临时支撑系统（精选6篇）
临时支撑系统 篇1
对蒸汽管道系统的吹扫, 是联动调试之前的一道关键程序, 这道工序所要实现的主要目的是清除在管道预制安装过程中所产生的遗留在蒸汽管路之中的沙石、氧化铁以及木渣等其它一些杂物, 以此来保证机器设备在运转过程中, 不会产生机器设备故障和损伤, 从而使整个机器设备在运转中的安全可靠性以及企业的经济利益得到保障, 并且可以在一定程度上提高运转中的蒸汽品质。在本文中, 将以某军工企业的TS装置主蒸汽管道为例, 针对进行蒸汽吹扫时临时支撑的设置和计算进行讨论与研究。
1. 排汽口位置的选择
以蒸汽的流向为指引方向, 在主蒸汽管道设备口法兰相隔约1米的位置进行切割截断作业, 并取下大约长度为500毫米的管节, 此时要特别注意切断所形成的缝隙距离, 法兰的焊接缝隙的长度要求约300毫米以上。在此, 进行临时排放弯头与直段的装配, 直段管路的中心线为向上竖立, 并且要排至室外, 以此作为接下来要进行的吹扫作业的临时排汽管线。
在排汽点的选择中, 需要遵循如下的一些原则, 以及所要达到的要求:
(1) 首先就是所选择的排气点一定要便于支撑构件的装配, 能够保证操作过程的安全, 以这样的方式进行排汽点的选择, 该装置在位于其下约1米的位置, 有数量很多的钢质拼接焊连的基础架构, 可以用来作为临时管线支撑的装配基础。同时, 由于支架会产生由下而上的支撑作用力, 会对反冲力起到抵消的任用。另外, 临时排汽管线竖立向上, 其四周要没有机械设备部件等其它形式的阻碍, 可以保证排汽孔的排出气流不会受到影响, 从而保障操作过程中的安全。
(2) 方便操作, 通过这样的方式选择排放点, 因为在临时排放管线的附近, 有水平钢梁的存在, 便于搭设脚手架和安置电动葫芦, 可以很方便地进行安装材料的吊装与输送作业。
(3) 完工后, 可以方便地进行现场恢复, 以这样的方式对排汽点进行选择, 可以使不参与管路吹扫的部位借助于主体框架进行支护, 以避免因重心偏移而发生的倾倒。最大程度地减少了需要恢复的管线的长度, 使劳动强度减少。
2. 受力分析
2.1 管路的热膨胀
进行了以上的排汽点的选择之后, 主蒸汽管线会因为受热反应而产生一定程度的膨胀效果。以中心线所朝向的方向, 沿管线延长, 对于此膨胀效果计算采用以下的方式进行:
膨胀指数α=11×10-6mm/M·℃
进汽口至排汽点管线长度L=110m
气体温度t2=450℃
环境温度t1=25℃
膨胀量ΔL=α·Δt·L=11×10-6×425×110=0.51425mm
因设计时管线中已设置了膨胀节, 膨胀节与管线一起吹扫, 并位于临时排放管线前2m处有固定支架, 所以因温度影响而产生的膨胀程度远远小于计算值, 对支撑结构产生的作用程度可以忽略, 不必设置温度补偿。
2.2 反冲力计算
吹扫工作中, 使用了4.0MPa蒸汽, 供气压力波动0~0.2MPa, 主蒸汽管线材料选用为Φ377×14mm的12Cr1Mo VG合金钢管。反冲力计算以气缸和活塞受到的压力情况为参考, 假设主要的汽体管道是一个气缸, 排汽孔的横断面是受力面, 此时, 活塞连杆的受力状况就可以用来表示吹扫工作中所形成的反冲力值, 以此可以作如下运算:
排汽口的横断面选择:
主体管路的参数为Φ377×14mm。排汽孔横断面为主体管内径, 也就是直径Φ349的圆形横断面。
Φ349面积=3.14×0.349×0.349/4=0.09561m2.
