支架设计与施工控制（共9篇）
支架设计与施工控制 篇1
福建省福州新店枢纽互通立交桥工程的B、C两座匝道桥, 下部为双柱式桥墩、肋板式桥台, 上部结构为现浇预应力混凝土单箱双室箱梁。其中B桥跨成雅高速公路, 为27+36+27m, 桥宽12m;本桥部分位于半径为150m圆曲线上, 部分位于缓和曲线上。梁体高度为变截面, 支点处高1.5m, 跨中高度2.2m, 翼缘板宽2m, 箱梁顶板厚0.25m, 底板厚0.22m, 中腹板厚0.45m。C桥跨成雅高速公路及B匝道, 设计为3×25+ (28+33+28) + (25+30+25) m, 桥宽10.5m;本桥部分位于半径120m圆曲线上, 部分位于缓和曲线上。梁体高度为等截面, 第一联为1.5m, 第二、三联为1.65m。翼缘板宽2m, 箱梁顶板厚0.25m, 底板厚0.22m, 中腹板0.45m。
本文将结合B、C匝道桥的施工实践, 介绍现浇箱梁模板与支架的设计方法和施工质量控制措施, 以便同行们参考。
1 模板与支架的设计和验算
采用碗扣支架, 普通段 (跨中) 横桥向间距约0.90m, 纵桥向间距1.2m。桥墩顶段 (横隔梁) 横桥向间距约0.6m, 纵桥向间距0.6m。支架上纵向铺设15×15cm方木, 其上再横向铺设10×10cm方木, 间距20cm, 最上面铺设1.5cm厚竹胶板作为底模板。普通立杆规格2400、1800两种, 调节杆可调范围10～45cm。横杆规格60、90、120三种, 横杆步距为1.2m。
支架纵、横向加固联结及剪刀撑采用钢管, 在纵向每4.8m设通长剪刀撑1道, 横向每隔3跨布置剪刀撑1道。底托下采用枕木或5×20cm方木支垫。地基要经过处理以满足承载力要求。
结构计算:
荷载组合q=q1+q2+q3, 其中, q1为混凝土自重;q2为模板及连接件重力, 取值为750N/m2;q3为施工荷载, 取值为2500N/m2。
箱梁跨中和墩顶截面形式如图1所示, 跨中截面荷载最大部位的横断面面积为1.15m2, q1=1.15×2600×10=29900N/m2;墩顶截面荷载最大部位的横断面面积为2.2m2, q1=2.2×2600×10=57200N/m2。
检算时选取荷载最大的位置进行, 若能满足要求, 其他部位自然可以满足要求。
1.1 底模板 (竹胶板) 计算
底模板采用1.5cm厚竹胶板, 其下面横桥向铺设10×10cm方木, 间距20cm, 模板按单向板四跨连续检算, 荷载为均布荷载, 计算简图如图2:
W (截面抵抗距) =bh2/6=1000×152/6=37500mm3
I (惯性距) =bh3/12=1000×153/12=281250mm4
Sm (惯距) = bh2/8=1000×152/8=28125mm3
(1) 跨中截面
q1=29900×1=29900N/m
q2=750×1=750N/m
q3=2500×1=2500N/m
q=q1+q2+q3=33150 N/m
M (弯矩) =KMqL2=0.107×33150×0.22=144.9N.m
σ=M/Wn=144.9×103/37500=3.9MPa<[σ]=13 MPa, 满足要求
Q (剪力) =kVqL=0.607×33150×0.2=4024N
τ (剪应力) =Q×s/Ib=4024×28125/ (281250×1000) =0.62 MPa<fτ=1.4MPa, 满足要求
f (挠度) = kwqL4/100EI=0.632×33150×0.24×104/ (10×281250) =0.12mm<L/400=0.5mm, 满足要求
结论:满足要求。
(2) 墩顶截面
q1=57200×1=57200N/m
q2=750×1=750N/m
q3=2500×1=2500N/m
q=q1+q2+q3=60450N/m
M=KMqL2=0.107×60450×0.22=258.73N.m
σ=M/Wn=258.73×103/37500=6.9MPa<[σ]=13MPa, 满足要求
Q=kVqL=0.607×60450×0.2=7338.6N
τ=Q×s/Ib=7338.6×28125/ (281250×1000) =0.73MPa<fτ=1.5MPa, 满足要求
W=kwqL4/100EI=0.632×60450×0.24×104/ (10×281250) =0.22mm<L/400=0.5mm, 满足要求
结论:满足要求。
1.2 横向方木计算
横向方木采用10×10cm, 间距20cm, 其下面为纵向的15×15cm方木, 间距跨中为90cm, 墩顶为60cm。横向方木按四跨连续梁计算, 荷载为均布, 计算简图如图3:
Wn=bh2/6=100×1002/6=166666.7mm3
I=bh3/12=100×1003/12=8333333.3mm4
Sm= bh2/8=100×1002/8=125000mm3
(1) 跨中截面
q1=29900×0.2=5980N/m
q2=750×0.2=150N/m
q3=2500×0.2=500 N/m
q=q1+q2+q3=6630N/m
M=KMqL2=0.107×6630×0.92=574.6N.m
σ=M/Wn=574.6×103/166666.7=3.5MPa<=13MPa, 满足要求
Q=kVqL=0.607×6630×0.9=3622N
τ=Q×Sm/Ib=3622×125000/ (8333333.3×100) =0.54MPa<fτ=1.4MPa, 满足要求
W= kwqL4/100EI =0.632×6630×0.94×104/ (10×8333333.3) =0.33mm<L/400=2.25mm, 满足要求
结论:满足要求。
(2) 墩顶截面
q1=57200×0.2=11440N/m
q2=750×0.2=150N/m
q3=2500×0.2=500N/m
q=q1+q2+q3=12090N/m
M=KMqL2=0.107×12090×0.62=466N.m
σ=M/Wn=466×103/166666.7=2.8 MPa<[σ]=13MPa, 满足要求
Q=kVqL=0.607×12090×0.6=4403.2N
τ=Q×Sm/Ib=4403.2×125000/ (8333333.3×100) =0.66MPa<fτ=1.4MPa, 满足要求
W=kwqL4/100EI=0.632×12090×0.64×104/ (10×8333333.3) =0.12mm<L/400=1.5mm, 满足要求
结论:满足要求。
1.3 纵向方木计算
纵桥向采用15×15cm方木, 跨中间距为120cm, 墩顶间距为60cm。纵向方木按四跨连续梁计算, 荷载为横向方木传递的集中荷载, 由于集中荷载的间距很小 (20cm) , 可简化为均布荷载, 计算简图如图4:
Wn=bh2/6=150×1502/6=562500mm3
I=bh3/12=150×1503/12=42187500mm4
Sm= bh2/8=150×1502/8=421875mm3
(1) 墩顶截面
q1=57200×0.6=34320N/m
q2=750×0.6=450N/m
q3=2500×0.6=1500 N/m
q=q1+q2+q3=36270N/m
M=KMqL2=0.107×36270×0.62=1397.1N.m
