支架传输下来的压力后,地面不变形或不下沉,地基下沉也将导致支架失去稳定和强度不满足要求。
(4)碗扣式支架上下小横钢管
支架在搭设时,钢管之间常用碗扣式连接小横管。立管间距,在全线有0.6m、0.9m、1.2m(即纵向或横向间距)。小横管的作用主要有:一是保证立管的稳定性,间距过大,稳定性差;二是在一定程度上保证支架的整体性比较好,也能起到支架整体稳定性的作用。
(5)支架脚下垫木、顶端横梁
①脚下垫木:
脚下垫木的端面尺寸,据所承受的压力大小有所不同,一般用10cm×200cm;200cm×250cm或枕木更好。根据地基或其它条件,可用混凝土条形基础等。
垫木的主要作用是能把支架传输下来的力均匀分布到地基,以降低地基所承受的应力,这样,可以减小地基变形或沉降。
②支架顶端横梁(或纵梁):
主要作用是将梁部的荷载均匀分布给支架,保证每根立管受力大致相同,不至于各立管受力大小不一,而使立管失去稳定。
(6)剪刀撑:
主要防止支架纵向、横向产生游倒,即防止支架摆动。从平面角度讲三点确定一个平面,从力学角度讲,三角结构是一种刚性结构,稳定性很强。剪刀撑就是一个三角形结构,保证支架不动、不摇摆、不晃动,从而稳定性好。
(7)支架加密:
支架加密,就是支架的立钢管间距相对较小,是增强支架承载力的一种常用方法。其原理主要是:虽然上部传输下来的力较大,但经多根立管承担,每根的承受力就变小,从而能满足立管的强度要求和稳定性要求,就象多人抬杠(或东西)一样,我们现在所用的支架,均称满堂式支架。
2 支架基础的应用
(1)在地面用混凝土铺设后,做为基础:
在地质条件比较差,极限承载力较低且为满堂式支架的条件下,可采用此种地基处理方案,使支架传输下来的力再过混凝土面层将力均匀地传递到下面土层,但此方案成本过高,现均不宜采用。
(2)三七灰土地基(三灰、七土):
当遇有淤泥质粉质粘土层时,容许承载力较小时,可通过原始硬土地壳层能有效地将应力均匀分布到淤泥质粉质粘土层,在这种情况下,可在其地表层铺设并夯实一层厚为30cm的三七灰土,使其密度达到95%,可以起到封闭地表水的作用。
(3)工程土和三七灰土的混合料地基:
这种地基适合于支架为满堂式支架且地质条件较差的情况,当原始地面硬壳层较薄,使用灰土换填成本又过高时,可用山皮土或其它砂粒土换填,换填厚度为1m,并将其分层碾压,上面用30cm厚三七灰土封闭处理。
(4)用各种桩基与条形混凝土混合使用基础:
当地基承载力远远达不到要求时,可布设各种桩基,在其上面设条形混凝土承台。该方案成本较高,周期长,一般不予采用。
(5)沉管桩基础:
当连续梁跨度较大且采用军用支墩或万能杆件支墩作为中间支撑时,采用沉管摩擦桩作为基础。施工方法简单,成本较低且安全可靠,沉管摩擦桩采用混凝土条形承台。
(6)利用既有构筑物作基础:
此方案适用于跨度小于等于20m,且采用军用支墩与贝雷梁作为支架的情况,施工简单且安全性能好。根据军用支墩高度配置情况,可在原有桥墩承台上满筑调节支墩以满足高度要求。
(7)条形混凝土基础:
此方案适用于跨路地段。当道路两边地质条件好,均为公路路基基础,地基承载力较大,可在原地面直接浇注混凝土条形基础或满铺枕木、方木作为支架基础。
3 选择地基处理方案时应注意的几点
(1)现场选择地基处理时,应避免破坏原地面,以便尽可能利用原地面的地基承载力。
(2)在选择地基处理方案时,应经过详细的现场调查并采用触探仪测验方法判断地基承载力,确保掌握第一手现场地质资料。
(3)在达到同等效果的情况下,应对各方案进行理论分析和现场实验,选择较为合理的地基处理方案。
4 支架搭设方案
支架搭设应依据具体地形、地貌、支架高度、周转材料等情况选择使用搭设方案。
(1)满堂式钢管支架:该方案适用于支架搭设高度不大且施工条件允许的情况。根据荷载分布情况对支架进行设计检算,确定钢管的纵横向布设间距。钢管脚下用方木或枕木作垫,梁上面用方木或工字钢,槽钢作纵梁的满足支架受力要求。
(2)满堂式碗扣件支架,该方案支架搭设简单,施工进度快,安全性好,零散部件少,有利文明施工。
(3)贝雷梁军用支墩方案:该方案支架搭设高度很大,且原始地基基础承载力小的情况下,当跨度在20m以内时,采用贝雷梁直接跨过,中间不需设支墩;当跨度在20m以上时,在跨中设临时支墩,采用军用支墩万能杆件拼装临时支墩。
5 支架搭设注意事项
(1)可根据现场周转材料,尝试各种支架方案。但必须经过支架承载力和稳定性检算合格后方可采用。
(2)支架搭设方案与地基处理要紧密结合。
(3)确定支架型式后,应通过预压试验确定沉降量,据此设置支架预拱度,确保连续施工质量。
(4)支架搭设方案的选择在确保安全性的条件下,应该综合考虑经济、施工难易程度、施工进度、周转料、现场管理等因素。
6 支架的地基处理
为确保支架搭设后的稳定性,搭设支架前,必须对支架范围内的地基情况进行承载力检算,采用轻型触探仪准确测出地基承载力。经过检算,确定地基承载力是否满足要求。如果原地面承载力满足不了支架要求,必须考虑对原地面进行处理,根据现场情况及初步地基承载力测试结果,确定地基处理方案,主要方案如下:
6.1 对既有沥青混凝土段的地基处理
对于既有沥青混凝土段,箱梁施工时,其承载力满足施工要求,不再进行处理,而对承台、桩坑开挖范围内地基要进行处理,处理方案为:承台施工结束后,及时采用素土或碎石、砖类建筑垃圾回填基坑,要求分层回填并夯实,回填到原地面后采用18t以上振动压路机压实,碾压4～6遍,先静压,后振动,再静压,碾压密实后,顶面填筑20cm厚二灰碎石作为支架基础,搭设支架时,该地段支架脚底横向可以铺设140mm×50mm的通长木板或方木,以保证平整度,在木板下铺设3cm细石垫层。
6.2 对无硬化地段支架基础处理
对于无硬化地段地基,采用轻型触探仪对地基承载力进行测试,确定处理方案。
根据触探的地基承载力情况,分别确定地基处理方案。据支架搭设方案,首先将支架及两侧各1.5m范围内地表腐植土等采用人工配合推土机清除,低洼处采用素土或碎砖石类建筑垃圾整平,用18t振动压路机碾压密实。碾压4～6遍,在距离支架两侧1～1.5m处沿桥梁方向开挖深度不小于15cm的排水沟,地表由支架中心向排水沟方向做1%的人字坡排水,保证支架底不积水,根据地基承载力,分别确定普通土地段地基处理方案。
(1)地面承载力大于22kPa。地表可以直接刨平,设1%人字排水坡,并在地面填筑5～20cm厚的二八灰土,具体厚度视实际而定,用18t振动压路机碾压密实后,在支架脚底设置15×15cm方木或枕木。
(2)承载力在116～220kPa,表面设置15～30cm二八灰土层,灰土层宽度较支架宽出100cm,采用18t振动压路机碾压密实后,在支架底设15×15cm方木或枕木,为保持整洁,在方木底铺设3cm厚的细石垫层。
7 支架基础标高、顶标高的控制
支架在基础处理前,必须经过准确测量原地面标高,根据既有地面标高及箱梁底标高,准确计算出支架搭设高度,配好相应立杆等组合形式,从而计算出地基处理后的顶部标高。
8 满堂支架搭设
此方案适用于一般地段,即在混凝土基础或原地面处理后直接采用碗扣式脚手架搭设满堂支架进行箱梁浇注。搭设支架时,应充分考虑上部(箱梁)的承受荷载,在箱梁跨距两端,距墩1/4处,支架应加密,支架搭设立杆间距有0.9m、0.6m、1.2m,一般在箱梁腹梁下应加密立杆(钢管),横向间距在0.6m,翼板处可搭设1.2m间距,上下水平杆,间距一般在1.2m,但无论采用多大间距,均应进行荷载和强度、稳定性检算。
为了确保支架的整体稳定性,杆件底部应设置扫地杆沿桥纵、横向立面设置剪刀撑,剪刀撑采用L=6mф48.5mm普通钢管,用扣件和碗扣架连接,在立杆顶(面)撑上设120×120mm方木作为纵梁,方木上方铺设箱梁底模板。
摘要：对常用支架的结构、地基要求、搭设方案等做了系统论述,并提出了安全注意事项及验算应用方法。
关键词：碗口式支架,应用
碗扣支架 篇2
关键词:碗扣式 立交桥梁 应用
中图分类号:TU74 文献标识码:A文章编号:1007-3973 (2010) 02-001-02
由于城市立交桥梁施工严重受地形、交通条件的限制,特别是分项工程的砼数量较小,而分项工程又较多,重型设备投入施工既不经济又不安全。实践证明碗扣式钢管支架在其中发挥了巨大的作用。本文主要就重庆菜园坝立交工程为例,探讨碗扣式钢管支架在立交桥梁施工的应用。
菜园坝立交工程为三层互通式结构,共包括B、C、D、E、G、J、F七条匝道桥。其上部结构均为现浇梁,匝道桥采用单箱双室预应力斜腹板混凝土结构,梁高1.5米,箱梁顶宽9米,底板宽度5米,两侧悬臂长1.5米,底板厚18厘米。各匝道箱梁均采用碗扣式钢管支架进行满堂支架现浇施工,逐跨搭架浇注逐跨张拉预应力,分次落架的形式施工。
1碗扣式钢管支架结构特点及应用
1.1碗扣式支架的特点
碗扣式支架接头结构合理制作工艺简单作业容易使用范围广与传统支架相比碗扣型支架具有如下显著特点:
(1)碗扣节点结构合理。力杆轴向传力使支架整体在三维空间、结构强度高、整体稳定好能满足施工安全的需要。
(2)支架组架形势灵活根据施工需要能组成模数为0.6m的多种组架尺寸和荷载的单排、双排支架、支撑架、物料提升脚手架等多功能的施工装备并能做曲线布置又可在任意高差地面上使用根据不同的负载要求可灵活调整支架间距。
(3)碗扣支架各构件尺寸统一、搭设的支架具有规范化、标准化的特点。装拆功效高减轻劳动强度装拆速度比扣件式支架快。
1.2构件名称、用途及适用范围
(1)碗扣式钢管支架广泛用于高低楼房建筑、铁路桥、高架桥、立交桥、涵洞、水坝、电站和室内外装修等建设工程与可调托座配套使用更显示它的优越性。
(2)立杆:框架垂直承载杆、立杆上每隔0.6米焊一个插座.
