畢業(yè)設(shè)計（論文）客運(yùn)專線現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計及施工

1、客運(yùn)專線現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計及施工passenger line cast- in- place box beam design and construction of supporting frame 完成日期 年 月 日摘 要根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，依據(jù)現(xiàn)行鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范,綜合考慮橋位的地質(zhì)、地形條件，經(jīng)初選后提出了箱梁梁柱式支架現(xiàn)澆的方案。本梁柱式支架采用鋼管柱為支柱，貝雷梁作為主要的承重梁。方案比選后，進(jìn)行了地基處理、支架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)細(xì)部尺寸擬定、施工荷載及箱梁自重的計算。然后通過midas建立模型，對模型進(jìn)行有限元分析，驗算橫梁的應(yīng)力、撓度，貝雷梁的應(yīng)力，貝雷梁弦桿及腹桿的穩(wěn)定性，鋼管柱的承載力及

2、穩(wěn)定性。經(jīng)分析及驗算表明該設(shè)計計算方法正確，內(nèi)力分布合理，符合設(shè)計任務(wù)的要求。施工過程應(yīng)考慮現(xiàn)場的實際條件，依次進(jìn)行地基處理、鋼管柱的施工、砂筒的安放、貝雷梁的安放及模板的安裝。待澆筑完畢混凝土達(dá)到強(qiáng)度后再利用砂筒落架法落架。關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線 箱梁 梁柱式支架 midas 支架施工abstractaccording to the design task, as required by the existing railway bridge design specifications, considering the bridge site's geology, topography,

3、the primary beam after the box-style frame made cast the program. the beam-type frame with steel tube column as the pillar, as the main load-bearing beams bailey beam. program than after the election, carried out ground treatment, size of the development support structure structural details, constru

4、ction loads and the calculation of box weight. then through the midas modeling, finite element analysis of the model, checking the beam stress, deflection, the stress beam bailey, bailey chord and web member beam stability, and stability of the bearing capacity of steel columns. the analysis and che

5、cking that the correct calculation method, the internal force distribution is reasonable, consistent with the design tasks.construction process should take into account the actual conditions of the scene, followed by the foundation treatment, construction of steel columns, placed sand barrel, bailey

6、 placed the beam and the installation of the template. strength of concrete to be poured after completion of sand off the rack tube off the shelf method.keywords: passenger line cast- in- place box beam beam-type frame midas frame construction目 錄第1章 緒論11.1國內(nèi)外梁橋的發(fā)展情況11.2梁橋上部結(jié)構(gòu)的施工方法介紹21.2.1有支架就地澆筑21.2

7、.2逐孔施工法31.2.3懸臂施工法41.2.4頂推施工法51.3有支架就地澆筑支架施工工藝61.4畢業(yè)設(shè)計介紹71.4.1畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容71.4.2課題研究的意義7第2章 貝雷梁支架設(shè)計82.1地基處理82.2支架結(jié)構(gòu)形式及截面類型82.3支架的設(shè)計與計算82.3.1支架的總體布置82.3.2荷載計算82.3.3貝雷梁有限元分析102.3.4 midas有限元軟件計算結(jié)果分析112.4砂筒的驗算17第3章 鋼管貝雷梁支架的施工193.1鋼管柱的施工193.2砂箱的安放203.3工字鋼橫梁的安放213.4貝雷梁的安放213.5貝雷梁的加固223.6 分配梁的搭設(shè)223.7 支架預(yù)壓223.8模板

8、安裝223.9支架的拆除233.10臨時支架施工過程中應(yīng)注意的問題253.11臨時支架施工的要求253.12小結(jié)26第4章 結(jié)束語274.1完成情況274.1.1畢業(yè)設(shè)計中的收獲274.1.2 設(shè)計不足274.2 體會感悟27參考文獻(xiàn)29致謝30附錄31第1章 緒 論1.1國內(nèi)外梁橋的發(fā)展情況橋梁是供鐵路、道路、渠道、管線、行人等跨越河流、海灣、湖泊、山谷、低地或其他交通線路時的基本工具。橋梁的三大基本體系分別為梁、拱、索。梁橋又可分為簡支梁橋、懸臂梁橋和連續(xù)梁橋。就全世界著眼，梁橋的建設(shè)已有了悠久的歷史，木橋早在兩千多年前就有使用，這就是最簡單的木梁橋，例如，在巴比倫曾在幼發(fā)拉底河上建造石墩