σ=M/Wn=1397.1×103/562500=2.5 MPa<[σ]=13MPa, 满足要求
Q=kVqL=0.607×36270×0.6=13210N
τ=Q×Sm/Ib=13210×421875/ (42187500×150) =0.88MPa=fτ=1.4MPa, 满足要求
W= kwqL4/100EI =0.632×36270×0.64×104/ (10×42187500) =0.7mm<L/400=1.5mm, 满足要求
结论:满足要求。
(2) 跨中截面
q1=29900×0.9=26910N/m
q2=750×0.9=675N/m
q3=2500×0.9=2250N/m
q=q1+q2+q3=29835N/m
M=KMqL2=0.107×29835×1.22=4597N.m
σ=M/Wn=4597×103/562500=8.2MPa<[σ]=13MPa, 满足要求
Q=kVqL=0.607×29835×1.2=21731.8N
τ=Q×Sm/Ib=21731.8×421875/ (42187500×150) =1.45MPa>fτ=1.4MPa, 考虑到箱梁混凝土分两次浇注, 第一次为总量的2/3, 第二次浇注时第一次浇注的混凝土已经具有一定强度, 故可以满足要求。
W= kwqL4/100EI =0.632×29835×1.24×104/ (10×42187500) =0.93mm<L/400=3.0mm, 满足要求
结论:满足要求。
1.4 侧膜计算
侧模主要承受新浇混凝土的侧压力和振捣荷载。
侧压力q1=γcH=26000×2.2=57200N/m2
振动荷载q2=4000N/m2
q= (57200+4000) ×1.0=61200N/m
侧模受力形式与底模完全一样, 计算过程略。
σ= 3.0 MPa<fm=13MPa, 满足要求
τ= 0.4 MPa<fτ=1.4MPa, 满足要求
W=0.1mm<L/400=0.5mm, 满足要求
结论:满足要求。
1.5 支架立杆计算
立杆按两端铰接的受压构件计算 (外径48mm, 壁厚3.5mm) 。
[N]=φ.A.[σ]
式中, [σ]—钢材强度极限值, 取215MPa;
A—立杆横截面面积, A=489mm2;
φ—立杆稳定系数, 按λ=L/i=1200/15.78=76, 查表得Φ=0.682。
故[N]=0.682×424×215=71.7kN
立杆受力的最大值为0.607×29835×1.2=21732N<71.7kN, 满足要求。
1.6 基础计算
立杆基础底采用枕木或5×20cm方木支垫, 底托尺寸为0.14×0.14m, 最大应力为21732/0.14×0.14=1108776N/m2=1.1MPa, 枕木或方木可以满足要求。
1.7 基底计算
最大基底应力为21732×2/0.20×1.2=181100N/m2=181kPa
地基经处理后承载力可以满足要求。
1.8 上跨高速公路支架计算
跨越成雅高速公路采用支架与32B工字钢搭设通道, 中央分隔带设一排支墩, 两侧各留出宽5m、高5m的行车道。
(1) 40b工字钢按两跨连续梁检算
按跨中截面检算, 荷载为均布荷载:
q1=29900×1=29900N/m
q2=750×1=750N/m
q3=2500×1=2500 N/m
q=q1+q2+q3=33150N/m
Wn=726700mm3
I=116260000mm4
Sm= 426100mm3
M=KMqL2=0.125×33150×52=103593.8N.m
σ=M/Wn=103593.8×103/726700=142.6MPa<[σ]=215MPa, 满足要求
Q=kVqL=0.625×33150×5=103593.8N
τ=Q×Sm/Ib=103593.8×426100/ (116260000×132) =2.88MPa<fτ=125MPa, 满足要求
W= kwqL4/100EI =0.521×33150×54×102/ (2.1×116160000) =4.4mm<L/400=12.5mm, 满足要求
结论:满足要求。
(2) 支墩支架检算
中间支墩支架承受的最大反力为103593.8=103.6kN, 由四排门架承担, 每排门架受力为25.9kN<71.7kN, 满足要求。
2 模板与支架的施工及质量控制
2.1 支架搭设与质量控制
(1) 基础处理。
由于现浇箱粱在施工过程中荷载较大、土质较差, 因此在搭设支架前对地基进行了如下处理:首先把施工区域内的淤泥、杂物及泥浆池中的泥浆清理干净, 分层换填好土并压实, 压实度按90%控制。局部处理合格, 整体整平后, 再分层填土压实, 压实度按93%控制。最上层填50cm厚的三七灰土, 分2层碾压成型, 压实度不低于93%。
(2) 支架搭设。
在处理合格后的地基土上横向铺一层枕木或5×20cm方木 (也可铺设一层5 cm厚的木板) 。底部用水泥砂浆找平。支架采用WDJ碗扣式支架, 支架底部垫150mm×210mm×8mm钢板, 支架底部承托均坐在方木上, 根据上述计算, 支撑体系顺桥向间距严格按120cm、横桥向间距严格按90cm控制, 对于横梁及箱梁边腹板处支架进行加密, 横、纵向间距按60cm控制。横杆上下层的间距按不大于120cm控制, 且每根立杆至少要有2层横杆连接。为增强大架体系的稳定性, 顺桥向每4.5m设1道通长剪刀撑。横向每隔3跨设1道剪刀撑, 剪刀撑与碗扣支架立杆、水平杆相交处, 转扣设置数量按大于85%控制。最后按作业要求设置防护栏及连接、加固杆件。为便于调节支架顶部高度, 在支架顶部设置了可调顶托, 顶托上面横向分布一层10cm×10cm方木, 调节可调顶托高度使方木均匀受力, 在横向方木上满布10cm×10cm方木, 间距为20cm, 并把钯钉固定牢靠。可调顶托调整高度严格控制在30cm以内, 以确保架子顶自由端的稳定。
2.2 模板施工质量控制
(1) 铺设底模板。
底模板采用15mm优质竹胶模板, 铺设时, 模板牢固打在方木上, 模板与模板之间用海棉条填塞。底模板铺设完成后, 清除模板表面外露海绵条, 竹胶板的纵向拼缝下面必须设置通长方木, 确保模板拼缝质量。为了检查支架的承载能力, 减小和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量, 在支设模板前对支撑体系进行预压。预压材料为砂袋, 最大荷载为设计荷载的1.2倍, 分段加载, 预压48h, 预压时每跨5个断面, 每个断面5个点, 每6h观测1次。观测的方法是采用水准仪倒尺测量, 测加载前标高为Δ1, 加载后标高为Δ2, 卸载后标高为Δ3, 根据观测结果绘制出沉降曲线。由于地基处理是采用局部换填土, 整平压实后, 再用50cm灰土分层压实, 压实度达93%以上, 所以地基变形很小。2d观测值小于1mm, 故可忽略。在以后的观测中, 采用在观测点处的纵 (或横) 方木上钉一向下长木条, 对应地基上固定一向上木条, 在两木条重合处任意断面做横线。加载后, 横线之间的相对位移即为支架本身的弹塑性变形值。预压后, 通过可调承托精确调整底模板标高, 其标高设定时应考虑设置预拱度。预拱度设置要考虑梁自重所产生的挠度、支架受载后产生的弹性变形和非弹性变形、支架基础的沉降、张拉以后的反拱等因素。
(2) 支设侧模和翼缘模板。