由以上的运算, 能够得出结论:
反冲力值F=P·S=4.2×106×0.09561=401562N, 即40156.2kgf。
2.3 主体支撑构件的计算
通过以上的运算可以发现, 反冲力的作用效果较为强大, 想要对需要进行吹扫作业的管路进行有效固定, 尤其是对其中于临时排放口的固定, 就应该把临时管线的支护结构做成四根支柱, 并且呈对称形式的拼接焊连的钢质结构, 然后与排放口焊接牢固, 对于这样的操作, 从实际施工的情况来看, 是最容易实现的一种支护方式, 从结构的受力情况来看, 也相对来说更加适宜。下面就要进行支护材料的选用。
在此, 首先把四根支柱的钢质结构假设为一个较为细长的圆柱, 依照细长圆柱体的受压公式可以得到以下的结果:
F为力杆所受压力, 为401562N;
n为稳定安全系数, 一般取值3;
L为压杆长度, 即支撑基础到临时排放口的距离, 为3m;
E为材料弹性模量, 12Cr1Mo VG合金钢弹性模量取210GPa;
当压杆为实心圆钢时:
经过查询力学性能表, I10工字钢的截面积为14.345cm2, 四根I10工字钢的总截面积为57.38, 大于46.83, 选用10号工字钢为四根立柱的材料。
依据有关的力学中的压杆稳定性能的知识, 选用四根立柱的焊接形式可以在很大程度上较之单独立柱的支撑形式有更为强大的稳固能力, 通过以上的运算过程已经可以得出结论, 安全系数n取值为3, 因此, 在蒸汽管道系统吹扫临时支撑的设置中选定使用四根I10工字钢作为立柱的支撑形式, 在受力稳定性上有很大保证。
3. 临时支撑安装
因为在主蒸汽管线的实际吹扫作业之中, 支护结构会一直受到可变负荷力, 如果要最大程度地达到稳定性的要求, 可以把支护结构从基础开始一直安装至排气点位置, 需要使用10号的槽钢制作成四边形框体, 并且与四根10号工字钢立柱进行焊接牢固, 加强临时支撑的稳定性。在蒸汽的排出点位置设置矩形框应加设斜撑与10号工字钢支撑焊接牢固。
4. 结语
经过以上过程, 对进行吹扫的排汽点进行了选择和确定, 对临时管线的支撑结构的全过程包括分析、运算与安装等进行了全过程的研究与讨论。由以往的经验可知, 通过以上的方式进行的蒸汽管线吹扫过程中的临时支撑安装, 可以在很大程度上对这项工作起到安全保障作用, 效果非常明显, 保障了蒸汽吹扫工作的顺利进行。
简支变连续临时支撑体系研究 篇2
先简支后连续梁桥是一种运用预制-装配施工技术的连续梁桥, 这种新形式的桥梁具有其他普通结构形式桥梁所无法比拟的优越性, 但是, 该体系在施工过程中, 结构的全部重量必须全部由临时支撑结构承担, 因此对临时支撑提出了极高的要求。本文以上海S公路的实际施工条件为例, 对简支变连续临时支撑体系设计思路进行探讨。 (图1)
1 项目概况
上海S6 公路, 采用先简支后连续的结构体系, 不设盖梁, 采用现浇横梁方式使预制砼箱梁连续。现浇横梁底部水平, 预制箱梁倾斜架设, 坡度与路面设计横坡相同。主线标准段每幅采用4 片小箱梁, 宽度为16.5m, 小箱梁中心间距为4.05m;标准宽度为24m。预制段小箱梁高度为1.8m。 (表1)
2 总体设计思路
考虑到整体临时支撑结构上部荷载较大, 如果直接作用于地面, 对于基础承载力要求较为严苛, 相应的地基处理成本也随之大幅增加, 因此考虑充分利用承台的承载能力, 将荷载均匀的传递至承台上。
从荷载工况的角度考虑, 承台在工作工况下, 需承担上部简支梁与现浇横梁全部重量, 与施工工况下荷载大小相同, 只是传导路径由立柱传导转为由支架传导, 其余条件没有变化, 从理论上给该方案的实施提供了可能。 (图2)
3 主框架设计
由于四片梁为标准断面, 梁中心间距相同, 根据对应墩台立柱高度分析结果, 充分利用结构高度空间, 简化支撑体系结构层次, 将标准框架设计为高度8.28m, 包含I40a双拼工字钢顶横梁、φ426*10mm支撑钢管、I40a双拼工字钢底梁, 重量8.5t。
为方便标准框架运输, 将框架分解成顶横梁、底横梁及中间标准长支撑钢管三部分进行加工, 接头部分使用法兰连接。 (图3)
3.1荷载计算
工况1:
工况5:
基本参数取值:32m边梁混凝土方量56m3;现浇横梁按照最高高度2.562m计算, 宽度2m;钢筋混凝土密度2.6t/m3;重力加速度取10N/Kg。
单侧支墩所承受结构自重 (荷载组合分项系数1.2) :
32m边梁自重荷载:1.2×56×2.6×10÷2=873.6KN
现浇横梁自重荷载:1.2×2×2.562×2.6×10÷2=80KN/m
单侧支墩所承受施工动荷载 (荷载组合分项系数1.4) :
施工人员荷载2.5Kpa, 倾倒混凝土荷载6Kpa, 混凝土振捣荷载2.0Kpa, 现浇横梁宽度2.0m, 计算得:1.4× (2.5+6+2) ×2÷2=15KN/m
3.2 工况分析 (图4)
考虑到现场施工的便捷性, 在施工中舍弃架桥机, 而采用较为常见的履带吊, 因此架梁顺序采用从边至中依次架设, 工况分为五种工况。 (图5)
3.3 主支撑结构验算
结构验算采用最不利工况进行, 即偏心受压的工况1 和承受最大荷载的工况5, 分析结果如图6、7。
根据受力数据, 选择主体结构材料:支架横梁采用I40a双拼工字钢, 支撑杆件采用426*10 钢管。在保证架构安全的基础上, 最大限度减少支撑体系重量。
为防止反复使用过程中的材料疲劳, 在节点部位, 对工字钢进行加固, 增设加劲肋, 进一步提高截面性能。
4 特殊节点设计
考虑到施工的便捷性, 架梁采用顺序架设, 这将导致支架在初期受到偏心压力, 结构内部有侧向弯矩。支架体系通过设置抱箍、吊梁的方式利用立柱平衡侧向弯矩。
抱箍采用工字钢支座, 并根据立柱尺寸数据设置短牛腿, 用于限制支架位移, 多余空隙采用楔块抵紧。
吊梁使用精轧螺纹钢悬吊, 当结构发生侧向翻转时, 利用系梁提供反向力矩。
结束语
该结构体系在上海S6 公路中得到了大范围应用, 在施工过程中, 支架整体重量小, 拆卸简单, 极大地缩短了施工施工和机械占用, 同时, 通过结构沉降观测, 支架沉降量小于5mm, 满足整体质量标准, 取得了良好的经济效果。
参考文献
[1]刘国慧.简支变连续桥梁的设计与试验研究[D].天津:天津大学, 2006.