(3)横杆:框架水平承载杆、横杆两端各焊一个横插头。
(4)斜拉杆:框架斜向抗拉压杆可提高框架稳定性。
1.3构造及安装方法
碗扣接头是碗扣型多功能支架的核心部件有上碗扣、下碗扣、横杆接头和上碗扣限位销组成。
1.立杆; 2.上碗扣; 3.限位销; 4.横杆; 5.横杆接头; 6.下碗扣
图1 碗扣接头
下碗扣和上碗扣限位销直接焊在立杆或顶杆上。当上碗扣的缺口对准限位销时上碗扣可沿杆向上滑动。连接横杆时先将横杆接头插入下碗扣的圆槽中将上碗扣沿限位销滑下扣住横杆接头并顺时针旋转扣紧用铁锤敲击几下即能牢固锁紧。
2碗扣式钢管支架施工
2.1地基处理
地基整体、局部沉降是支架垮塌的重要原因,在支架拼装之前必须对地基进行清表、夯实处理确保其有良好的承载力。对于布设钢管支架地段承载力不能满足施工需要的原始地面要进行夯实、硬化处理。依据前期测量放线结果标出范围清除地表的杂物,然后进行基础夯实再浇筑C20条形混凝土厚度不小于20cm。支架下地面应有可靠的排水措施以防积水浸泡引起地基不均匀沉降。
2.2底座安装
在处理好的基础上安放可调底座然后架设在已浇注好的砼条形基础上对于相临立杆高差小于60cm可直接调整螺旋杆高度;对于相临立杆高差大于60cm则先调整立杆节间距后使同一层碗扣接头高差小于60cm在调整螺旋杆高度。
2.3立杆、横杆及斜杆
(1)在立杆垫座或可调座上交错安装3.0m和1.8m长立杆调整立杆可调座使同一层立杆接头处于同一水平面内以便装横杆。搭设顺序是:立杆底座→立杆→横杆→斜杆→接头锁紧→脚手板→上层立杆→立杆连接销→横杆。
(2)接头是立杆同横杆、斜杆的连接装置应确保接头锁紧。
(3)如发现上碗扣扣不紧或限位销不能进入上碗扣螺旋面应检查立杆与横杆是否垂直相邻的两个碗扣是否在同一水平面上;下碗扣与立杆的同轴度是否符合要求;下碗扣的水平面同立杆轴线的垂直度是否符合要求等。
(4)支架拼装、分配梁及底模安装完成后要进行整个支架体系的预压检查工作。支架预压主要作用包括三个方面:
1)检验支架稳定性及立杆轴压强度;2)消除支架非弹性变形;3)实测支架弹性变形推算支架垮中底模预拱度。预压荷载取上部结构荷载自重进行加载方法采用水袋分级加载加载分60%、80%、100%三级进行要同时进行测量观测和支架检查。在两项检查均通过的情况下可以进行下一步的施工。
3立杆、横杆及枋木设计
3.1碗扣支架结构受力分析
(1)横杆与立杆承受一定的弯矩,存在一定的偏心。由于脚手架是多次超静定结构,对所受荷载具有内力调节能力,影响较小。因此,可忽略偏心影响;
(2)施工荷载以均布力的形式传到模板上模板搭载枋木上面;
(3)顶层枋木将力传递给立杆,由立杆传至底座及砼条形基础上基础以均布荷载的形式传至地面;
(4)立杆是支架结构体系中主受力构件。脚手架主要的承载能力取决于立杆截面及钢材的强度,横杆起支撑减少立杆自由长度进而减小长细比的作用;
(5)剪力撑将整个框架连成几何不变体系,限制了脚手架在计算平面内的位移,加强框架的整体稳定性,并抵抗风荷载等水平荷载。
3.2荷载计算及结构验算
(1)底模拟采用15mm厚竹胶模板面层,12€?0方木小肋结构,立杆横向间距按照箱梁截面对应布置:腹板为60cm;底板及翼缘板为90cm。如下图所示:
图2支架横断面布置图
支架承压荷载包括以下几项:
1)现浇梁自重q1;
2)模板、枋木及支架自重q2;
3)施工均布荷载q3=2.5 KN/m2;根据《路桥施工常用施工手册》;
4)砼冲击及震捣棒活载q4。
其中恒载按1.2倍安全系数考虑;活载冲击系数取1.4。
荷载组合定义:
验算支架强度q= q1 +q2 +1.4q3+ 1.4q4
验算枋木刚度q= q1 +1.4q3+ 1.4q4
(2)立杆计算
钢管为 48€?.5的焊接普碳钢管,根据立杆截面及钢材强度计算横杆步距对应承载力按下表;
表1
经计算腹板对应位置单根立杆最大轴力Nmax=20KN;横杆步距取120cm。
(3)枋木
枋木系阔叶白杨木,截面为12€?0cm,其长度一般为4m,按三垮连续梁均布荷载计算。
弯矩图 剪力图
图3
经计算:跨中最大正弯曲应力:
max= Mmax/Wx=+3.3MPa;
顶托处负弯曲应力:
min= Mmin/Wx =-3.5MPa;
支点位置剪应力:
=QmaxSx/Ixb
挠度计算:
f=5qL3/384EI;
均满足规范要求
(4)横桥向抗风荷载倾覆稳定计算
横桥向风压计算:
W=K1K2K3K4W0
其中W0=0.39KN/m2基本风压
K1=1.00设计风速频率换算系数
K2=1.30风载体形系数(桁架)
K3=1.00风压高度系数
K4=1.50地形、地理条件系数
支架风压:《公路桥涵设计通用规范》 第2.3.8条
W=K1K2K3K4W0 =0.76 KN/m2
支架横向迎风面积:S=82.9 m2
作用于支架风荷载F=WS=63KN
(作用于支架中心13.5m)
倾覆力矩M=FH=850.5KN.m
支架自重抗倾覆力矩M=GB/2 = 6681KN.m >850.5 KN.m (支架横向宽度B=10.2m)
4跨越既有道路
为保证现有道路的通车,在采用碗扣式钢管支架进行箱梁施工过程中,必须对现浇支架进行调整,对现有路面进行跨越。跨越地段的支架拼装对钢管支架部分为在现浇支架中留行车通道,在箱梁下道路两侧加密碗扣式支撑架,在支撑架之间留出足够的行车宽度,在支撑架顶部架设足够强度的工字钢。
为保证车辆和乘车人员的安全,对跨越地段必须有足够的安全保证措施,比如在正前方放置防撞安全块、在支架内和两边各两米的范围内安装防坠物平台。
支架横断面布置图
5效果及结论分析
根据作者在菜园坝立交工程共64跨箱梁施工经验的总结。各跨箱梁支架在荷载作用下工作性能良好、支架变形量均接近计算预期值,箱梁张拉完成后反拱值符合设计要求;且碗扣式钢管支架装卸方便,能按照箱梁中线要求拼装成曲线形状,其良好的使用功能和显著的经济效益得到了业主的好评。
碗扣式钢管支架是桥梁建设的一个暂时环节,但也是一个不可缺少的组成部分,它的安全与否直接关系到桥梁的安全、人员的安全和经济效益问题。在国内外城市立交建设过程中时有支架垮塌事件发生。所以,一定要重视桥梁支撑的设计和施工。搭设时,一定要先进行支撑的设计,选择合理的搭设方案;同时,施工人员一定要按设计方案进行严格的搭设,不能有随意性,具体构造、拆除方法和施工进度等的要求,严格按规范进行。
参考文献:
[1]吴才伍,曾东.碗扣式承力架支撑在工程中的应用[J]. 建筑技术开发,2000 (2).