在支设完成底模板后支设侧模板和翼缘模板, 其支撑采用10cm×10cm方木, 制作支撑框架顺桥向每隔1.0m设1个支撑, 同时, 在两支撑之间加装方木。一头紧靠于侧模上, 另一头用碗扣扣于支架上, 为了使支撑成为整体共同作用, 在翼缘板支撑方木下, 设2道纵向钢管, 连接各支撑。
(3) 支设内模。
内模采用3cm厚板材, 按照图纸尺寸制作, 同时为保证箱梁底板中部混凝土浇注密实, 在内模底板每隔1.5m左右设1个振捣孔, 在内模顶每隔2m左右设1个天窗, 并在混凝土浇注到箱梁顶板前将其封闭。
3 结论
新店枢纽B、C匝道桥施工实践证明, 上述模板、支架的设计方法和施工控制措施是科学的、合理的, 在类似现浇箱梁的施工中可以借鉴。
支架设计与施工控制 篇2
【关键词】现浇箱梁；支架；验算；支架预压
阜盘高速盘锦互通立交区的YK1+033.33匝道桥全长1828m，是连接阜盘高速、京沈高速和盘海营高速的枢纽，为十六联4×30m+4×30m+4×30m+(30m+40m+40m+30m)+ 4×30m+(3×30m+30.22m)+ 4×30m+3×30m+3×30m+4×30m+(40m+45m+40m)+ 4×30m+4×30m+4×30m+3×29m+3×30m现浇预应力混凝土连续箱梁，除第四联（30m+40m+40m+30m）、第十一联(40m+45m+40m)梁高为2.20m外，其余各联梁高均为1.6m，梁宽除第5联、第6联为变宽，17-24孔范围内局部变宽，其他各联梁宽均12.5m，梁底宽板8.5m。
该桥所属地貌为冲海积平原区，自然坡降小于5‰，地面标高介于3-8m之间。所处地层为第四系全新统冲洪积粉质粘土、粘土和粉细砂层。区域内地下水较丰富，以潜水为主，水位埋深一般小于4-5m。地面沟渠较多，多为水田及灌溉用的上下水线。
１．支架的搭设的质量控制
1.1基础处理
因为盘锦地区属于海滩地段，地基浅层多为泥质，深层多为粉质粘土、粘土和粉细砂层等，多处地段长期积水，又在桥梁桩基施工过程中作为泥浆池使用，地基基础较弱。为减小施工工程中的支架下沉变形，必须对基础进行处理，首先挖出浅层淤泥，换填1米厚的石渣进行处理，并用压路机分层压实，要求换填后的地基承载力大于300kpa。如果仍不能满足承载力要求则需进行混凝土硬化处理。
1.2 支架的布设
支架采用碗扣式多功能钢支架，支架底脚垫15×10cm木板，木板下用粗砂或矿粉找平。根据箱梁的截面尺寸、荷载等要求，支架立杆间距按90×120cm布置，即纵桥向90cm、横桥向120cm、水平步距60cm。支架的高程用升降杆调整。并设置足够的剪力撑和通长连杆。支架底脚垫木横桥向90cm铺设一道。支架顶托上横桥向铺设I16工字钢，90cm一道。工字钢上纵桥向铺设10×10cm的方木，间距45cm。
2.支架验算的控制
根据支架的设计方案，对碗扣支架立杆、支架上I16工字钢横梁的强度、刚度、稳定性进行验算。
2.1各构件力学参数
2.1.1 碗扣架钢管
断面积A=π(D2-d2）÷4=3.14×(4.72-42)÷4=4.78cm2
惯性矩I=π(D4-d4）÷64=3.14×(4.74-44)÷64=11.4cm2
回转半径i=(D2+d2）1/2÷4=(4.72+42)1/2÷4=1.54cm
截面抵抗矩W=π(D4-d4）/32D
=[3.14×（4.74-44）]÷（32×4.7）=4.84cm3
钢材弹性模量E=2.1×105Mpa
钢材容许应力[σ]=170 Mpa
2.1.2 I16工字钢
断面积A=26.1 cm2
惯性矩Ix=1130cm4
Iy=93.1cm4
回转半径ix=6.58cm
Iy=1.89cm
截面抵抗矩Wx=141 cm3
Wy=21.2cm3
钢材弹性模量E=2.1×105Mpa
钢材容许应力[σw]=180 Mpa
2.2支架结构验算
荷载计算
a、梁体的重量
q钢筋砼=r钢筋砼×S钢筋砼=26kN/m3×6.81m2=177.06kN/m
b、钢模板重
q模板=0.539kN/m2×13.5m=7.29kN/m
c、方木重
q方木=0.31m3×8.33kN/m3÷13.5m=0.19kN/m
d、I10工字钢重
q工字钢=0.205kN/m2×13.5m/0.9=3.08 kN/m
e、人员及机械重
W人员机械=1.2kN/m2
q人员机械=1.2×13.5=16.2 kN/m
f、砼振捣时产生的荷载
W振捣=2kN/m2
q振捣=2×13.5=27kN/m2
g、倾倒砼时冲击产生的水平荷载
W倾倒砼=3kN/m2(采用泵送)
q倾倒砼=3×13.5=40.5kN/m
荷载总合：
q总= q钢筋砼+ q模板+ q方木+ q工字钢+ q人员机械+ q振捣+ q倾倒砼
=177.06+7.29+0.19+3.08+16.2+27+40.5=271.32kN/m
3.支架预压的质量控制
浇注混凝土之前进行等恒载预压，以便消除支架的塑性变形及部分弹性变形的不利影响。
3.1堆积载荷载确定
按箱梁重量100%确定压载重量。
梁体自重计算按截面的改变进行计算，（以30m跨、12.5m等宽为例）：
JS：6.81m2（此面积为箱梁1/4、1/2、3/4处截面面积）
根据箱梁的设计计算出同一个断面每段梁体的重量，截面过度段按每米计算重量（混凝土的比重按2.6t/m3计）
3.2测点布置
在每一跨纵梁的支点、跨中及0.25L处共设5个横断面观测点，整跨桥共设纵向共设10个横断面观测点。每一横断面设置3个点，共设置10×6=60个观测点。支架顶测点布置在底板底面，支架底测点布置在方木上。在布置测点时根据实际情况，将测点布置在立柱支撑点上或距支撑点5cm范围内。测量时塔尺紧贴立柱。因为加载后对支架上的高程测量比较困难，采用吊尺以地面已知点为后视点或将置镜点与后视点事先布置到一定高度采用倒尺测量。
3.3数据分析
收集观测数据，计算得出各测点处支架和地基的总变形、弹性变形及塑性变形值。通过对比，绘制沿梁横纵向的支架和地基变形图，然后与理论变形曲线比较，分析加载过程的操作是否合理，变形量是否异常。从而对支架搭设和地基承载力做出检测。在确认变形曲线合理正确后，以此指导后续工作底模的安装。用取得的两端及跨中的平均沉降量，指导底模的预拱度设置。
4.支架搭设及拆除注意事项
立杆搭设时应做到纵成线，横正方，杆身竖直。工字钢、方木应按设计铺设，要铺平、铺稳、场地排水措施得当。拆除时，由跨中向墩柱由上而下顺序，支架内禁止行人。脚手架拆除时必须划出安全区，设置警戒标志，派专人看管。作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得超载，不得在脚手架上集中堆放模板、鋼筋等物料。脚手架应与架空输电线路保持安全距离，工地临时用电线路架设及脚手架接地防雷措施等应按现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ461）的有关规定执行。
5．结语
通过精心的组织和安排，箱梁支架的施工无论对于生产的产品质量和工程进度都取得了很好的效果，箱梁外观质量良好，棱角分明，施工缝平顺，未出现错台等极易出现的质量通病，取得了良好的产品质量效益和经济效益，在类似现浇箱梁的施工中可以借鉴。
【参考文献】
［１］路桥施工计算手册.人民交通出版社.
［２］《公路施工手册》桥涵下册.人民交通出版社.
［３］桥梁施工百问．人民交通出版社.