[2]柳家勇.新型先简支后连续板梁的施工工艺[J].科技情报开发与经济, 2009 (22) :190-192.
[3]赵智慧.简支变连续梁桥结构体系分析[D].成都:西南交通大学, 2010, 5, 1.
悬浇箱梁临时支撑设计施工与拆除 篇3
关键词：悬浇箱梁,支撑设计,施工拆除
1 工程概况
太浦河特大桥长1215m, 主桥分北汊和南汊两部分, 均为预应力变截面连续箱梁, 北汊主桥桥跨布置为 (60+100+65) m, 南汊主桥错孔布置: (左幅:65+100+60/右幅:60+100+65) , 下部为实体墩, 群桩基础;引桥上部为装配式部分预应力连续箱梁。
各单“T”箱梁除0#块外分为13对块件, 对称平衡悬臂逐段浇筑施工。箱梁纵向分段长度为 (3*3.0m+5*3.5m+5*4.0m) , 0#、1#块总长11m, 中跨、边跨合拢段均为2.0m长, 边跨现浇段60m跨9m, 65m跨14m。悬臂浇筑梁段最大重量为4#块170.675t。
主桥箱梁按先边跨合拢, 再解除临时锚固, 最后中跨合拢的顺序进行。完成体系转换, 形成三跨连续梁。
2 临时支撑设计与计算
2.1 临时支撑设计
为了抵抗悬浇箱梁在施工过程中产生的不平衡弯矩, 在0#块施工时必须设计临时支撑使墩梁固结。
本工程的临时固结采用C50条形基础混凝土与Φ32钢筋作为临时支座固结方法。混凝土具体尺寸为长765cm×宽40cm×高55cm, 临时锚固钢筋共416根Ф32螺纹钢筋及10根Ф12的钢筋, 其中Ф32螺纹钢筋下伸至墩身2.05m, 上伸至0#块横隔板1.7m。
2.2 临时支撑不平衡弯矩验算
2.2.1 不平衡力矩受力分析
(1) 施工荷载误差:主要考虑梁面堆积材料、施工设备重量、施工其他荷载等, 考虑作用在对称块件体积差+3%侧悬浇节段上, 按照施工管理水平考虑10T。
(2) 挂篮发生落篮。该荷载考虑为此时两侧挂篮及模板的重量差按90T。最不利情况一端已经移动到位浇筑13块 (挂篮重心近似按13块) , 另一端脱落挂篮含该段混凝土, 其计算荷载不存在, 计算值为零。
其计算如下:近似地将块件的重心假定为纵向的中心位置。假定左侧落篮, 受力计算简图如下所示:
2.2.2 计算不平衡弯矩 (B支点两侧)
M左= (M自重+M1)
M右= (M自重+M1) +M2+M3
式中:M1—梁段尺寸施工误差产生的弯矩
M2—浇筑不平衡荷载产生的弯矩
M2—施工荷载误差产生的弯矩
M3—落篮后产生的弯矩
M左=411632.8KN.m
M右=403469.5+100×45.65+900×45.65=449119.5KN.m
墩顶左侧140根锚固直径32mm的带肋螺纹钢筋抗拉强度为400KN,
如梁体不发生倾斜, 要保证M左>M右,
安全系数rs=M左/M右=537095.5/449119.5=1.2, 满足要求
说明在浇筑到悬臂最远处的13#块件时, 即使一端挂篮连同浇筑好的混凝土一起坠落, 整个梁体也不会发生倾覆, 即箱梁仍可保持平衡。形成墩梁临时固结可以抵抗最不利分不平衡弯矩产生的拉力, 满足设计使用要求。
3 临时支撑施工与拆除
3.1 临时支撑施工
在施工墩身时, 不但要按照方案设计图纸预埋临时固结的32钢筋, 还要对墩顶和侧面加强防裂网片, 保证墩身在集中受力时不出现裂缝。
在墩顶条形基础施工时应注意以下几点:
临时固结砼施工前应将墩顶面打磨平整, 并刷油漆作为底模, 以便于日后拆除顺利脱开。
临时支撑条形基础与梁体以接触面处铺以塑料薄膜隔离, 浇筑时在中间加隔板分段浇筑, 便于日后拆除。
基础顶面标高应与永久支座平齐, 避免拆除条形基础时, 梁体下落冲击震动, 从而破坏永久支座。
条形基础混凝土的强度要符合设计要求, 浇筑后注意成品的养护和保护。
3.2 临时支撑拆除