[2]JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].
谈碗扣式钢管模板支架施工要点 篇3
支架法在铁路建设中有着广泛的应用, 特别是在跨线桥、连续梁0号块等施工中较为常用, 同时, 支架法施工中也经常出现坍塌事故, 造成了很大的人员伤亡和经济损失, 产生了不良的社会影响。为此, 本文以碗扣式钢管模板支架为例, 对支架法施工要点进行阐述。
支架作为施工的临时结构, 是由施工单位自行设计并施工的, 因此支架法施工总体分为两个阶段, 支架方案设计阶段和支架施工阶段, 支架施工阶段可以细化为地基处理阶段、支架搭设阶段、支架预压阶段、支架使用阶段、支架拆除阶段。各个施工阶段之间关联很大, 彼此相互影响, 为此, 下面分阶段对支架法施工要点进行探讨。
1 支架设计阶段
支架设计阶段在支架法施工中至关重要, 支架设计方案是支架法施工的指导大纲, 一旦出现问题后果不堪设想。下面谈一下支架方案设计要点及注意事项。
1.1 保证支架结构为几何不变体系
结构力学作为支架设计的指导思想, 其要求结构物必须为几何不变体系, 这是保证支架整体稳定性的基础。方案可以设计为几何静定结构, 也可以为几何超静定结构, 但几何超静定结构计算复杂, 施工中一般按照几何静定结构计算。
支架设计时采用网格式结构, 其平面图、计算简图见图1。
网格图中杆件的连接方式为铰接, 横向、竖向各杆件分别平行。模板支架的组成是双向结构 (纵桥向、横桥向) , 考虑到两个方向的长度不同, 通常以其平面的短向剖面进行计算。
值得说明的是, 每行每列竖向每层都有一根斜杆是结构为几何不变体系的保证。
1.2 荷载
模板自重标准值、新浇筑混凝土自重 (包括钢筋) 标准值在参照规范的基础上, 根据工程实际采用的模板规格、混凝土配合比等, 具体确定。
振捣混凝土时产生的荷载标准值、混凝土冲击时产生的荷载标准值、施工人员及设备荷载标准值按照规范取值即可。
荷载分项系数和荷载组合按照规范选取。
1.3 结构设计检算
1) 模板、方木计算。考虑到模板、方木的连续性, 可按照两跨、三跨连续梁进行应力和挠度检算。
2) “最不利杆”计算。
a.“最不利杆”的判断。“最不利杆”计算的第一步就是寻找、判断“最不利杆”。当横杆步距相同的情况下, 此时荷载偏大处杆件为“最不利杆”, 比如箱梁的实心部位下的杆件受力较中空处不利, 系杆拱桥的拱脚处较其他处不利, 否则应综合考虑荷载大小和横杆间距计算确定“最不利杆”。
b.“最不利杆”的计算。“最不利杆”稳定性按下式计算:
其中, N为单支立杆轴向力, 由荷载组合求得;A为立杆横截面面积;φ为轴心受压杆件稳定系数;f为钢材强度设计值。
c.“顶杆”的计算。“顶杆”为悬挑出来的杆件, 其计算长度可以按照结构力学中悬臂梁的计算长度选取, 支架不满足每行每列都有斜杆时, 也可以按照横杆步距加上两倍的“立杆伸出顶层悬挑长度”计算。
d.地基承载力。一般采用混凝土进行地基处理, 可以不计算地基承载力。
2 地基处理阶段
当支架搭设在高速公路、国道上时, 无需地基处理, 可以直接搭设。一般地基, 应对地基进行压实, 然后浇筑一定厚度的混凝土, 混凝土表面应平整, 保证立杆底部的方木能够均匀的传递受力。地基高低差较大时, 可利用立杆0.6 m节点位差调节。
3 支架搭设阶段
1) 构配件检查。应检查进入现场的碗扣式钢管构配件的产品质量合格证, 重点检查杆件的管壁厚度是否达到国标要求, 构配件的锈蚀程度。根据对构配件检查重新评估其实际的承载能力。
2) 测量定位。地基处理完成以后, 进行立杆杆位测量定位, 保证每行 (每列) 之间相互平行。
3) 支架搭设。
a.支架搭设顺序。支架搭设顺序严格按照先竖杆、后横杆、再斜杆进行, 竖向逐层搭设, 不得同时搭设。沿纵桥向, 从梁的一端搭设到另一端。施工中一般很难做到每行每列竖向都有斜杆, 故采用外侧四周设置剪刀撑, 中间间隔设置剪刀撑, 当立杆间距不大于1.5 m时, 间隔距离控制在三跨 (含) 以内。
b.支架搭设安全管理要点。支架搭设过程中, 要求做到支架工程本身不存在安全隐患, 不发生坍塌事故, 不对后续施工造成重大影响, 不对相关管理人员、作业人员、过往行人、车辆和周边环境造成危害。
所以, 在采取划分安全警戒区, 设置专职安全管理人员, 严格要求按照施工方案开展作业等常规管理措施外, 应重点做好以下几项工作:
支架高度超过8 m, 应严格按照高空作业管理措施进行管理, 配备相应的安全防护措施, 防高空坠落、防坠物伤人。
防止外力对支架造成损害, 尤其是在繁忙交通路段。距离支架一定距离, 就应树立明显的作业铭牌和警示牌, 同时设置限高架、减速带、防撞墩等。晚上施工时, 应配备足够的照明设备, 设置警示灯。
不允许电缆直接挂在支架上, 一定要采取相应的绝缘措施, 并定期检查, 确保其可靠性。
c.支架搭设质量控制要点。支架搭设的质量、整体性决定了其使用性能, 至关重要。同时, 支架搭设属于简单重复的劳动, 其质量取决于作业人员每一步操作的质量。基于这种特性, 应重点做好以下几项工作:
质量控制人员现场跟班, 每班结束后, 都应有验收结论。过程管控的重点是检查碗扣节点处连接是否牢固, 各方向杆件位置、间距是否符合施工方案, 确保能够及时发现问题并纠正, 避免返工或采取补救措施等。
支架搭设完成后, 检查、验收的重点是其整体性是否良好。各杆件的连接有无发生变化, 斜杆、缆风绳的布置是否正确、合理等。
4 支架预压阶段
预压是为了消除支架的非弹性变形, 获得支架的弹性变形, 根据变形值设置预拱度, 同时检验支架的承载能力, 以及发现支架的薄弱环节。
支架预压按照设计荷载进行, 沿纵桥向从支架两端相向对称加压, 逐级加压。加压工序, 应密切注意天气, 比如采用沙袋作为等价荷载时, 阴雨天沙袋一旦进水实际荷载将变大。
支架预压、卸载过程中应全程测量监控并记录支架变形、基础沉降, 一旦发生紧急情况, 停止加压。加压过程结束后, 应对支架结构、基础进行整体检查, 对薄弱环节进行加强处理。
5 支架使用阶段
在使用阶段, 支架为后续模板、钢筋、混凝土施工提供作业平台和受力支撑。所以, 要围绕保证支架的正常工作性能, 安全、顺利完成上部结构, 重点做好以下工作:
1) 不得在支架上集中堆放模板、钢筋等物料, 混凝土浇筑过程中应严格遵守分层浇筑等原则, 防止荷载分布不均, 造成受力不均。
2) 使用期未满, 不得提前解除架体构件。这一点在先梁后拱等桥梁施工中尤其重要。
3) 要确保地基基础的承载力和稳定性, 加强排水等措施。
4) 规范管理人员和作业人员的工作行为, 防止发生高空坠落事故。
5) 设置专用的、可靠地上下通道, 一旦发生紧急情况, 人员可以快速逃生。
6 支架拆除阶段
在拆除阶段, 支架拆除作业对工程本身不会造成危害。但由于上部结构完成, 管理人员和作业人员往往思想松懈, 作业的细致程度下降, 易造成对作业人员和周围行人、车辆的伤害。应重点做好以下工作:
1) 拆除前应先清除支架上杂物及地面障碍物。
2) 将拆除作业与搭设作业同等对待, 高度重视。严格遵守先斜杆、再横杆、后立杆的顺序从上而下进行, 严禁上下同时作业。
3) 拆除过程中, 应保证未拆除杆件的连接性良好, 为拆除作业提供安全平台。
4) 拆下的杆件应安全、快速运出, 尽快恢复原貌, 避免形成新的危险源。
7 结语
支架施工是一个系统工程, 跨越时间长, 每一个细节的疏忽都会引起严重后果。只要超前谋划, 针对每个阶段都相应开展细致的工作, 并认真执行施工方案, 安全是可以保证的。
摘要：以碗扣式钢管模板支架为研究内容, 分别从支架设计、地基处理、支加搭设、预压、使用、拆除六个环节论述了支架施工技术, 探讨了各环节的施工注意事项, 以保证支架施工的安全性。
关键词：支架,模板,阶段,施工
参考文献
[1]JGJ 166—2008, 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S].