支架设计与施工控制 篇3
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
支架设计与施工控制 篇4
摘要：本文主要闡明了跨江桥梁工程项目支架施工中通航防撞设计的目的和原则，并就设计中最为重要的考量因素进行了分析和解释，最后基于桥梁船舶撞击力的计算方法对通航防撞设计理念进行了浅析，以期为今后类似工程设计提供相关参考资料。
关键词：跨江桥梁工程；支架；通航防撞；撞击力
我国内陆江河较多，为了便于河域两边的经济交流和文化互动，在大型江河流域之间建立起一座桥梁成为了该区域经济发展的必然趋势。目前，在我国较为出名的跨江桥梁主要包含武汉长江大桥、武汉长江二桥、白沙洲大桥、南京长江大桥及万安古渡洛阳桥等。而随着桥梁建设基础工程的不断完善，船舶交通量及吨位也在不断增加，故而，大跨桥梁结构工程设计项目中船舶防撞设计也成为亟待解决的课题之一。基于此研究背景，本文主要以跨江中小桥梁为研究对象，对该项工程项目支架施工中的通航防撞设计原则、方法进行了一番分析，现试论如下。
一、通航防撞设计概述
（一）简析通航防撞设计的目的
跨江桥梁工程项目支架施工中通航防撞设计方法的运用旨在于通过避免或降低船舶同桥墩发生碰撞对桥墩带来的破坏力，来提升桥梁的使用年限，从而实现跨江桥梁的设计目的，发挥其职能。一般情况而言，诸如上文说例举的大型跨江桥梁项目其支架施工中通航防撞设计方法的运用较为复杂，且实施难度较大，本次暂时不做探讨，以中小跨江桥梁的通航防撞设计方法为研究分析对象。较之于大型跨江桥梁，中小跨江桥梁横向抗撞击力标准一般情况下会更低，因此在通航防撞设计方法的选择上，也会选择不同的防撞设施来规避和阻断船舶撞击力传导到桥梁（或桥墩），抑或借由缓冲消能防撞设施延长船舶撞击至桥梁体的时间，由此来降低或缓冲传播撞击力，避免船毁桥塌事件。
（二）简析通航防撞设计的原则
目前，我国在跨江桥梁工程项目支架施工中通航防撞设施设计方面并没有出台明确的规范和条文，因此，所有中小型跨江桥梁的防撞设施设计技均是依据其设计目的和原则开展和进行的，目的上文已经论述，此处不表。至于防撞设施的设计原则，应当是指向设计目的，以设计目的为服务对象，因此，需要考量的主要是影响桥墩抗撞能力的各项因素，诸如：桥梁桥墩在江中的位置设计、桥梁桥墩的外形设计、江水水流速度及季节水位变化情况、主要通航船舶的类型及吨位、桥梁桥墩自身的抗撞能力等。
结合桥梁项目支架施工中通航防撞目的，细化而言，防撞设计原则应当涵盖以下几点：其一，船舶同桥梁在碰撞过程中会促使两者在运动状态上发生剧烈改变，因此在设计原则上并不能以避免桥梁无损为原则，在一定条件下，允许通航防撞设计对象遭受损坏，但是需易于修复，确保桥梁桥体短期之内恢复至受保护状态；其二，跨江中小型桥梁建设中，桥墩主要的作用在于支撑桥体上部结构传来的荷载，因此一般情况下其抗撞能力较弱。由此通航防撞设施设计不宜同桥墩直接连接。其三，跨江中小型桥梁桥墩基础较弱，防撞设施设计需在尽量避免动用原桥设计基础的前提下，设计的防撞设施可以消耗全部或多数碰撞船舶的能量；若是桥墩承台具有较好的抗撞性能，可以在设计阶段将其可以承受小部分船舶撞击力作为考量因素，确保设计方案更具经济性。其四，桥梁建设的主要目的在于方便交通，因此防撞设施设计不能影响江面正常航道通航状态，如果出现必须占用航道的情况，也需最大限度地尽量减少占用面积，以防导致航道堵塞。其五，船舶碰撞桥梁桥体是船舶方过错，但是船舶因此撞击受损沉没抑或造成航道阻塞，均会造成极大的经济损失，同时船舶损坏漏油也会造成极大的水污染，故而在通航防撞设计方法的运用方面，防撞设施的构造形式和设计原则应当湿度考虑船舶保护事项，以减少碰撞船只损伤，降低经济损失。其六，防撞设施设计需要同桥墩设计风格一致，不影响其美观。
二、浅析通航防撞设计中舶撞击力计算的计算方法
目前，在通航防撞设计构思主要依据两点因素进行选择，其一为基于拟船舶撞击力的防撞方案选择，其二为于结构抗力的防撞设计构思。第二种方案主要应用于外海，因此本文主要集中探讨第一种构思方案。现阶段，我国缺失系统的桥墩防撞设计规范，但是对于船舶碰撞撞击力的计算方法却在《系统的桥墩防撞设计规范》（JTGD60—2004）及《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1—2005）中均有论述。
（一）公路规范中舶撞击力计算的计算方法
公路规范中规范了航运中漂流物横桥向撞击力标准值计算公式，为：F=Wv/gT。其中：
F——漂浮物撞击力；
W——漂浮物重力；
v——水流速度；
g——重力加速度；
T——撞击时间
其中，T若无实际资料表明撞击事件，则取值1s；g一般情况下取值为9.81m/s?。假设内河船舶的撞击作用点是跨江桥梁宽度的中线处，具体位置为通航水位线上2米处，则顺桥向撞击力标准值约为横桥向撞击力标准值的3/4倍。
（二）铁路规范中舶撞击力计算的计算方法
公路规范中同样对桥梁墩台承受船只的撞击力标准值计算公式给予了规定，为：F=rVsinα[w/（C1+C2）]0.5。式中：
F——船舶撞击力；
r——动能折减系数；
V——船只撞击墩台时的速度；
α——船只驶近方向与撞击点处墩台切线所成的夹角；
w——船只吨位；
C1——船只弹性变形系数；
C2——墩台圬工的弹性变形系数
当船只驶近方向与撞击点处墩台面处法线方向不一致，[w/（C1+C2）]0.5取值0.2，当方向一致，取值0.3；α确定困难则取值为20°；C1和C2确定困难，则设定两者之和为0.0005m/kN。
三、根据虚拟案例分析桥梁船舶撞击力计算结果
综合上文可知，跨江桥梁工程项目支架施工中通航防撞设计需要考量的因素众多，进行设计的过程中需要重点考量的便是船舶撞击力。依据上述公式和理论，参考《内河通航标准》相关规定，虚拟各项计算参数，计算出桥梁船舶撞击力。
假设船舶吨位（w）为3000t，船舶静水速度为17km/h，水流速度（v）为2.3m/s。则依据公路规范可进行桥梁船舶撞击力计算：其中，船舶横桥向撞击力为：F=Wv/gT=20000×2.3/9.81×1=4689.09kN；顺桥向撞击力为：4689.09×3/4=3516.82kN。
依据铁路规范进行计算，则船舶顺桥向撞击力为：F=rVsinα[w/（C1+C2）]0.5=0.2×2.3×sin20°×[20000/0.0005]=6293.17kN；则船舶横桥向撞击力为：6293.17×1.25=7866.46kN。
一般情况而言，基于桥梁船舶撞击力进行通航防撞设计是保证桥抗撞力的主要途径，因此可以进一步依据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》计算出一般桥梁的撞击力，從而来评判桥梁防撞设计是否合格。
四、基于桥梁船舶撞击力进行通航防撞设计的方法
已经明确，基于桥梁船舶撞击力来进行通航防撞设计是确保桥梁防撞性能优良的主要方法之一，不过正如前文所述，桥梁支架及桥墩是否可以承受船舶撞击，还在于桥梁的抗撞力。因此目前使用于防撞设计中的主要方案中便包含缓冲橡胶块、防撞顶面墩（见图1a.b.c）等设计，当然基于外部保护原则也存在设置人工防撞岛、防撞墙、缆索拦截等设计方法。
图1 a 防撞墩立面布置图
图1 b 防撞墩平面布置图
图1 b 防撞墩截面布置图
以防撞顶面墩设计为例，由上图可知，防撞墩主要采用的是钢箱混凝土结构形式，其长宽和壁厚都依据其性能进行了严格限制，而为了增强其抗撞力，依据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》采用规格的钢材和混凝土也是应当遵循的原则之一。
结束语
总而言之，在进行跨江桥梁工程项目支架施工中通航防撞设计时，需要考量的重要问题便是桥梁支架（或桥墩）最大抗撞力的计算，只有基于桥梁船舶撞击力进行防撞设计，方可满足设计要求。
参考文献：
[1]秦进，魏东海.浅谈内河通航桥梁桥墩防撞设计[J].北方交通，2011（7）
[2]张志国，禚一.某桥墩抗撞、防撞措施设计及分析[J].铁道工程学报，2013（12）
[3]季本山，谷溪，方泉根等.苏通大桥主动防撞系统研究[J].中国航海，2010（4）
[4]陈明栋，向祎.非通航孔桥墩“拦-防”组合防撞方案应用研究[J].水利水运工程学报，2014（4）
支架设计与施工控制 篇5
1 高校教学管理人员地位与作用