边跨合拢段时施工完成后, 进行体系转换, 采用人工左右对称凿除临时固结砼, 临时固结砼凿除后, 再割除钢筋实现体系转换。凿除过程中, 安排技术人员现场统一指挥, 凿除时由测量人员对箱梁、永久支座的标高变化进行监测。如有异常, 立即停止, 查明原因后再进行下一步施工。
拆除临时支撑时必须按顺序进行, 首先同步均衡人工拆除混凝土条形基础, 两侧对称以30cm为间距分段切断凿除条形基础, 将整体的条形基础凿成若干段30cm左右的小条形基础, 然后再次对称间隔凿除小条形基础, 直至全部压碎或凿除。凿除过程中在保证对称平衡的条件下, 优先凿除边跨处条形基础, 避免永久支座产生剪切破坏。最后同步均衡间隔拆除临时固结的直径32mm钢筋。
临时支撑固结解除后, 对箱梁底板要打磨修饰平整, 对锚固入箱梁底板的钢筋, 要打磨平齐后, 刷防锈漆和与混凝土颜色相同的漆, 确保箱梁底板表面美观。
4 总结
通过本文的探讨, 变截面预应力砼连续箱梁悬浇块件浇筑时应尽量采用平衡浇筑, 移动挂篮以及材料堆放也应注意避免不平衡荷载的产生。
在临时支撑设计时不但要满足抵抗最不利不平衡弯矩的要求, 还要便于拆除施工;在施工和拆除过程中还需要考虑到对永久支座和梁体的保护。最后拆除完成后做好对梁体的修饰, 保证箱梁美观。
参考文献
[1]刘成章.预应力混凝土连续箱梁桥拆除方法及其结构分析研究[D].重庆交通大学, 2012.
[2]任国红.预应力混凝土连续箱梁设计施工中若干关键问题的研究[D].合肥工业大学, 2005.
临时支撑系统 篇4
1 临时支撑卸载的力学过程分析
拆除临时支撑的过程中,结构受力非常复杂,假设先不考虑临时支撑卸载的次序问题,就卸载本身这一力学过程而言,也是非常值得分析和研究的。以一个临时支撑的卸载过程来说应注意以下几点:1)作用的荷载,临时支撑的卸载过程是通过下调千斤顶来实现的,而且千斤顶在这一过程中是人为控制的;2)结构在卸载阶段的几何非线性效应,大跨空间结构一般高跨比比较小,在外荷载作用下常表现出强烈的几何非线性效应;3)临时支撑与上部结构的连接问题,两者在卸载结束前保持连接状态而在卸载结束后就会产生脱离,因此它们之间有一个非常复杂的相互作用,存在边界非线性问题;4)临时支撑与上部结构脱离之后,结构体系发生变化,内力重分配。
卸载这一力学过程应该属于非线性时变力学的研究范畴,这类问题的特点在于最后的力学状态不但取决于加载过程,同时还取决于分析对象几何域或物理参数的时变过程[1]。
2 分析对象
分析对象为一个两跨的连续梁,如图1所示。连续梁假设为上部永久结构,跨中竖向支座假设为临时支撑B,连续梁承受均布荷载q,设梁的长度L=14 m。
3 分析模型
考虑采用目前实际工程卸载分析中普遍应用的两种模型,对单个临时支撑卸载的施工内力进行分析。这两种分析模型本文分别简称为反力替代时变模型、温度荷载时变模型。
3.1 反力替代时变模型
在分析中将所有的临时支撑撤掉并用该临时支撑点上的反力代替,通过使反力逐渐减小来模拟卸载过程,当反力减小为零时卸载完成,本文简称为反力替代时变模型。
3.2 温度荷载时变模型
将临时支撑定义为只压不拉单元(Link10)或者是采用只压不拉单元(Link10)定义临时支撑杆件和上部永久结构的连接,临时支撑杆件的卸载可以利用杆件承受温度荷载产生收缩来进行模拟,初始态上部结构与支撑接触,Link10单元受压处于工作状态,随着卸载的进程,结构成型,接触点与支撑脱离,Link10单元有受拉的趋势,单元退出工作即卸载完成,本文简称为温度荷载时变模型。
4 施工内力的有限元分析
4.1 ANSYS建模
模型A:连续梁定义为空间梁单元Beam4,跨中临时支撑杆件采用该点的竖向约束反力来替代;
模型B:连续梁定义为空间梁单元Beam4,临时支撑杆件定义为杆单元Link10,在模型中Link10是一个只压不拉单元。