碗扣支架 篇4
关键词：碗扣支架,门架立柱,强度检算,自由端,剪力撑,微位移
引言
在新建高速公路网中, 随时会碰到上跨既有线路的高速公路。在上跨既有线路时, 现行设计一般为现箱梁保证交通的通畅, 必须在既有线路路面上搭设门形支架通道。根据以往的经验做法, 搭设门架一般采用空心钢管柱或混凝土钢管柱作为门架的立柱, 竖向受力、传力简单、明了, 施工快捷、方便。但一旦受到外加水平力的影响, 其稳定性极易收到破坏, 钢管立柱与行车道之间必须预留足够的安全距离以增大门架跨径。这样既增大了成本, 也加重了整个结构的负担。在此, 我们可以考虑直接用加密碗扣支架作为门架的立柱, 如图1所示。
一、加密碗扣支架支柱立杆数量的确定
1. 荷载分析
(1) 恒载包含节段内梁体自重, 模板、方木等的自重, 对于较高的支架 (高度超过8 m) , 支架的自重也不容忽略。
(2) 活载包含混凝土浇筑及振捣时的冲击力、施工作业人员自重等。
2. 荷载组合
根据碗扣门架支柱间距及现浇箱梁的截面变化形式, 确定各支柱的受力情况, 然后按按荷载组合 (I) 进行组合:
3. 加密碗扣支架立柱的布置形式
现行标准碗扣支架为Φ48×3.5 mm, 纵向步距为60 cm, 最短横杆长为30 cm, 立柱顺桥向支架间距采用30 cm, 横桥向支架间距采用60 cm, 其布置宽度b等于现浇梁顶宽b1。同时考虑两端工作面宽b2, 知其横桥向每排立杆数量为:
4. 确定碗扣支架布置排数
根据碗扣支架的最小步距为h=60 cm知, 每根立杆承受的最大压力计算如下:
对于立杆中间节, 可简化成两端铰接受力模型, 由此可知其长度系数µ=1, 代入上式中, 即可反算出长细比λ。通过查表即可得出折减系数φ, 考虑到安全系数ϒ (一般取1.25) , 则每根支架所能承受的最大轴心压力为:
则加密碗扣支架排数为
二、底托及顶托自由端长度的确定
扫地干与底托之间的底节立杆可视为一端自由, 一端固结立杆, 则其长度系数µ=2。
而中间节段立杆的受力模型为两端铰接立杆, 其长度系数µ=1。根据欧拉公式的一般形式:
可知:
碗扣支架顶托、底托自由端所能承受的临界压力为中间节立杆的1/4。为保持结构的稳定, 顶托及底托自由端最长距离不得超过立杆正常步距的1/4。
三、支架失稳的主要因素分析
1. 立杆强度不足引起的失稳
由于每平方米内立杆的根数不足或是横杆的步距太大, 导致立杆变为长细杆, 在轴向压力的作用下屈曲失稳。另外, 由于扫地杆与中间节立杆其受力结构体系不同, 扫地杆布置高度过高, 极易发生整体结构的失稳。发生此种情况的失稳结构将在瞬间内坍塌, 造成严重的后果。
2. 结构的整体刚度不足引起的失稳
当支架较高并作用顺直荷载后, 在水平荷载如风、意外荷载或地基的不均匀荷载作用下, 由于刚度的原因, 支架会发生水平位移并在顶端进行积累、由于支架的特殊性, 其水平位移会在其外部轮廓线所形成的截面惯性矩较大的旋转方向上进行大量积累、从而引起结构发生震动现, 并造成结构的失稳、这种失稳首先的征兆是结构发生倾斜, 使竖向荷载作业的中心发生变化, 然后在支架的节点处发生扭曲并导致失稳破坏。支架的刚度是确定结构是否稳定的重要依据, 而增加结构刚度的有效措施则要增加剪力撑。
四、剪刀布置情况的确定
1. 剪刀撑布置的角度
剪刀撑是防止整个结构发生微位移而采取的有效措施, 剪刀撑必须连接在碗扣支架的节点上。在结构发生微量位移时, 势必引起剪刀撑长度的变化, 其长度伸长率ΔL/L。最大时的初始角θ为剪力撑布置的最有利角, 经验值一般为60°。
2. 横桥面、顺桥面剪力撑布置的疏密程度确定
根据支架不同截面惯性矩的大小来确定剪刀撑布置的疏密程度及数量的比例关系, 同时必须考虑碗扣支架微位移的积累规则使偏载出现导致支架失稳的情况。
五、结语
碗扣支架的顶、底托自由端因其结构力学模型与中间节立杆的模型变化很大, 在实际施工过程中容易被忽视。另外, 对于小面积支架的刚度倾覆与大面积支架微位移的积累失稳为支架的主要失稳形式, 还需进一步探讨。
参考文献
[1]周水兴, 何兆益, 邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社, 2001.
[2]邹建奇, 崔亚平.材料力学[M].北京:清华大学出版社, 2007.