教学管理工作是高校教学管理的核心, 高校的性质和任务决定了学校的一切工作都要以教学为中心, 因而也就决定了教学管理在高校工作中具有特别重要的地位。这样也就要求高校教学管理人员掌握高等教育管理基本理论、谙熟高等教育规律、业务水平高、管理能力强、具有创新精神和敬业精神。
教学管理工作涉及面广, 内容繁杂, 但同时这些工作也具有条理性和逻辑性。从课程角度看, 教学管理工作经过教学单位确立课程、教学部门排课、学生选课、教师上课、教务质量监控部门安排听课、评课等课程教学管理周期;从学生角度看, 教学管理工作经过了学生培养计划的制订、学生入学登记注册、学生学籍、成绩管理、日常教学运行、毕业资格审定、毕业证书的发放等学生管理周期。基层的教学管理人员在其中承担了最基层、最具体的管理和协调工作, 起着不可忽视的重要作用。
2 高校教学管理队伍现状及存在问题
随着我国高校教育事业的发展、教学改革的不断深入, 教学管理人员整体素质有了很大程度提高, 但教学管理人员队伍建设相对于高校教学科研队伍建设的速度、质量以及高校的发展要求而言, 还存在着较大的差距和较多的问题。主要有以下几个方面:a.教学管理工作未能得到相应重视。教学管理工作处于为教学服务的辅助地位, 具有服务性、辅助性的特点, 其工作能力和价值相对难以得到显现和发挥, 因此得不到相应的重视。b.教学管理队伍学历结构不合理。目前对教学管理人员选择上要求不严格, 条件不统一, 造成了基层教学管理人员良莠不齐, 其总体文化层次不高、能力不强, 缺乏现代教育管理意识, 对学习新知识、缺乏创新, 不具备开拓能力。c.教学管理人员待遇较低。基层教学管理人员大多默默无闻地工作, 缺乏获得专项奖励的机会, 致使在晋级、评职称时处于劣势, 因此在教学管理工作中作出显著成绩的基层教学管理工作者待遇偏低, 难以稳定基层教学管理队伍。
3 新时期高校教学管理人员应具备素质
教学管理水平的高低直接影响到一个学校的教学水平, 一支高水平、高素质的基层教学管理队伍是学校教学质量的有效保证。作为新时期高校教学管理人员应具备以下优良素质:a.良好的思想道德素质, 能正确处理个人和集体的关系, 正确处理同事之间的关系, 自觉维护集体荣誉, 自觉抵制不良的社会风气;遵守国家法律和社会公德, 要严于律已, 作风正派。b.扎实的业务素质, 能够领会各项管理制度及相关政策, 熟悉并掌握各项工作的内容、程序、方法和步骤, 具备现代化的办公能力, 熟练运用各种现代化操作技术, 保证工作的准确性与效率。c.较强的协调能力, 具备通融豁达的协调能力, 善于化解各种矛盾, 理顺各种关系。d.优秀的组织能力善于把人力、物力、财力等各方面的力量组合起来, 为实现教学管理要求的既定目标而做好工作的教学管理人员是否具备科学组织能力, 是关系到教学管理工作成败的关键问题。e.出色的表达能力, 具有较好的表达能力, 准确地、及时地传递信息, 反映问题, 搞好教学管理工作。
4 加强管理人员素质的培养, 提高教学管理水平
提高认识, 加强教学管理人员队伍建设。搞好教学管理是提高高校教育教学质量的保证, 也是做好服务育人的重要一环。在教学管理人员的教育、培养、稳定等方面下功夫, 在教学管理人员的配备、使用、培训、晋升、待遇等方面制定相应的政策和措施, 为教学管理工作创造良好的氛围, 使教学管理人员努力有方向, 工作有奔头。重视建设教学管理队伍, 制定统一的建设规划和计划, 把学历高、思想素质好、敬业奉献、年富力强, 对自己要求严格的人员充实到教学管理岗位上, 努力建设一支结构合理、素质较高、富有活力、勇于创新的高水平教学管理队伍。
注重培训, 加强对教学管理人员的培养。针对部分管理人员知识结构比较单一的现实, 学校可有的放矢地进行培训, 培训应突出针对性、可行性和效益性。有计划、有步骤地选送一些有培养前途的教学管理人员参加系统教育理论学习, 到上级培训学校进修学习或到教学管理搞的较好的院校调研学习、考察交流, 提高科学文化素养, 学习好的管理经验, 使他们掌握教学规律, 提高研究解决实际问题的能力。
更新教学管理观念, 改进管理方式。没有科学、先进的管理思想和观念指导教学管理实践, 就会出现无序的管理、盲目的管理、低效的管理, 就难以形成生动活泼、富有成效的教育教学局面。教学管理人员在工作中树立可持续管理、管理现代化等思想观念, 用先进、科学的思想观念引导素质修养, 以达到快速提高教学管理素质的目的。
5结论
扣件式钢管模板支架设计与施工 篇6
一、施工方案
采用现浇方案, 混凝土梁板的现浇区域为整个圆环形区域, 包括CP板和径向梁。在CP板和径向梁的下面, 部分是+5.5 m处已浇筑好的一层混凝土楼面平台w (轴线以内部分) , 部分是±0的地面W (轴线以外部分) 。根据上述高度、荷载情况、楼地面结构、经济技术指标等综合考虑, 为确保模板的刚度、强度和整体稳定性及安装和拆除方便要求, 采取在现场搭设的大型满堂扣件式钢管支撑架进行支模浇筑。
二、扣件式钢管支撑架设计
满堂支撑全部采用Φ48mm×3.5mm的圆钢管, 支撑立杆径向间距为800mm, 环向间距由于是圆形, 内环的间距为675mm, 外环为760mm, 由于径向梁区域荷载比板下大很多, 从经济安全角度考虑, 对梁下支撑架进行加密。满堂支撑架底部距基础面200mm设扫地杆。每二层布置一道水平剪刀撑, 径向在每幅梁下左右隔500mm各布置一道剪刀撑, 环向在V-W轴线之间和w轴线外各布置四道剪刀撑, 剪刀撑斜角控制在45º~50º。在支撑架外侧一圈设置外脚手架与满堂支撑架相连, 纵距1.5m, 横距1.15m, 立杆步距为1.8 m。在外脚手架外侧, 014~016、050~082跨处设置两个外之字爬梯至结构顶层+24.04m处。
1. 模板支架的计算。
计算内容包括:支撑系统的整体稳定计算, 支撑立杆的稳定计算, 扣件和其他连接件的承载, 支撑系统的地基承载力计算。
模板支架的计算由整体的计算模型以及通过SAP2000软件对支撑架整体分析。在支撑架计算模型中, 同时建入+5.5m平台梁、板、柱的模型, 协同分析, 避免了分开计算荷载的传递及施加的不准确性。计算结果表明, 跨度为11.850m的主梁挠度超过了设计值, 出现了裂缝, 下面需要加立柱以加强, 选用四根16号工字钢临时支撑, 用90mm×8mm等边角钢连接支撑在平台主梁下面。
2. 工程支撑架设计中的重点及解决办法。
(1) 本工程支架设计中的重点。由于本工程现浇的混凝土部分面积大, 网球馆整体形状为倒锥形等, 由整体的计算模型以及通过SAP2000软件对支撑架的整体分析, 可以比较清楚了解支撑架设计中的一些要局部着重考虑的地方。
整个满堂支撑架面积大, 形式复杂, 俯视为圆环形, 内径为44.4m, 外径63.9m;支撑高度大, 而且径向由低 (12.10 m) 到高 (24.04m) 逐渐变化, 支架顶部模板呈一定坡度;由于支撑架呈圆环形, 立杆环向间距由里至外逐渐变化, 内圈为675mm, 外圈为760mm。
支撑架基础情况复杂, 部分是+5.5m高的混凝土楼面结构平台, 部分是±0地面, 支撑架在两边的沉降不一致, 立杆的受力也存在突变性。
整体计算的模型中加入了+5.5m的屋面平台的梁、板、柱的单元, 进行协同分析, 因为平台楼面已经施工完毕, 由于要在平台上搭设满堂支撑架, 这部分荷载不在原来楼板的设计当中, 对楼板底部需要加强临时支撑。
整个结构对竖向变形要求高, 由于本工程屋盖结构形式比较新颖, 这种结构对精度的要求非常高, 相应地对现浇工程中混凝土的竖向变形控制非常严格, 所以相应地对支撑架竖向变形也提出了较高的要求。
(2) 解决方法。本工程支架的搭设面积、高度、形状等方面都是非常规的模板支撑架实例, 相似的工程较少, 所以在搭设中除了设计中要保证安全度外, 特别要注重构造措施的实施, 要严格要求, 搭设、使用、拆卸过程都必须指定专人加强安全检查, 确保每一环节都通过验收, 尤其是混凝土浇筑过程中对模板支撑架进行监测, 确保安全。
支撑径向不是水平, 而是具有一定的坡度, 受此影响较大的是风荷载作用的影响。风荷载作用要分两部分考虑, 一部分直接作用在支撑立杆的迎风面上;另一部分作用在所支撑的斜向混凝土面上, 然后转到支撑的上端来考虑。而且在第二部分的风荷载要分别考虑风吸、风压两种情况。
支撑架一部分搭设在+5.5m平台, 一部分支架搭设在±0的地面, 而且平台的柱子 (即W轴线上的柱子) 下面有桩基, 所以W轴线上的支撑沉降非常小, 而W轴线内外支撑立杆基础沉降较大, 导致W轴线附近的支撑立杆受到的竖向力比较大, 类似于形成很多的径向的杠杆, 支点在W轴线一圈。为此采取了以下两项措施。