4.2 加载
首先分别对模型A,B施加均布荷载q,完成之后才开始进入卸载阶段的求解。对模型A来说,可将该竖向约束去掉并施加一个随时间变化的荷载F(t),F(t)随时间由F逐渐变化为零;对模型B来说,施加一个随时间变化的温度荷载T(t),T(t)随时间由0逐渐变化为T。
4.2.1 卸载时间
在以下分析中假定卸载时间为120 s和240 s。
4.2.2 加载方式
模型A只选择线性方式加载,模型B分别选择线性、二次函数和阶跃函数三种加载方式。
4.3 卸载阶段的施工内力分析结果
4.3.1 假设卸载时间为120 s
1)不同模型和加载方式下的支座A的反力分析结果如图2～图5所示。
对图2～图5进行分析,得到以下认识:
a.在线性加载方式下,两种模型支座A的反力变化曲线都呈现出了非线性的特点。b.线性加载方式下,模型A的分析结果与模型B的分析结果存在一定的差异。同样是采用线性加载方式,从模型A的计算结果来看,支座A的反力变化曲线呈上凸形,曲率很小,从模型B的计算结果来看,支座A的反力变化曲线呈上凹形,曲率相对要大一些,非线性效应更明显。c.对于模型B来说,线性加载方式下,反力的变化相对平稳,阶跃函数加载方式下,反力会出现突变,二次函数加载方式下,反力的变化曲线呈明显的上凹形,即开始比较平缓,然后斜率逐渐增大。
2)不同模型和加载方式下临时支撑B的反力分析结果如图6～图8所示。
对图6～图8进行分析,得到以下认识:
a.线性加载方式下,模型B临时支撑反力的变化并非线性变化,曲线呈下凸形。b.模型A的分析结果没有支撑B的反力变化曲线,但是根据模型A的特点,如果采用线性方式加载,则相当于支撑B的反力变化曲线是直线。c.对于模型B来说,线性加载方式下,反力的变化相对平稳,阶跃函数加载方式下,反力阶梯形下降,二次函数加载方式下,反力的变化曲线呈明显的下凸形,即开始比较平缓,然后斜率逐渐增大。
4.3.2 假设卸载时间为240 s
对图9,图10进行分析,得到以下认识:
240 s的分析结果与120 s的分析结果非常接近,只是在整个时间轴上施工内力的变化曲线更平缓。
5 分析结果的讨论
1)即使是在线性加载方式下,内力的变化曲线依然呈现出非线性的特点,这充分说明了卸载过程是一个非线性时变的力学过程。
2)反力替代时变模型(模型A)的分析结果与温度荷载时变模型(模型B)的分析结果存在一定的差距,产生差异的原因主要有以下几个方面:首先模型A对结构进行了较大的简化,用反力来替代临时支撑;其次,从模型A本身的特点来说,模型A与模型B模拟卸载的过程中施加的荷载类型不同,对模型A来说施加的是力,而模型B施加的是位移,如果选择线性方式卸载,则模型A在分析中假设的是临时支撑与上部结构的相互作用力在卸载过程中线性减小,而模型B指的是临时支撑的下沉量是线性增加的,因此模型A施工内力变化曲线的形状与模型B的不同。
3)由温度荷载时变模型(模型B)的分析结果来看,线性加载方式下,内力的变化相对平稳,阶跃函数加载方式下,内力会出现突变,二次函数加载方式下,开始比较平缓,然后斜率逐渐增大,因此卸载过程中千斤顶应该尽量保持匀速下调,确保支撑结构上的荷载平顺地卸落到永久结构上。
4)假设不同的卸载时间对卸载过程进行模拟,可以看到最后的分析结果都非常接近,不同之处只是在整个时间轴上施工内力的变化曲线更平缓,这应该与非线性时变问题的性质有关,它与动力分析不同,不计入惯性力的影响,结构的位移不是时间的导数,只是在每一个时间增量改变时运算矩阵同时计入几何域和边界条件的变化,因此在正常的卸载时间范围内,卸载时间的长短对于内力的最大值、最小值以及整体变化趋势影响不大。
参考文献
[1]曹志远.土木工程分析的施工力学和时变力学基础[J].土木工程学报,2001,34(3):41-46.