碗扣支架 篇5
关键词：碗扣式满堂支架,稳定性,构配件质量,构造
1 引言
用满堂支架法进行混凝土连续梁施工是一种较成熟的工艺。特别是在公路桥梁领域, 因其桥梁结构多样化, 斜桥、弯桥、异型桥不断出现, 满堂支架工法因其适应性强、不发生结构体系转换、不引起恒载徐变二次矩等优点而被大量应用。在各种支架形式当中, 碗扣式支架因其结构强度高、力学性能好、轴心受力、接头构造合理、便于拆装、自锁能力强、劳动强度低等原因而得到了最广泛的应用。
近年来, 满堂支架的设计方法已较成熟, 施工经验不断丰富, 但支架垮塌事故却不断出现。据不完全统计, 近8年来, 我国各施工领域共发生支架脚手架垮塌事故26起, 281人受伤, 108人死亡。究其原因, 笔者认为主要是设计、选材、施工3个方面的关键环节没有得到有效控制, 以致于出现设计错误、材料不符合标准要求、支架搭设存在薄弱环节等一系列问题, 最终导致了垮塌事故。
以下, 笔者根据多年支架施工监理经验, 提出碗扣式满堂支架的设计施工控制要点及控制方法。
2 设计方面
虽然目前满堂支架的设计方法已经比较成熟, 但在实际设计过程中却存在若干问题, 导致支架验算错误。
2.1 荷载取值不准确
笔者通过多年审核施工单位的满堂支架设计方案发现, 在荷载取值方面存在以下问题。
2.1.1 荷载取值不全
有些支架设计过程中往往忽略倾倒混凝土时产生的冲击荷载、振捣混凝土产生的荷载以及雪荷载和冬季施工保暖设施荷载, 忽略这些方面就造成了荷载取值偏小, 给支架的设计造成了安全隐患。
2.1.2 施工料具运输堆放荷载取值不准确
在公路工程桥梁满堂支架设计过程中, 大多数设计者按照《路桥施工计算手册》提供的依据, 对施工料具运输堆放荷载根据不同的计算位置, 分别取值2.5k Pa、1.5k Pa、1.0k Pa。而在实际施工过程中, 由于大量的钢筋和施工机具需要临时在支架上堆放, 产生大量的集中荷载, 因此, 如果只按照《路桥施工计算手册》所给的标准荷载进行取值是不能满足实际需要的, 这就给支架设计荷载取值不足的隐患。
2.1.3 荷载组合不正确
有些施工单位在满堂支架的设计计算过程中, 不能按照《路桥施工计算手册》中提供的荷载分项系数组合动荷和恒荷, 直接造成荷载取值过小, 支架设计安全系数不足。
2.2 忽略支架稳定性验算
有些施工单位在设计满堂支架时, 不按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130—2011) 对单根立杆的稳定性进行验算, 支架设计过程缺少了稳定性验证, 这就给满堂支架的局部失稳埋下隐患。对于宽高比较小的狭窄型满堂支架应进行整体稳定性验算, 防止支架整体失稳事故的出现。
3 原材料方面
3.1 钢管壁厚、可调托撑钢板厚度不符合规范要求
按照《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ166—2008) 要求, 碗扣式钢管脚手架钢管规格应为φ48mm×3.5mm, 钢管壁厚应为 (3.50+0.25) mm, 在脚手架设计验算过程中也大多采用上述截面特性进行设计计算, 而根据笔者多年实测, 现在租赁市场常流通的支架钢管壁厚均不符合规范要求。笔者近期对某工地进场的一批钢管壁厚进行了实测, 结果如表1。
通过表1可以看出, 抽查的16根钢管中, 壁厚符合规范要求的只有3根, 合格率18.75%, 且有5根钢管的壁厚小于3mm。壁厚不足降低了钢管抗压承载力, 降低了钢管的惯性矩, 从而增加了钢管失稳的概率, 也就为满堂支架整体失稳垮塌埋下隐患。所以, 监理人员和施工单位应严把支架进场构配件质量关, 杜绝不合格构配件用于支架工程。
根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ166—2008) 要求, 可调托撑钢板厚度不得小于5mm, 笔者对某工地进场的一批托撑钢板壁厚进行了实测, 结果如表2。
通过表2可以看出, 抽查的10个托撑中, 厚度全部不符合规范要求, 且有3个托撑厚不足4mm。托撑壁厚不足, 造成其对上部纵梁的托撑承载力不足, 尤其在上部纵梁偏压的时候, 更容易出现局部失稳的问题。
3.2 构配件外观质量差
有些进场构配件因周转次数多, 钢管和扣件表面锈蚀严重, 有的甚至有裂纹、砂眼。如果此类构配件用于支架搭设, 必然会严重降低支架的承载能力和稳定性, 为支架垮塌埋下隐患。所以对于多次周转的支架构配件, 应要求施工单位找有资质的检测单位对其进行抽查检验, 在出具检验合格报告的情况下才允许使用。在搭设过程中应仔细检查每个构配件的外观质量, 对于存在问题的构配件不允许使用。
4 施工方面
在支架设计及构配件质量都没有问题的情况下, 施工过程控制就成为关键所在。通过近几年支架垮塌原因分析及笔者监理支架施工的经验, 在支架施工过程应密切注意以下几个问题。
4.1 地基处理与基础设计存在不足
地基和基础强度不足是近几年支架事故的主要原因。对支架设计之前, 应对支架所在位置的地基承载力进行实测, 根据实测地基承载力进行支架基础设计。
对于软土地基, 还应该对软弱下卧层的承载力进行测试, 以根据实际情况采取水泥搅拌桩、CGF桩等地基加固措施对其地基进行加固处理。
目前最常用的支架基础主要是灰土基础和混凝土基础, 对于雨水较丰富的地区, 建议采用混凝土基础, 并做出2%~4%的横坡, 以利于排水, 同时, 要在地基范围四周挖设排水沟, 防止雨水浸泡地基而降低地基承载力, 避免支架产生不均匀沉降。
4.2 可调底座脱空
在支架施工过程中, 在基础高度变化位置容易出现支架可调底座脱空现象。在实际施工过程中, 经常会出现可调底座半幅坐在基础之上, 而另一半脱空现象, 这就造成立杆偏压受力, 容易出现立杆局部失稳问题。
针对这种问题, 就要求在支架基础设计之初, 根据立杆间距合理设计基础抬高位置, 避免出现立杆坐落在基础变高位置的问题。
4.3 不按要求设置剪刀撑和扫地杆
大多施工单位往往忽视扫地杆和剪刀撑的设置, 剪刀撑设置数量和形式不符合相关规定的要求, 这就不能保证架体的整体稳定性, 在遇到干扰荷载的情况下, 容易出现支架整体失稳。
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130—2011) 要求, 满堂支撑架应根据架体结构设置普通型和加强型剪刀撑。且应设置竖向和水平向剪刀撑, 竖向剪刀撑与地面倾斜角度为45~60°, 水平向剪刀撑与支架纵或横杆夹角为45~60°。
4.4 预压过程荷载堆放不合理
按照规范要求, 满堂支架搭设完毕后应进行预压, 但是在预压荷载布设过程中或者转移预压荷载的过程中, 往往会出现将预压荷载临时堆放在一个位置, 从而造成荷载集中, 当集中荷载超过支架承载力时就会出现支架局部垮塌事故。
5 结语
虽然现阶段碗扣式满堂支架的设计和施工都已成熟, 但支架垮塌事故仍然不能杜绝, 其主要原因就在于支架的设计、构配件质量、施工过程不能严格遵守相关规范, 这就要求在施工和监理过程中对设计严格审核, 对构配件质量严格把关, 对施工的薄弱环节密切监控, 这才能保证满堂支架施工过程的顺利进行。
参考文献
[1]JGJ166-2008建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S]
[2]杨文渊.桥梁施工工程师手册[K].北京:人民交通出版社, 2002
碗扣支架 篇6
1 工程概述
东观互通A匝道AK0+174.3跨线桥上部构造为29+38+29现浇混凝土连续箱梁, 左右幅各一联。桥梁起点桩号AK0+122.8, 终点桩号AK0+225.8, 桥梁全长103米, 桥梁第二跨横跨G208国道与G208国道交角为97度, 与A匝道线路右前夹角90度。本桥平面分别位于缓和曲线和直线上, 墩台径向布置。
现浇箱梁采用单箱双室, 纵向预应力体系, 满堂支架逐孔现浇。箱梁标准断面梁高2.3米, 顶板宽度15.5米, 底板跨度10.5米, 顶板厚28cm, 底板厚25cm, 翼板外侧厚18cm, 腹板厚50cm, 箱梁内净空1.77米, 翼板悬臂2.5米。桥梁基础为钻孔桩基础、承台;下部构造形式为柱式墩、桥台为肋板式桥台、台帽。
2 碗扣式满堂支架的设计
2.1 支架的搭设