1.W轴线外基础加固处理。W轴线外满堂支撑架基础用200厚C30混凝土底板。在W轴线外侧砌筑挡土墙 (370mm厚) , 挡土墙顶标高为0.74m, 挡土墙设置压顶圈梁370mm×240mm, 配置6Φ12+Φ8@200。在每跨挡土墙后, 设置两个370mm×240mm砖柱, 以抵抗回填土时的侧压力, 防止挡土墙倾倒或开裂破坏。在压顶圈梁内侧地砌筑120mm厚200mm高挡水墙, 以1∶3水泥砂浆粉刷, 防止雨水流入主场馆基础内。土方回填分层夯实后, 铺10cm道渣平展后碾压密实, 然后进行满堂脚手架基础混凝土底板浇筑, 在基坑外侧回填区域布置。Φ12@200单层钢筋网片伸入原路基区域不少于1 000mm (总长度统一为7 500mm) , 向外侧设置1.0%的泄水坡度, 并在满堂支撑架外侧设置一圈300mm×150mm排水沟至主赛场周围排水沟。
2.浇筑混凝土按一定顺序, 先浇筑W轴线以内部分, 即平台以上部分, 待这部分混凝土成形后施加环向的预应力筋, 使W轴线以内部分的混凝土的重量由预应力筋承担, 减小对下面支撑架的作用荷载。然后再浇筑W轴线以外的混凝土结构。
三、模板支架施工注意事项
液压支架电液控制系统设计与应用 篇7
关键词：液压支架,电液控制系统,工作原理,煤矿生产
0 引言
液压支架是现代煤矿开采的重要工具, 它的出现解决了采煤工作面的支护问题, 是综采技术区别其它回采工艺的重要标志。液压支架使工作面全部机械化成为现实, 大大提高了工作面的回采效率和速度。传统的液压支架移动是个复杂的过程, 移动时首先要对液压支架进行降架, 然后由采煤机通过刮板机拖动液压支架向前移动。由于液压体积越来越大, 依靠采煤机移架, 速度太慢。在传统液压支架的基础上设计了液压支架电液控制系统, 大幅度提高了工作面生产效率, 改善工人的作业环境。通过综合运用机械、电子技术和信息技术, 实现液压支架和采煤机自动控制, 实现液压支架跟随采煤机自动移架, 拥有单架、成组和跟随采煤机机移动的功能, 能实时与地面控制站通讯并可以实现远程控制。
1 液压支架电液控制系统构成
电控液压支架控制系统如图1所示, 系统主要由三部分组成:计算机构、控制机构、执行机构[1]。其中地面计算机负责传输信号的处理及发出动作指令。井下交换机、巷道主机、网络终端负责采集信号, 信号传输采用工业以太网。耦合器的作用是进行电隔离防止传输信号对控制系统的干扰。控制机构由传感器、隔离控制器、支架控制器组成, 其中的传感器负责采集液压支架的压力和位置信息并反馈到控制器, 隔离控制器的主要作用是防止液压支架之间的动作相互干扰。执行机构是电磁阀控制组, 通过电磁阀的动作控制液压支架的动作, 控制液压支架的升降。支架控制器之间采用CAN总线通信, 实现综采设备数据上传与下载。通过以上各部件的协调动作达到对液压支架的自动控制。
2 液压支架控制器设计
液压支架电液控制系统主要由控制机构、检测装置、信号传输装置和执行装置四部分组成。控制机构是整个液压支架电液控制系统的核心, 它完成对液压支架的各种动作控制, 如邻架控制、单架远程控制、成组手动同步控制、成组自动异步控制。控制过程的实现主要通过控制器的微处理器接收各种传感器传递过来的液压支架状态信号, 并根据相应状态发出相应指令。由于在传输过程中信号类型不一样, 需要对信号的类型进行转换。为了便于传输和抗干扰, 提高信号的可靠性, 在信号传输时需要采用不同协议。
液压支架电液控制器硬件结构如图2所示, 主要包括微处理器、数据输入模块、输出模块、操作模块和外围控制电路。控制器处理器采用工业微处理器保证控制器反应的可靠性和灵敏性, 可以根据控制端口需要情况选择处理器, 一般采用单片机, 在特殊情况下可以选用工业PLC。电源采用开关电源输出稳压313 V, 电源自带滤波电路, 保证电源供电质量可靠, 可有效控制电磁干扰, 保证输出信号的高精度;I2C存储器用于存放系统运行的重要信息, 如故障记录、人机交互指令等。
数据采集单元功能是将采集的液压支架状态信息如支架压力、支架位移、采煤机位移, 并转化为特定的电信号传递给微处理器。通信模块作用是与相邻的液压支架进行通讯, 可以相互交换状态信息, 达到液压支架的成组控制和一致动作。电磁驱动单元的功能是依据本架或邻架控制器发出的动作指令, 通过电磁驱动电路来控制电磁阀的动作, 驱动单元可实现多路信号输出, 并对驱动电路进行在线检测。在人机交互单元中带有键盘和液晶屏, 便于操作者及时控制液压支架, 完成对控制器实时有效监控, 可以实现液压支架成组自动控制、就地闭锁、紧急停止等功能[2], 还可以根据生产的需要实时调整控制参数设, 使系统更加灵活和通用。
2.1 采煤机位置检测设计
采煤机位置检测设计如图3所示, 采煤机位置检测系统主要由红外发射模块、红外接收模块、微处理器、接口模块组成。液压支架要根据采煤机的位置进行移动, 所以必须实时检测采煤机的位置信息。在采集采煤机的位置信息时, 通过发射红外测定液压支架与采煤机的距离。在测距时微处理器通过编写程序产生固定频率的脉冲波信号, 并以此作为红外信号的载波信号进行调制, 经过信号的调制之后的测距信号通过红外发射模块发出。红外接收模块负责接收反射回来的红外信号, 并将接收的信号传递给微处理器, 微处理器经过解调判断出采煤机的位置, 将位置信号传递给通信模块, 控制器接收到相应的位置信息发出相应的指令进行动作。
2.2 巷道主机设计
巷道主机是实现电控液压支架在线远程操作的核心部件。巷道主机是一台工业型计算机, 主要由主板、显示器、外围电路、接口、存储器、外设设备组成及带有本安型隔离器。系统采用AC90 V~AC250 V电源供电, 为了保证电路的可靠性, 采用DC5 V~DC12 V本安电源模块对隔离电路和安全栅供电, 显示器与主板则采用DC12 V开关电源供电。控制计算机的主板通过隔离器型本安接口连接的鼠标键盘等外设设备相连, 实现液晶显示器的人机交互。外存采用大容量硬盘, 用来存放和接收数据及安装监控软件和存放系统。
2.3 网络传输设计
高质量的通信网络是综采液压支架实时在线监控的前提条件, 由于井下工作环境恶劣, 电磁干扰非常强烈, 信号传输的可靠性需要得到保证。现场总线技术无法满足数据传输稳定性和高速性的要求, 采用工业以太网技术。在井下一般采用10/100 Mbit/s的网络与主机网络连接, 通过以太网传输可实现数据高速实时传递。在传输距离较短时可以采用总线技术进行通讯, 例如工作面主机同液压支架及有关配套设备采用CAN总线通讯[3]。支架控制器之间采用双工串行通讯, 信息发送方式平衡稳定, 接收采取差分方式, 使得网络具备较强的抗电磁波干扰能力。串行总线的优点是实现点对点通信, 保证信号传输的可靠性, 但是由于电压的限制, 传递距离较短, 通常只在12 m范围内有效。通过制定有关控制字与帧的格式保证通信性能可靠, 通常为与煤矿井下环境适应, 会在液压支架电控系统中的控制器的全局运用CAN总线, 其具有完善的总线仲裁和错误检测等功能, 与井下应用层的通信协议相匹配。
3 电液控制的应用
主机的操作系统是PC104环境下的Linux操作系统Red Hat9.0。监控软件运用Linux系统下GTK+工具开发的用户界面, 通过读取数据库的信息并在前台显示, 能读取缓冲文件后台数据, 实现前后台分工并行操作。显示器监控软件能显示采煤机的实时位置、支架位置及支架的工作状态等, 可以通过设定的状态与液压支架的现有状态对比, 查看液压支架工作状态是否正常。软件运用双色LED灯模拟形式将自动补压、自动推溜、自动移位情 (如自动升、自动降、自动移动等) 、网络通信等显示出来, 同时将错误详细信息显示在状态栏中[4], 实现地面下液压支架作业状态实施监控。
4 结语
随着科学技术发展, 煤炭开采的技术取得了飞速发展。液压支架的控制逐渐由传统手动控制向新的智能化电液控制转变。主要介绍了液压支架电液控制系统组成及基本的硬件电路设计, 主要包括支架控制器设计、采煤机位置信息监测、网络系统设计等, 对控制系统中硬件电路的设计进行简单说明, 对煤矿工人普及液压支架电液控制的基本知识具有重要的参考价值。
参考文献
[1]伍小杰, 程尧, 崔建民, 等.液压支架电液控制系统设计[J].煤炭科学技术, 2011, 39 (4) :106-109.