临时支撑系统 篇5
1 在永久支座两侧设临时支座并在其中设锚筋的主墩箱梁临时固结方法
1.1 桥梁概况
某桥上部为80 m+140 m+80 m三跨预应力砼变截面连续箱梁,桥宽26 m,由上下行分离的两幅桥组成,单幅桥宽12.5 m。单幅桥箱梁采用直腹板式的单箱单室结构,顶板宽12.5 m,底板宽7 m,翼缘板悬臂长度2.75 m。悬浇时设计允许最大偏载为不得大于一个梁段的底板自重,约400 k N。0#块件及悬臂两侧1#~6#块件底板无纵向预应力索。
主墩箱梁临时固结构造图见图1。
1.2 优缺点分析
这种固结方法优点是构造比较简单;临时支座纵向间距较小,抗压刚度较大,永久支座基本不受力;在抵抗不平衡弯矩时,受拉侧临时支座为压力释放,梁体转角很小;顶板纵向预应力索张拉时没有临时支座间梁段正弯矩裂缝问题。
缺点是墩身要求较宽,影响美观;浇筑0#~1#块件支架一般需预压;体系转换时临时支座拆除较困难。
1.3 临时支座的抗倾覆安全性分析
计算图式见图2。
临时支座反力计算如下:
得RB=Qi/2+400li/410;RA、RB结果见表1。
抗倾覆安全系数K0=y/e0,其中y=2.05 m,e0=400(li-2.05)/(400+Qi),K0计算结果见表1。
由表1中结果可以看出,在最大不平衡荷载发生时,不论悬臂施工的节段位置如何,梁体自身都不具备抵抗不平衡弯矩的能力。
墩顶两侧临时支座内各设置22根竖向锚固钢筋,在最不利状态下其产生的抗倾覆能力为:(16mm)2π×770 MPa×22×4.1=55 858 k N·m>71.05×400=28 420 k N·m。锚固筋的作用是提高悬浇施工过程中的抗倾覆能力和控制梁体转动角度以及抵抗风荷载和其它偶然荷载对悬浇施工安全的影响,但设置不应过多。
2 在主墩两侧设支撑钢管(钢管中填充砼)并在其中设拉筋的主墩箱梁临时固结方法的计算、分析
2.1 桥梁概况
某桥上部为76.5 m+143 m+76.5 m三跨预应力砼变截面连续箱梁,桥宽28 m。箱梁采用直腹板形式的双箱单室结构。单幅箱梁顶板宽14 m,预留30 cm湿接缝,底板宽8.1 m,翼缘板悬臂长2.95 m。悬浇时设计允许最大偏载500 k N。0#块件、边跨1#~9#块件、中跨1#~7#块件底板无纵向预应力索。
主墩箱梁临时固结构造图见图3。
2.2 计算
(1)支撑抗压
(2)支撑内拉筋抗拉
(3)永久支座的抗压刚度
盆式橡胶支座组装出厂时,支座内各板件间有间隙,其间隙综合按我国现行《公路桥梁盆式橡胶支座》(JT391—1999)的规定不得大于支座高度H的2%。
本桥使用的支座为GPZ50MN,其橡胶块为Φ1 392 mm,厚度70 mm。可认为组装时支座内各板件间间隙在受力时为非弹性变形,橡胶体在三向约束状态时的抗压弹性模量取5×103 MPa计算:
(4)刚度比
两个支撑抗压=1;支撑抗拉=0.022 1;永久支座抗压=29.533。支撑拉、压刚度比相差太大,需进行计算分析。
在承受设计允许最大不平衡弯矩(计算图式见图4),M=500×70.5/2=176 25 k N·m
(1)假定RA=R′A,且大于1 762.5 k N时,M全部由2组支撑承担,梁体转角θ=[tan-1(1 762.5×2.71687×10-7/5 000)]×π/180=9.577×10-8 rad,支撑中拉筋不受拉。
(2)假定R0>1 762.5/5=352.5 k N时,解方程(注:拉为+,压为-;计算图式见图4)
式中:
解得
2.3 分析
(1)本桥支撑的设计总承载力为(422 mm)2π×13.8 N/mm2×8=61 765.2 k N>0#块件的重量+(1#~19#)×2块件重量+2副挂篮重量(共61 108.2 k N),是安全的。
(2)从上述受力图式可以看出,永久支座承受的压力参与抵抗不平衡弯矩的条件为:
(1)其承受的垂直压力需大于3 400 k N,现(0#+2×1#)块件重量为10 255 k N,是3 400 k N的3.02倍,可采取在0#、1#块件浇筑成型后、顶板预应力索张拉前先放松后再人力刹紧楔形块的工序。为确保安全,在进行这项工作时应一侧拉筋先适当锁紧,再放松另一侧楔形块,交替进行完成该工作。
(2)支撑的垂直压力<17 625 k N·m/10 m。如2根支撑的垂直压力≥17 625 k N·m/10 m(其值受悬浇块件重量和顶板索张拉影响很难计算),则梁体的不平衡弯矩全部由支撑承担;如支撑的垂直压力小于17 625 k N·m/10 m,除支撑以压力释放形式抵抗部分不平衡弯矩外,其余部分将由永久支座承受的压力参与抵抗,达到减少拉筋拉力的目的。我国《公路桥梁盆式橡胶支座》(JT391—1999)规定:支座竖向转动角度不小于0.04 rad。故悬浇过程中梁体的微小转动对支座是没有影响的。
(3)支撑顶部梁体向上移动0.000 1 mm,将随2根支撑已受的压力承担不平衡弯矩的份额而同比例减少。但偏载引起的梁体转动,影响立模标高和合龙时两侧梁端高差,较第1种临时固结方法(即永久支座两侧设临时支座与锚筋)敏感得多。
(4)为了确保安全,力求平衡、对称浇筑;控制梁体浇筑体积误差,防止误差累积;并在支撑位置梁顶埋设测点,进行定点监测是十分必要的。
3结语
支撑式主墩箱梁临时固结方案的优点是可以减少墩身宽度,增加桥梁美观;在支撑和墩身作为浇筑0#、1#块件的支架承重柱时,可以减少现浇支架预压这一繁琐工序;同时也大大减少支架材料用量,合龙时体系转换较为容易,明显缩短了工序时间,具有一定的经济效益。
由于支撑受力的数值很难准确计算,同时为了减少支撑间梁段承受正弯矩的风险,本文结合其特点提出了在悬臂施工状态永久支座受力参与抵抗不平衡弯矩的具体做法,以供参考。
本文在撰写过程中,得到了谈长庆教授的悉心指导,在此谨致谢意!