本桥采用碗扣式满堂支架, 支架全部采用碗扣式支架, 立杆有3.0m、2.4m、1.8m、1.2m、0.6m五种, 本桥采用2.4和3m的两种。横杆有2.4m、1.8m、1.2m、0.9m、0.6m、0.3m六种, 本桥采用0.6m和0.9m的两种。为加强支架的整体稳定性, 应沿梁纵向横向分别设置剪刀撑。纵向、横向每五排立杆设置一道剪刀撑。剪刀撑采用φ48×3.5×2546mm的钢管搭设, 将碗扣式脚手架固定。翼板支架钢管进行支撑加固, 支架纵向间距为60cm, 支架在底部进行水平锁定。翼板模采用胶合板, 板厚20mm。支架上的纵向分配梁采用10×10cm方木, 翼板处间距为30cm, 腹板外侧处间距为30cm。
2.2 碗扣式支架设计检算
2.2.1 底板处纵向方木及横向方木检算
1) 支架腹板纵向方木弯应力及刚度:
纵向方木均采用10cm×10cm方木, 纵向跨度为0.6m, 腹板处满铺, 其它横向间距为20cm, 腹板宽为0.5m, 则弯应力检算:将方木当成均布荷载计算, 方木的跨中弯矩为:
2) 支架腹板底横向10cm×10cm方木弯应力及刚度:
横向采用10cm×10cm方木, 纵向间距为0.6m, 碗扣式支架腹板处横向间距为60cm, 位于底板处。方木的特性为W=1.66×105mm3;I=8.3×106mm4;弯应力检算:将方木当成均布荷载计算, 方木的跨中弯矩为:
2.2.2 碗扣式立柱基础检算
地基进行填筑碾压, 再浇筑一层厚10cm的C15混凝土, 在横向立杆下面通向铺垫一块厚30mm、宽15cm的方木, 增加立杆对混凝土表面的承载力。则混凝土面的应力计算如下:
木板底部为C15砼, 设计抗压强度为9.6Mpa, 远大于0.15Mpa
2.2.3 地基承载力检算
由于黏土层地基承载力仅为80~100kpa, 属软弱地基, 为保证地基承载力采取挖除换填处理, 换填厚度为1m, 换填采取碎石土分层压实。现对换填层底部原地基的承载力检算如下:
其中:
Pz为换填层下附加应力。
B为条形基础宽度。
Z为基础底面下垫层厚度
P基础底面压力
θ为垫层压力扩散角, 取23°
满足要求。
2.3 碗扣式满堂支架施工中控制措施
碗扣式满堂支架在公路桥梁中的施工顺序为:地基处理、支架搭设、支架验收、支架预压、沉降观测和支架拆除。
2.3.1 地基处理
为提高地基承载力及避免地基不均匀沉降, 确保箱梁支撑体系稳定, 需对支架搭设范围内地基进行加固处理。
2.3.2 支架搭设
支架采用碗口式脚手架。支架搭设根据支架设计逐孔放样, 按放样位置布置立杆和水平杆, 靠近墩身处, 水平杆紧贴墩身。按桥梁各跨不同的支架高度计算并调整好底座的螺帽位置, 使螺帽顶面位于同一水平面上, 可调底座与垫木间用铁钉固定, 拼装时, 脚手架立杆必须保证垂直度, 尤其必须在第一层所有立杆与横杆安装调整完成无误后, 方可继续向上拼装, 否则会引起以后各层拼装困难, 拼装到顶层立杆后, 装上顶层可调“U”型托, 并根据设计标高将“U”型托顶面调整到设计标高位置。铺设顶层顺桥向方木, 在铺设时注意使两纵向方木接头处位于“U”型托可调支撑处, 铺设横向方木, 使用水平仪检查标高, 使用木楔调整标高, 无误后安装箱梁底模。横、纵向顶层方木交叉处使用扒钉做梅花状加固。必须注意横、纵向方木接头位置要错开, 且任何相邻横向方木接头不能在同一竖直面上。
根据支架受力情况及施工方便, 支架在横桥方向搭设宽度为16.8m, 立杆纵向间距跨中梁段采用0.9m, 墩顶梁端采用0.6m, 并按墩身中心线均分;横向间距腹板位置和异型梁的加劲部分处为0.3m, 底板和翼缘板梁段位0.6m;立杆杆步距采用1.2m。顺桥向每3m设置剪力撑一道。现浇梁翼缘板外侧设置人行道并设置防护网, 公路上方小于2米, 基坑地段不小于1.2米。
2.3.3 支架验收
支架搭设完成对整体碗扣支架应重点检查以下内容:
1) 保证架体几何不变性的斜杆、连墙件、十字撑等设置是否完善;
2) 基础是否有不均匀沉降, 立杆底座与基础面的接触有无松动或悬空情况;
3) 立杆上碗扣是否可靠锁紧;
4) 立杆连接销是否安装、斜杆扣接点是否符合要求、扣件拧紧程度;
5) 碗扣支架搭设到顶时, 项目部组织技术、安全、施工人员对整个架体结构进行全面的检查和验收, 及时解决存在的结构缺陷。
2.3.4 支架预压
支架拼装完后, 安放方木及模板, 然后再进行预压。预压采用吊装砂袋法进行, 吊装砂袋时注意按照技术人员在底模上做好的观测点标记, 留出用于沉降观测的空间, 砂袋重量应为箱梁重的1.2倍, 做超载预压、分级预压, 按60%、90%、120%菏载进行分级预压。观测点的布设要上、下对应, 目的是既要观测地基的沉降量, 又要观测支架、方木的变形量。
观测上的数量应为横、纵向每5米1个, 即每25平方米上、下各1个点。上、下观测点用水准仪进行认真、精确观测和记录, 根据观测记录, 分析、推断出地基支架的两种变形数据。根据结果调整底模标高。当全部预压重量加载完后至少观测48h, 24小时沉降值≤1mm以内时即可卸载, 并观测卸载后的反弹值, 做好记录, 根据沉降观测值和张拉起拱度经验值对模板预留拱度值进行计算预留。堆码砂袋时, 计算单位面积内预压砂袋的重量及砂袋数量, 按要求进行预压。
2.3.5 沉降观测
为了要进行沉降观测, 首先要进行沉降观测点位布置, 其次是沉降观测标准:满载后若连续24小时测量未见明显沉降, 则可认为地基处理能满足要求, 卸载后支架反弹变形在10mm以内, 否则支架的竖向刚度需要加强处理。
最后是调整支架和模板标高:经过预压后, 重新检查支架和模板, 重新按每2米放样底板的中心线和两侧边线及翼缘板的边线并作好记号, 用水准仪测量出每个点高程, 通过上调节杆调节到设计高程并对经计算确定后的支架弹性变形量和沉降量进行补偿。
2.3.6 支架拆除
当箱梁混凝土强度25MPa时方可拆除侧模板, 达到30MPa时方可拆除内膜板, 当孔道压浆强度达到设计强度的95%后, 进行落架和模板拆除。拆除时在高度上尽量同步进行, 即将工作面安排在同一高度面上, 以免上、下错开过大, 支架失稳伤人。支架拆除须有专人指挥, 施工人员统一、有序进行, 并配好相应的安全防护设备。
3 结语
随着现代公路桥梁的建设步伐的不断加快, 碗扣式满堂支架渐渐取代传统的钢管脚手架, 其在工程的应用也越来越广泛, 熟练掌握其技术, 安全使用, 为工程和社会创造更多的效益。
参考文献
[1]建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范 (JG J166-2008)
[2]公路桥涵施工技术规范 (JTJ041-2000)
碗扣支架 篇7
目前我国公路现浇箱梁结构,多数施工单位采用碗扣式满堂支架施工,按程序编制安全施工方案,并通过专家审查。为了进一步细化支架施工标准要求,明确各阶段控制原则和标准,经本人多年的工作总结,现谈谈公路桥梁碗扣式满堂支架施工控制措施。
1 基本要求
1.1 现浇连续梁桥在施工过程中结构受力复杂,必须保证桥梁施工的安全与质量,支架施工时须根据地形、地质情况、施工难易程度、施工设备、施工习惯和成本等因素综合考虑。
1.2 支架的布置应根据梁体截面大不并通过计算确定,以满足强度、刚度和稳定性的要求;计算过程要清晰,参数取值要标注出处。对高度超过20米的支架必须进行组全风荷载验算,超过12米的要有足够抗倾覆措施。
1.3 满堂支架施工方案必须报施工(公司)单位技术负责人(总工程师)审核签字后,经过专家论证并取得监理工程师的书面批复。
1.4 跨公路和铁路沿线必须编制施工安全专项方案,交通管制及门洞设计应先征得相应产权单位或部门同意。
2 支架构配件的检查与验收
2.1 支架钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》(GB/T13793)或《低压流体输送用焊接钢管》(GB/T 3092)中规定的3号普通钢管,其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T 700)中Q235-A级钢的规定。
2.2 构配件检验频率:每孔支架为一验收批次。
2.3 新钢管的检查应符合下列规定:(1)有产品质量合格证。(2)应有质量检验报告,钢管材质检验方法应符合现行国家标准《金属拉伸试验方法》(GB/T 228)的有关规定。(3)管表面应平直光滑,不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道。(4)管外径、壁厚、端面等的偏差,应符合表1中的规定。(5)钢管每米重量应符合钢管截面特性表(表2)中的要求。