[2]佀金玲, 宋建涛, 王丽英.液压支架计算机控制系统的设计与实现[J].煤矿机械, 2014 (10) :252-253.
[3]曾实现, 薛蕊.基于CAN总线技术的液压支架控制系统设计[J].煤矿机械, 2015 (5) :245-248.
支架设计与施工控制 篇8
盖梁, 也称帽梁, 一般设于墩柱顶部, 是钢筋混凝土简支梁桥中的下部结构主要受力构件。墩柱顶盖梁, 如采用现浇施工, 其施工质量, 不仅受控于混凝土配合比、浇灌方法, 且与采用的支架紧密相关。只有选择了坚实的支架, 使模板牢固、可靠, 拼缝严密、接口顺直, 能抵抗混凝土自重和施工荷载, 操作人员能安全地进行各种施工作业, 才能确保施工质量和安全, 杜绝模板漏浆、胀模等质量通病, 杜绝模板支撑倒塌等安全事故。
墩柱顶盖梁现浇施工的支架型式, 主要有自落地支架式、抱箍挑架式和埋设托架式等。自落地支架, 即在盖梁下部的地面上立支柱, 搭成落地满堂支架, 然后在支架上铺设模板, 如抱箍挑架式, 即在盖梁下的墩柱上套钢板箍, 拧紧套箍的拼接螺栓, 然后利用套箍搭设支架并铺设模板。
埋设托架式, 即墩柱上预留水平孔, 待墩柱混凝土拆模并有一定的强度后, 向预留孔中穿人钢锭, 然后利用钢锭两端悬臂部分搭设支架并铺设模板。
2 各种支架的计算要点
支架设计时, 计算承受的荷载包括:模板自重、新浇筑钢筋混凝土重量、施工人员和运输工具重量、倾倒和振捣混凝土产生的荷载及支架自重等。
2.1 纵横粱的设计计算
各种支架中, 模板下、支架顶的纵横梁的设计计算大同小异, 一般可将之当作简支梁计算。设计计算时, 先初选构件类型 (如方木、槽钢或工字钢等) , 再根据最大弯矩或最大剪力的数据, 选择构件型号及截面, 验算构件的挠度、弯曲强度和抗剪强度。
2.2 自落地支柱的计算
自落地支柱可当作两端简支的轴心受压构件计算, 先初选构件类型 (如钢管、型钢或门式架等) , 再根据最大轴力的数据, 按计算值选择构件型号及截面, 最后验算抗压稳定性和水平联系杆的竖向间距 (即水平联系杆的道数) , 并按构造要求设计扫地杆、剪刀撑、抛撑和缆风绳等。如盖梁离地面高度较大, 所在地区基本风力较大, 则应考虑风荷载, 并核算选择抛撑和缆风绳。
2.3 抱箍的计算
抱箍所能承受的荷载可由抱箍与墩柱之问的摩擦力平衡, 其摩擦系数μ由墩柱面的平整度和粗糙程度而定, 一般可取为μ=0.3-0.5。设计时应选择拧紧螺栓的数量, 并验算其抗剪强度, 同时应验算抱箍钢板的局部抗剪强度和抗挤压强度。
2.4 托架钢锭的计算
预埋托架的设计, 除选择计算纵横梁外, 还应对埋设的钢锭的规格和截面积进行计算, 核实其最大弯、剪力和支座处挠度。支架型式的选用, 应结合现场设备及施工条件与盖梁的高度, 还应保证现浇盖梁的施工质量和操作安全。
3 支架型式的选用条件
支架型式的选用, 应结合现场设备及施工条件与盖梁的高度, 还应考虑经济成本尽量能就地取材, 并应保证现浇盖梁的施工质量和操作安全。
自落地支柱可采用钢管、型钢或门式架等, 根据施工设备状况及荷载经计算选用;无论采用何种支架, 施工时都应按计算挠度值设预拱度, 并应搭设足够宽度的操作面 (一般每边不小于1m) 和周边护栏 (高度不小于1, 2m) ;各种支架的护栏边, 都应满挂密目安全网, 以防止高空坠落。
4 各型支架的优缺点及改进措施
4.1 各支架优缺点
4.1.1 自落地支架式结构简单, 但在荷载
作用下支架变形较大, 耗用材料数量较多, 文明施工管理工作量较大。
4.1.2 采用抱箍挑架式, 在盖梁施工中下
部仍可通行, 不占地面工作面, 便于管理, 但抱箍挑梁中钢箍与墩柱之间的摩擦系数的取值难以掌握, 依墩柱表面的平整度或粗糙度而异, 施工时易发生抱箍滑脱事故, 支架能承受的荷载不高。
4.1.3 埋设托架式虽然下部可通行, 不占
用地面工作面, 易于文明施工管理, 能承受荷载较大, 支架在荷载作用下变形较小, 但在埋设钢锭和施工受载时, 墩柱混凝土需具备一定强度, 施工后在墩柱中留下小孔, 影响墩柱外观, 施工后宜用微膨胀混凝土填塞小孔及墩柱表面处理工作。
4.2 各种支架的改进
为提高自落地支架的承受荷载, 而减少变形或沉降, 可利用万能杆件拼装成桁式支架。桁式支架可设计为满堂式, 也可设计为柱梁式。
对于在河岸上现浇盖梁, 如土质条件较差, 做适当压实处理并经采取措施后, 也可采用自落地支架。如在地面上先铺木板或槽钢, 或浇筑混凝土地板, 以增大地基受压面积。
对于水上现浇盖梁, 由于桩基、系梁及墩柱施工时, 已搭设了水上操作平台, 因此可利用在该操作平台上直接搭满堂支架。但必须验算操作平台的稳定性和沉降量, 慎重采用。
一般简支梁桥中, 在桩基与墩柱间都设计有水平系梁, 因而在水上与土质条件差的地面上, 如盖梁与系梁的高差不大, 可利用系梁作为受力底座, 在系梁面上搭设落地支架。但系梁的强度必须经过计算, 必要时加大系梁截面或加配钢筋。
在使用抱箍挑架式时, 为预防施工荷载过大造成钢板箍滑脱, 宜采用高强度螺栓和双螺母拧紧抱箍, 也可以采用两层抱箍互相支撑的方法, 或在抱箍底部预埋钢筋, 以加强支撑。但预埋的钢筋在使用后应割, 做好墩柱外观处理。
如施工荷载不大, 可在墩柱中埋设型钢, 利用埋设的型钢搭设支托架。对于埋设托架式, 也可将埋设钢锭与工字钢改为埋设牛腿, 再在牛腿上搭设支架并铺设模板。
结束语
在施工实施中, 各类型支架按实地情况经常选用, 保证工程质量及支架的设置经验上, 虽获益匪浅, 但当支架选定后, 对一些重点的处理尤应重视。如自落式支架落于地面上的地基整平、夯实、扩大承力面, 落于构筑物上对构筑物的核实补强;抱箍、托架式施工完毕后对墩柱外观的处理等。
支架设计与施工控制 篇9