摘要：文章对支撑式主墩箱梁临时固结的2种方法进行探讨,提出了永久支座参与抵抗不平衡弯矩的条件和具体做法,对预应力混凝土连续梁桥悬臂施工时的墩梁临时固结措施提出建议,以供参考。
关键词：连续箱梁,悬臂施工,支撑固结,分析
参考文献
[1]JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
临时支撑系统 篇6
关键词：双侧壁导坑法,隧道工程,临时支撑拆除工法
隧道工程对地质条件要求高, 存在较多风险因素。施工之前, 要对相关地质情况进行全面勘察, 获得精确、可靠的基础地质资料, 以便充分了解地质状况, 采取有效措施规避风险通常地质勘察资料包含的主要内容是地质构造、岩性及地貌地形等, 进而划分即将进行施工的隧道类型。岩质隧道勘察重点是岩层相关构造机理, 高度重视软弱结构面, 充分掌握其密度等相关参数以及破碎程度和组合形式;而对于土质隧道而言, 除了密度、成分、含水量等基本参数以外, 还应关注其成因类型及结构特征, 以此判断这些因素对隧道施工产生的影响, 其中, 对于边仰坡及洞口的影响是重点之一。在可靠的基础数据支撑下, 进行综合分析, 才能科学合理的进行隧道施工方法选择。
1 隧道施工知识概述
1.1 双侧壁导坑施工法简介
根据围岩情况的不同, 大断面隧道的施工可采用三种方法, 分别是双侧壁法、三台阶法和CRD法。双侧壁法施工原理通过对隧道大断面的分割来实现, 将其按照不同岩性及构造划分为数个小断面, 各小断面单独施工, 最后汇合形成大隧道。其优势是可以形成网状支护结构, 小面积开挖可以充分发挥土层在短时间内所具备的自稳能力, 进而在土体表面或是围岩周边构造薄壁支护, 在支撑体系中中隔板与中隔壁可以起到一定受力作用, 在沙层及粘性土层等结构相对较为松散的地质类型中该方法表现出良好的适应性。
1.2 双侧壁导坑施工法的缺点和优点
当地表沉陷的要求非常严格, 隧道跨度特别大, 围岩条件很差, 使用单侧壁导坑法无法控制围岩的变形时, 可以采用隧道双侧壁导坑法。有实例表明, 双侧壁导坑法引起的地表沉陷是短台阶法的一半, 虽然该方法由于对断面进行进一步划分, 导致开挖断面数量较多, 进而对隧道周边区域形成较大的扰动, 延长了整个断面初次支护的闭合时间, 但是由于各小分割断面均独立施工, 其闭合速度较快, 因而很好的抑制施工中变形发展。双侧壁导坑法安全性更高, 但是同时也就导致施工成本增加, 施工速度也受到一定程度影响, 这是其制约因素之一。
2 施工案例
2.1 工程概况
四标坡录元隧道工程 (云桂铁路广西段) 总长度是11.926km, 它的进口车站段是大断面隧道, 长度为557m, 净空尺寸为15.56m×20.24m。经过勘察, 这个隧道主要组成部分是山岩夹泥岩, 而且隧道的进口存在偏压, 所以适合使用隧道双侧壁导坑施工工法。
2.2 双侧壁导坑施工工法的施工工艺 (见图1)
2.3 隧道双侧壁导坑施工法的施工流程
(1) 用超前小导管超前支护左侧导坑 (右侧导坑) 。 (2) 在坑的上部爆破 (开挖) 左侧导坑 (右侧导坑) 的上部。 (3) 用钢拱架、临时横撑和网片等支护左侧导坑 (右侧导坑) 的上部。 (4) 在坑的下部爆破 (开挖) 左侧导坑 (右侧导坑) 的下部。 (5) 用钢拱架、喷混凝土、网片进行左侧导坑 (右侧导坑) 下部支护成环, 随之进行中槽拱部开挖。 (6) 进行中槽拱部的初期支护和左右Ⅱ的闭合。 (7) 进行中槽中部开挖 (临时支撑) , 中槽下部开挖和中槽下部的初期支护, 并闭合左右Ⅲ, 最后拆除临时支撑的仰拱并填充二衬施工。
2.4 隧道双侧壁导坑施工法技术总结