2.4 旧钢管的检查应符合下列规定:(1)旧钢管进场后应逐件检查,表面锈蚀深度应不超过规范表1中的规定。检查时,应在锈蚀严重的钢管中抽取三根,在每根锈蚀严重的部位横向截段取样检查,当锈蚀深度超过规定值时不得使用(检查锈蚀深度时,应先去除锈皮再量深度)。(2)钢管弯曲变形应符合本规范表1中的规定。(3)钢管内壁锈蚀或壁厚的检查,应使用称重法进行复核,钢管每米重量应符合钢管截面特性表(表2)中的要求。
2.5 扣件的验收应符合下列规定:(1)新扣件应有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证,当对扣件质量有怀疑时,应按现行国家标准《钢管支架扣件》(GB/T 5831)的规定抽样检测。(2)旧扣件使用前应逐件进行质量检查、有裂缝、有变形的严禁使用,出现滑丝的螺栓必须更换。
2.6 杆件其它要求(1)钢管有裂缝、缺陷的严禁使用。(2)构件焊接质量良好,焊缝饱满。(3)顶托、底座等可调构件,应螺纹完好,无滑丝现象,无严重锈蚀,焊缝开脱现象。
2.7 构配件的允许偏差(表1)
2.8 钢管截面特性(表2)
2.9 根据对构配件检验的情况,对淘汰率较高(超过5%)的杆件应由项目部做强制退货处理。
3 满堂支架地基处理
3.1 地基处理前首先对支架处的地表进行调查,绘出平面图。对泥浆池、基坑或局部突变部分确切标示,并测定高程,标注于图上。
3.2 地基排水设施:(1)处理过程中应设置临时防、排水设施,保证已处理的地基不受雨水、灌溉用水和施工用水及其它用水的影响。(2)地基处理:根据周围地势情况,地基处理高度至少高出地面15-30cm,宽度为箱梁范围以外不小于1m。将地面处理成不小于0.5%的横坡,在两侧开挖不小于40×30cm的排水沟,排水沟应汇入该结构物的总体排水系统,且沟底设有不小于0.5%的纵坡,以利将雨水或施工用水排出场地。
3.3 水塘、泥塘、泥浆池的处理:必须把施工区域内的淤泥、杂物及泥浆清理干净,露出原状土层,然后用素土分层回填到原地面,分层厚度根据压实机械情况确定,但松铺不得超过30cm。回填过程采用光轮或震动压路机配合小型夯实机械,压实度按不小于90%控制,如有“弹簧”现象应更换填土。
3.4 地基处理到设计高程后,用触探法测地基承载力,每孔至少测取12个点,分别分布在一般地段、泥浆池、基坑或其它特殊地段。地基承载力必须满足施工主案中的设计值要求(地基承载力一般不应小于120Kpa),并用16t以上光轮压路机或震动压路机碾压后无“弹簧”现象。
3.5 地基表面硬化:地基压实度和地基承载力满足要求后,对地基表面不低于30cm范围做不低于5%掺灰处理,然后在灰土表面做不低于10cm混凝土处置,混凝土标号不得低于20号,混凝土浇筑时用平板震动器振捣密实,混凝土应表面平整,并进行适当养生。
3.6 纵、横向台阶设置:如纵、横向坡度过大,应通过地基处理调整,特殊情况经监理工程师批准可采取设置台阶方式,但应尽可能减少台阶,并根据支架类型处理好台阶宽度与高度的关系,相邻台阶高差较大的(大天15cm),应对竖向面进行加固,确保台阶稳定。
4 支架安装
4.1 确定支架的平面、立面布置,列出构件用量表。
4.2 底座安放应符合下列规定:(1)底座、垫木均应准确地放在定位线上。(2)立杆位置布设立杆垫木,垫木宜采用厚度不小于10cm,宽度不小于15cm的长木板,也可以采用槽钢或监理工程师批准的其它材料,垫木应放置平整,底部无悬空。应调整垫木,使立杆底端处于垫木的横向中心位置。
4.3 支架拼装:(1)支架一般采用Φ48×3.5mm钢管,顺桥向立杆纵距为0.9m,横桥向立杆横距为0.6m,步距为1.2m。立杆连接时,除顶层顶步外,必须采用对接扣件连接,相邻点不应在同步同跨上,高差≥500mm,距离主节点≤1/3步距;纵向水平杆连接时,宜采用对接扣件连接;当搭接时,搭接长度≥1000mm,用3个旋转扣件等距连接,相邻接点不应在同步同跨上,间距≥500mm,距离主节点≤1/3柱距。(2)支架拼装到3-5层高度时,应用经纬仪检查横杆的水平度和立杆的垂直度。立杆的垂直度按1/500控制,且全高的垂直偏差应不大于5cm。(3)相邻立杆的对接扣件应交错布置,两根相邻立杆的接头不得设置在同步内。(4)利用可调底、顶托将标高调平,避免局部不平导致立杆不平悬空或受力不均,可调范围严格控制到25cm以内,且调节高度不大于1/3全高。应在无荷载情况下逐个检查立杆底座是否松动或空浮,并逐个旋紧可调螺旋,使底座钢板与垫木密贴,但也要避免局部受力过大。
4.4 剪力撑布设:扣件支架施工拼装简便安全、操作灵活,但杆件均以扣件连接,平面相对转动自由度较大,不利于支架的整体稳定,需增加斜撑来克服这个薄弱环节。剪力撑布设为纵桥向布置剪力撑间距为4.5m,横桥向间距为4.5m,支架施工中剪力撑要严格按照施工方案中批复的间距和数量对称、均匀布置。剪力撑宜采用钢管搭接,搭接长度不小于1m,且不少于两个连接扣件,斜杆与地面的倾角宜在45°-60°之间。支架高度≥1.5倍投影宽度时,在垂直空间位置(中间和四周)设置剪力撑。
4.5 安装注意事项(1)支架搭设前应首先对杆件及扣件按本措施第四条进行检验,未经检验的杆件及扣件不得使用。(2)严禁将外径48mm与51mm的钢管混合使用。(3)支架搭设的技术要求、允许偏差与检验方法严格按照支架使用说明书和《建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范》进行。
4.6 安装后的扣件螺栓拧紧扭力矩应采用扭力扳手进行检查,抽样方法按随机分布原则进行,抽样检查数目与质量判定标准按表3的规定确定。扣件螺栓拧紧扭力矩为40-65N·m(参见建筑施工扣件式钢管支架安全技术规范表8.2.4)。
4.7 扣件拧紧抽样检查数目及质量判定标准(表3)
注:梁底扣件、承重杆应100%的检测.
5 支架预压与沉降观测
5.1 预压目的:
(1)检验支架及地基的强度及稳定性,消除整个支架的塑性变形,消除地基的沉降变形,测量出支架的弹性变形、检查支架的安全性,确保施工安全。(2)消除地基非弹性变形和支架非弹性变形的影响,也有利于桥面线形的控制。
5.2 预压基本要求及注意事项:
(1)超载预压所加荷载应为现浇梁自重的1.2倍,预压加载分三次完成,各次分别加至现浇梁自重的50%、100%、120%。各次加载的间隔时间为25h,预压过程中应有专人指挥,以对荷载分布的均匀和操作的安全进行有效控制。(2)预压过程中,应随时观测支架的稳定性,变形超过预计值时,要立即停止加载,查明原因,进行相应处理,并确认稳定后方可继续预压。(3)预压加载作业应严格按吊装的安全规定进行,荷载的分布应与结构上部的分布相同,因此,加载应严格按设计的加载数量和顺序进行,及时调整吊车位置,严禁荷载分布集中而引起支架失稳。(4)利用砂袋进行预压时,应注意每个砂袋所装砂砾的数量基本相等,就位时堆放整齐,分布均匀。(5)大气降水过程中及降水以后,项目部安全工程师必须及时组织施工队巡视记录,发现隐患及时采取应急措施,降水结束后及时排除。
5.3 沉降观测:
(1)观测方法必须可靠,在底板和地基上均需设沉降观测点,以便区别地基和支架本身的非弹性变形,作为判断支架稳定性的依据之一。(2)支架压载观测点布置在距支点1m处、1/4跨处、1/2位置,每个断面横向至少布设3个点。观测点在压载前布设,观测分压载前、压载完、卸载后3个阶段进行。(3)沉降的观察:自第一次加载始,对所有观测点每日观测4次,每次间隔时间4h。双孔以上一次性浇筑的支架,每孔观测点的设置及观测,也按上述要求进行。(4)卸载:终载后连续4昼夜观测,跨中24h不大于2.5mm且均匀稳定时,可认为达到卸载条件,否则预压还需进行,直到符合要求为止。卸载应按加载顺序逆向均匀进行,控制荷载的不均匀分布,防止产生不均匀变形。(5)卸载完毕,要再次复测各控制点标高,并计算出总沉降量、支架和地基的弹性变形量和非弹性变形量(即塑性变形),绘制支架加载预压和卸载变化(下沉和位移)曲线。
6 混凝土浇筑(略)
7 支架拆除
(1)对支架的拆除方案,设计图纸有规定的要严格按设计要求进行。(2)设计没有规定的必须严格执行先中跨后边跨,由跨中到两端原则,尤其是非预应力连续梁,拆除支架过程即梁体受力过程,必须严格执行落架顺序且梁体混凝土不得低于设计强度的90%。(3)支架拆除作业由上而下逐层进行,严禁上下同时作业。(4)非预应力箱梁支架拆除必须经监理工程师书面签认后方可拆除。
以上控制措施通过本人计算、论证、实施及多年的工作经验能够确保工程的顺利施工,即节约了工期,又控制了成本,还能够有效保证质量和安全,取得了较好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]《公路桥涵施工规范》(JTJ041-2000).