九江大桥扩建工程为佛开高速公路谢边—三堡段改扩建工程的先行工程,其北岸引桥(40+4×50)m跨刚构—连续组合箱梁位于15号墩与20号墩之间,总长240 m,共分为5个施工段,其每个施工段长度依次为(50+50+50+50+40)m。其中第一,第二施工段位于岸上,第三施工段跨越岸上及水中(西江),第四,第五施工段位于水中。箱梁梁体采用C50混凝土,梁高3.0 m,单箱双室斜腹板断面,顶板宽20.15 m,箱梁底宽11.5 m,两侧悬臂翼缘板宽3.7 m,腹板斜率为1∶4;50 m施工段的混凝土数量为762.5 m3,40 m施工段的混凝土数量为610 m3。
2 箱梁现浇支架设计与施工
2.1 钢管支架的设计
2.1.1 设计要点
支架设计时尽量减少水中钢管桩的振设,利用桥墩承台作支承,在18号,19号墩承台上设置V形支撑架(钢管斜柱),钢管柱在承台上采用12条直径28 mm的螺栓进行锚固,底部3 m范围内浇筑混凝土,横向斜柱采用直径120 cm的钢管;纵向斜柱为直径82 cm的钢管。第三施工段部分落在岸上,部分位于水中,靠17号墩的旁边有一九江酒厂的水池,钢管桩的布置受到一定的限制。因水深的限制,靠河堤的钢管桩振设困难,经过多次的试算,采用在18号墩承台设置V形支撑、岸上布设两排钢管桩的方案,见图1。第四施工段支架采用在18号,19号墩承台上设置V形支撑,跨中位置设置一排钢管桩(柱),施工支架见图2;因跨中的钢管桩受力较大,基础采用4根直径63 cm的钢管桩群桩基础,桩顶设置承台,承台尺寸2.9 m×2.9 m×0.6 m,承台上预埋钢板焊接钢管柱。第五施工段为最后一段箱梁的施工,20号墩不再设V形支撑,在河床上直接振设3排钢管桩,每排钢管桩5根,20号墩承台上立两根直径120 cm、壁厚1 cm的钢管柱,施工支架的布设见图3。
2.1.2 结构计算
1)V形支撑架。V形支撑架采用Midas计算软件建模计算钢管柱的受力情况及锚栓的抗剪,见图4。计算结果:直径82 cm的钢管,以⑤号杆件为计算对象,轴力为1 234 kN,弯矩为37.4 kN·m。直径120 cm的钢管,以⑥号杆件为计算对象,轴力为1 309.8 kN,弯矩为12.3 kN·m。经验算,其强度及稳定性均满足要求。
2)承台。承台正截面承载力计算,按CECS 88∶97钢筋混凝土承台设计规程中公式γ0M≤0.9fyAsh0计算。承台受冲切承载力,分别按以下两公式计算。对桩数不少于4根的承台可按下列公式受冲切承载力:γ0F1≤2[αx(by+ay)+αy(bx+ax)]fth0。矩形承台受角桩冲切按下式验算:
3)钢管桩(柱):钢管桩入土深度计算及钢管柱稳定性验算。钢管桩入土深度按公式P=(U∑liqik+qrA)/γ计算。
4)钢筋混凝土桩:包括桩长计算及配筋计算。
5)贝雷梁及工字钢:均进行强度、刚度及稳定性验算。
2.2 钢管支架的施工
2.2.1 钢管桩(柱)的振设、安装
1)钢筋混凝土桩施工:采用6 t冲机成孔,清孔后下放钢筋笼,二次清孔后灌注水下混凝土,在桩顶接长钢管柱。2)V形钢管支撑架施工:在18号,19号墩承台上设立V形支撑架,先在承台上钻孔植筋,然后,根据锚筋位置在钢板上放样割孔进行钢板的安装,再在钢板上焊接V形钢管架,V形钢管架先在岸上整体焊接好再吊装就位,接着灌注底部3 m混凝土。3)钢管桩施工:根据设计要求,第四施工段的群桩基础采用ϕ63 cm的钢管桩,第三施工段的钢管桩采用ϕ82 cm的钢管、钢管柱采用ϕ120 cm的钢管,第五施工段的钢管桩(柱)采用ϕ120 cm的钢管。钢管桩(柱)采用单面满焊,加焊钢板增加其稳定性,焊接钢板规格为10 mm×20 mm×8 mm,钢板宽度总和为1/4钢管桩周长,在焊接过程中不能出现十字焊缝。4)承台施工:钢管桩群桩基础振设完毕,抄平桩顶,在钢管桩上焊接牛腿、安装底模,按设计要求绑扎钢筋,并浇筑混凝土,承台面上预埋钢板以固定钢管柱。
2.2.2 承重梁及贝雷纵梁安装
钢管桩振设完成或钢管柱安装完成后,在管顶端平管顶处采用工槽钢焊接十字撑,并利用10 mm厚的钢板进行封口,然后再横向铺设Ⅰ56a工字钢作承重梁,工字钢必须与钢管桩顶面钢板焊接在一起。横向工字钢安装完成后,吊装纵向贝雷梁,贝雷梁先分组、分段在地面上拼装好(分段长度为15 m),再进行吊装,分段接口设在钢管桩上横梁处。
2.2.3 铺设分配梁及方木
贝雷梁架设完成后铺设工字钢分配梁,考虑到顺桥向贝雷间距、箱梁尺寸及现有工字钢长度,工字钢采用两条12 m错位搭接、间距90 cm,工字钢与贝雷用骑马螺栓固定牢靠。工字钢布设完成后,根据测量放样点顺桥向铺设方木(10 cm×12 cm)及底模、侧模。
3 结语
九江大桥连续箱梁钢管架支架方案的采用实现了支架方案一次成型的目的,克服了钢管桩贝雷支架在搭设过程中往往都会遇到受实际地形地质的影响而需不断修改的烦恼。使用“V”形钢管支撑架不需考虑地形地质的条件,并为以后箱梁施工积累了经验。“V”形钢管架采用在岸上焊接既有助于保证焊缝的焊接质量又有助于外观检查,同时又缩短了支架搭设时间。另外支架搭设属于高空作业,作业条件存在着一定的危险性,在岸上先整体焊接好再吊装,从一定程度上降低了工人作业的危险性,保证了安全生产的目的。九江大桥采用本支架方案大大加快了引桥的施工,同时为保证工期的实现奠定了基础。
摘要：结合九江大桥扩建工程施工实例,就连续箱梁现浇支架设计与施工中钢管支架的设计要求、结构计算及施工作了详细介绍,实践证明:九江大桥采用V形钢管支撑架大大加快了引桥的施工,同时为保证工期的实现奠定了基础。
关键词：连续箱梁,钢管支架,设计,施工
参考文献
[1]JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].
[2]CECS 88∶97,钢筋混凝土承台设计规程[S].
[3]JTJ 024-85,公路桥涵地基与基础设计规范[S].
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