(1) 开挖要遵循“弱爆———短、破进尺、强支———护、早———封闭、勤测量”的原则。 (2) 侧壁导坑的形状最好近似于椭圆形的断面, 并且导坑断面的宽度最好是1/3的总断面宽度, 根据经验, 临时支撑里的槽跨度通常是4.2m左右, 剩余的宽度由两侧均分, 本工程中隧道设计的中间宽度是4.2m, 两侧宽度都是7.6m。 (3) 双侧壁导坑应该超前中槽10~15m, 可以独立同步地支护和开挖, 按照图纸的要求, 前后开挖的进尺要错开10~15m, 中槽部位采用台阶法开挖最合适, 并且要保持平行作业。 (4) 中槽部位和侧壁导坑应采用短台阶法进行开挖, 各部的距离应该根据隧道的埋深、结构类型和断面大小来选取, 各部在开挖后应该及时地进行临时支护和初期支护, 并且尽早封闭成环。 (5) 中槽开挖以后, 两侧壁钢架和拱部钢架的连接是施工过程中的难点, 所以在进行两侧壁导坑的施工时, 钢架的位置要准确定位, 并确保各部的钢架在架设连接后位于同一垂直断面中, 还要避免使钢架发生扭曲。 (6) 人工开挖或小炮开挖要严格控制它们的装药量, (1) (2) (3) 部开挖时, 要依照超前支护的施工间距, 利用上一循环中的侧壁小导管进行超前支护。 (7) 完成钢架施工后, 还要进行锁脚锚杆的施工 (长度4.5m, 两根, 角度分别为45°和20°) 。
2.5 中槽开挖工艺
由于施工高度比较高, 场地狭小, 在进行中槽开挖时不能使用常规的台车进行开挖, 要使用挖机纵向边挖边退出渣, 还要考虑边坡是否平顺, 是否有利于施工人员上下行走 (见图2) 。
中槽开挖的工艺流程是:第一, 开挖 (1) 部, 然后挖机退行出渣到 (3) 部。第二, 顶部拱架安装和喷锚。第三, 开挖 (2) 。第四, 挖机退行出渣到 (3) 部, 对外出渣并修好顺坡。第五, 开挖 (3) 部, 挖机出渣和拆除临时钢架。
中槽开挖时, 上台阶的施工高度应该控制在人的高度所能及的范围之内, 并且要有利于安装;下台阶和中台阶施工的进尺长度应该一致, 只有这样才能形成流线型的顺坡, 有利于施工;中槽施工之前, 左右导坑都要向前推进30m (至少) , 才能符合中槽开挖长度的要求, 形成顺坡的坡率是1:0.3。
3 隧道双侧壁导坑施工中的临时支撑拆除工法
临时支撑是为保障施工安全采取的必须措施, 但是其拆除工作也存在一定的难度, 其主要原因是: (1) 高度大不利于施工。本工程属大高度隧道, 断面开挖的高度达到15.56m, 因而机械拆除为临时支撑拆除的主要手段, 大型机械在隧道内转向控制难度很大; (2) 隧道跨度大。临时支撑的拆除会导致周边岩层应力变化, 在这种大跨度隧道中, 其拆除工作要充分考虑周边岩体应力平衡, 这会在很大程度上会导致施工进度缓慢; (3) 安全风险大。高空作业中, 机械周边无足够位置配置作业平台, 而只能在搭建简单支架用作人工操作平台, 安全措施难以措置; (4) 破坏施工成品。拆除临时支撑时, 临近仰拱面填充面等已基本完成施工, 拆除支撑掉落的拱架及岩块等重物会导致其损坏, 需要另行采取补救措施。
临时支撑拆除工法的工艺流程可以按照以下步骤进行:清除端头板处混凝土→切割竖向支撑端头板及横撑→移除临时竖向支撑→清理拱架、岩块等掉落物→进行隧底开挖→仰拱回填施工。
临时支撑拆除工法相应技术要求有以下几点: (1) 临时支撑的拆除要求依据监控量测数据结果来进行, 在确认临时支护已经完全稳定后方可拆除; (2) 为保障拆除安全性, 单次拆除支撑超出长度需保证在设计要求10m以内, 本工程综合考虑各影响因素, 实际拆除长度为7m; (3) 初期临时支护过程中, 挂网喷混凝土覆盖端头板, 拆除工作开始后首先要进行端头板混凝土清理; (4) 高空作业对操作人员素质有严格要求。切割过程中横撑两头必须同时割断, 如未同步完成则容易出现挑头造成安全事故, 危及操作人员生命安全; (5) 挖机作业人员需要具备足够从业资质。因为挖机要清理钢架上附着的混凝土, 过程十分精细, 在移除竖撑时也需要具备很高的操作技巧, 否者极易因空间相对狭窄造成人员伤亡及工程事故发生。
4 结语
依据隧道施工的实际状况, 针对隧道施工难点及重点, 科学合理选择正确合适的施工方法, 在施工中遵循合理的工艺流程才, 严格依据相关规范及技术标准进行施工, 辅之以高素质、专业的施工人员, 才能保证隧道施工的安全, 顺利完成隧道的施工。
参考文献
[1]王学斌.超浅埋大断面隧道双侧壁导坑法施工参数优化研究[J].福建建设科技, 2012 (06) .
[2]金鑫, 朱文岳.复杂条件下大断面隧道双侧壁导坑法施工稳定性分析[J].重庆科技学院学报 (自然科学版) , 2011 (02) .
[3]彭裕闻, 张国柱, 黄继辉.浅埋大断面隧道施工工法优化探讨[J].西部交通科技, 2011 (02) .
[4]刘兴庄, 刘宝发.大断面隧道双侧壁导坑法施工数值模拟[J].公路, 2011 (06) .