[2]《WDJ碗扣式型多功能支架使用说明书》.
碗扣支架 篇8
京石铁路客运专线工程JS-1标段, 永定河特大桥1#-28#墩梁部为32米简支箱梁, 采用碗扣支架现浇法施工。
简支箱梁截面形式为单箱单室等高度斜腹板, 梁端顶板、底板、腹板局部向内侧加厚。见表1。
2 箱梁总体施工方案介绍
箱梁采用满堂红碗扣支架现浇法施工。梁底基础换填50cm厚粗圆粒土, 顶面灌筑10cm厚C20混凝土。支架采用可调顶、底托的碗扣式钢管支架, 顶托上方铺设14×15㎝纵向方木 (松木) , 横向铺设10×12cm方木, 底模采用1.5cm木胶板 (强度40Mpa) , 外模板采用定制钢模, 端、内模采用木模。混凝土由两端向中间, 由底板、腹板、顶板逐层浇注, 一次浇筑完成。
3 碗扣支架体系施工方案
3.1 基地处理
承台基坑位置:采用粗圆粒土, 分20m~30cm一层, 电夯回填夯实, 夯实标准, 采用灌砂法检测压实度≥95%。
箱梁下方15m宽度范围内:泥浆坑、松软杂填土等用挖掘机全部挖除, 用推土机对场地全部进行推平, 用18T振动压路机对基底碾压, 检测压实度≥92%。换填粗圆粒土, 分层 (20cm~30cm一层) 用18T振动压路机碾压密实, 表面平整无轮迹, 高出原地面10cm以上, 采用灌砂法检测压实度≥95%, 并设置双向横坡排水, 坡度控制≥1.5% (内高外低) , 便于及时排除雨水。上层浇注10cm厚C20混凝土, 顶面抹平, 平整度控制在1cm之内 (内高外低) 。砼每隔5m见方用1cm厚木板分隔以防混凝土开裂。由于硬化后较四周原地面高, 故需用砂浆将外露粗圆粒土抹面防水浸泡。
3.2 支架方案
(1) 支架布置。
箱梁中间部分:于梁底轮廓线6.0m范围内, 立杆按纵向步距0.9m、横向步距0.6m;于翼缘板部分按纵向步距0.9m、横向距0.9m。
箱梁梁端部分:变截面范围内按立杆纵向步距0.6m, 横向步距0.6m。
腹板部位:两侧纵向各增加一排立杆, 即立杆横距加密至0.3m。
立杆竖向步距全部1.2米设置。 (支架详细布置见图1、图2、图3)
(2) 支架搭设。
支架搭设严格按照施工方案搭设, 在专人指挥下, 统一进行。
按照施工方案在混凝土垫层上弹线定位 (由两墩中间分别向两墩按支架设计间距顺排) , 放置底座后分别按先立杆后横杆再斜杆的顺序搭设。
根据支架方案, 立杆间距最大为0.9m, 支架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑;中间纵、横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑, 其间距≤4.5m。
剪刀撑的斜杆与地面的夹角在45°~60°之间, 斜杆每步与立杆扣接, 严禁斜杆与横杆扣接。
支架高度均大于4.8m, 顶端和底部必须设置水平剪刀撑, 中间水平剪刀撑设置间距≤4.8m。水平剪刀撑设置以斜杆能最大限度与所有立杆扣接为度, 亦满足剪刀撑与水平面夹角在45°~60°之间。
3.3 支架预压及变形观测
(1) 预压目的。
为了保证在箱梁混凝土浇注卸架后满足设计的外形尺寸及拱度要求, 检验支架的整体稳定性及支架的实际承载能力, 以消除支架、支撑方木和模板的非弹性变形和地基的压缩沉降影响, 同时取得支架弹性变形的实际数值, 作为梁体立模的抛高预拱值数据设置的参考。在施工箱梁前进行支架预压和地基压缩试验, 避免箱梁砼因支架不均匀沉降而出现裂缝。
(2) 预压荷载材料。
支架体系采用满堂支架承力结构, 基础硬化完成后, 搭设满堂支架, 支架底部及顶部均采用调整托。
通过简化受力荷载, 采用成捆钢筋及成捆钢绞线代替预压荷载, 根据结果确定箱梁预压拱度尺寸, 进行高度调整。
(3) 预压方法。
施工中采用先铺设底模板, 在底模上进行加载的预压方法 (此方法更符合实际情况, 数据较准确) 。铺设好箱梁底模板, 将底模板顶面标高尽量调整到箱梁底设计标高, 同时检查调整顶托是否与分配方木垂直, 确保支架底传递荷载在支架与支架之间受力均匀。为防止预压材料损伤模板面板, 在底模上满铺彩条布。
(4) 预压荷载及加载布置形式。
预压荷载按梁体重量120%进行加载, 总加载重量为:1.2×325m3×2.6t/m3=1014t (跨中等截面梁段+两端变截面段) , 按梁体的大致等效荷载进行布载。
加载分4级进行, 即加载30%、60%、100%、120%。上部加载所需的成捆钢筋及成捆钢绞线用汽车吊提升至梁底模上部。
(5) 预压变形观测点的设置。
顺桥方向在梁端支撑中心, 墩外缘处及1/4跨和跨中布设5道变形观测断面。横桥向根据荷载分布情况, 每横断面设5个沉降变形观测点。见图4、图5。
(6) 变形观测。
(1) 加载前记录每点初始标高H1。 (2) 加载一级荷载 (30%) , 第一天间隔6h观测一次 (宜在上午或下午进行, 以避开全天温度最高时) , 以后间隔12h观测一次。记录标高H2。 (3) 当加载后所测数据与加载前所测数据支架日沉降量≤2.0mm (不含测量误差) 时, 可加载下一级荷载。观测频次同上。记录标高H2。 (4) 如果加载120%后所测数据与加载前所测数据支架日沉降量≤2.0mm (不含测量误差) 时, 表明地基及支架已基本图4沉降观测断面布置示意图沉降到位, 可进行卸载, 否则还须持荷进行预压, 直到地基及支架沉降符合以上要求为止。满足卸载要求后, 持荷24h, 卸载前测量各测点标高H3并记录。 (5) 卸载后, 测量各测点标高H4, 并记录。
(7) 预压变形计算。
非弹性变形f3=H1-H4。通过预压后, 可认为支架、模板、方木等的非弹性变形已经消除。
弹性变形f2=H4-H3。根据该弹性变形值, 在底模上设置预拱度f, 以使支架变形后梁体线型满足设计要求。
另外, 根据H2和H3的差值, 分析持续荷载对支架变形的影响程度。
(8) 支架拆除。
待预应力钢束终张拉完毕, 封锚完成且封锚混凝土达到设计强度后, 方可拆除支架。
4 注意事项
4.1 进入现场的构配件需具备以下证明资料
(1) 主要构配件需有产品标识及产品质量合格证。 (2) 需有钢管、零件、铸件、冲压件等材质、产品性能检验报告。
4.2 支架搭设重点检查内容
(1) 基础的沉降, 立杆底座与基础面的接触情况。 (2) 上碗扣缩紧情况。 (3) 立杆连接销的安装、斜杆扣接点、扣件拧紧程度。
4.3 加载预压过程控制重点
(1) 铺设底模板后测量H1前加强对支架的全面检查, 确保支架在荷载作用下无异常变形。 (2) 加载过程中安排专人加强对支架及地基变形情况的观测, 如有异常变形, 及时通知现场施工管理人员立即停止加载, 在采取足够的加固措施后方可继续加载, 以免出现重大安全事故。 (3) 预压完成后, 根据支架变形情况及地基沉降程度, 采取必要的措施对薄弱环节进行加强, 确保施工安全和工程质量。
5 结语
通过对前述客运专线工程现浇箱梁支架体系的实施与控制, 安全、顺利、成功完成了碗扣支架法现浇箱梁的施工任务。经实践认为, 支架地基处理、支架搭设、支架预压等均是支架法现浇箱梁的重要工序, 必须严格执行方案, 加强各环节的有效控制。
参考文献
[1]张泗才.浅谈现浇连续梁板桥的地基处理与支架搭设[J].科技信息 (科学教研) , 2007, 24.