9、和木梁，我國在東周之后的史書及文獻(xiàn)上，都有木橋的記載；戰(zhàn)國時期，單跨和多跨的木、石梁橋已普遍在黃河流域及其他地區(qū)建造。坐落在咸陽故城附近的渭水三橋，在古代是很有名的。隋唐之后石材建造的梁橋、板梁橋一時成為橋梁的主調(diào)。19世紀(jì)20年代至19世紀(jì)末，隨著鐵路的出現(xiàn)和發(fā)展，由于列車的荷載明顯增大，并且動力效應(yīng)明顯，給橋梁的結(jié)構(gòu)提出更新、更高的要求。為了滿足鐵路荷載的要求，首先橋材方面，原來的木料石料逐漸被剛才所替代；橋式上也以梁橋為主。同時這一時期橋梁的基礎(chǔ)也得到改進(jìn)，使得橋梁跨度越來越大。預(yù)應(yīng)力混凝土最早在20世紀(jì)30年代被用于橋梁的建造。隨著人類對預(yù)應(yīng)力混凝土性能和張拉方法及錨固工藝的深入研究，

10、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁、連續(xù)梁。鋼構(gòu)梁等被迅速的應(yīng)用到橋梁的建設(shè)。現(xiàn)在橋式的劃分已不是很明顯，現(xiàn)在各式各樣的組合體系橋梁已成為橋梁的主體。比如：有梁拱組合成的系桿拱橋、梁索組合成的斜拉橋等，另外還有鋼管混凝土拱橋（如圖1-1）。圖1-1中承式鋼管混凝土橋現(xiàn)在再介紹一下我國近年梁橋的發(fā)展情況，近年我國的橋梁發(fā)展迅速。70年代后期，是我國橋梁技術(shù)迅速崛起的時期，近年來我國修建了許多簡支t型梁橋，如今t型梁已很少采用普通鋼筋混凝土梁，都是采用預(yù)制拼裝后張法預(yù)應(yīng)力混凝土t形梁。預(yù)應(yīng)力體系采用鋼絞線群錨，在工地預(yù)制，吊裝架設(shè)。其發(fā)展趨勢為：采用高強(qiáng)、低松弛鋼絞線群錨：混凝土標(biāo)號4060號。圖1-2連續(xù)箱梁橋

11、施工70年代我國開始修建連續(xù)箱梁橋(如圖1-2)，到目前為止我國已建成了多座連續(xù)箱梁橋，如一聯(lián)長度1340m的錢塘江第二大橋和跨高集海峽、全長2070m的廈門大橋等。連續(xù)箱梁橋的施工方法多種多樣，只能因時因地，根據(jù)安全經(jīng)濟(jì)、保證質(zhì)量、降低造價、縮短工期等方面因素綜合考慮選擇。一般常用的方法有：立支架就地現(xiàn)澆、預(yù)制拼裝（可以整孔、分段串聯(lián)）、懸臂澆筑、頂推、用滑模逐跨現(xiàn)澆施工等。預(yù)應(yīng)力鋼束采用鋼絞線，可以分段或連續(xù)配束，一般采用大噸位群錨。為了減輕箱梁自重，可以采用體外預(yù)應(yīng)力鋼束。連續(xù)剛構(gòu)橋也是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋之一，一般采用變截面箱梁。近年來，我國修建了幾座著名的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，如武

12、漢長江大橋、廣東洛溪大橋、湖北黃石長江大橋、廣東虎門大橋副航道橋、 為目前世界同類橋中最大跨徑。我國的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，幾乎都采用懸臂澆筑法施工。一般采用5060號高標(biāo)號混凝土和大噸位預(yù)應(yīng)力鋼束?，F(xiàn)在，有人正準(zhǔn)備設(shè)計300m左右跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，在我看來，若能采用輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土材料，其跨徑有望達(dá)300m左右。由于連續(xù)剛構(gòu)跨徑加大，自重隨著加大，恒載比例已高達(dá)90以上，故片面增大跨徑，已無實際意義。此時應(yīng)考慮選擇斜拉橋或別的橋型。1.2梁橋上部結(jié)構(gòu)的施工方法介紹預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋因其跨越能力大、施工方法靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)剛度大、抗地震能力強(qiáng)、通車平順性好以及造型美觀等特點，被

13、世界各地廣泛應(yīng)用。其上部結(jié)構(gòu)的施工方法最常見的主要包括：有支架就地澆筑、逐孔施工法、懸臂施工法、頂推施工法。1.2.1有支架就地澆筑有支架就地澆筑施工就是在連續(xù)梁橋的一聯(lián)各跨全部設(shè)置支架，在一聯(lián)橋施工完成后，各跨同時卸落支架，一次形成設(shè)計要求的一聯(lián)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。支架就地澆筑施工需采用一聯(lián)同時搭設(shè)支架，按照一定的程序一次完成澆筑工作，待張拉預(yù)應(yīng)力筋、壓漿后移架。小跨徑板梁橋一般采用從一端向另一端澆筑的施工順序，先梁身，后支點依次進(jìn)行，大跨徑橋通常采用箱形截面，施工時常分段進(jìn)行。一種是水平分層施工方法，即先澆筑底板，待達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行腹板施工，最后澆筑頂板。另一種是分段施工法，根據(jù)施工能力每隔20

14、45m設(shè)置連接縫，連接縫一般設(shè)在彎矩較小的區(qū)域，接縫長1m左右，待各段混凝土澆筑完成后，最后在接縫處施工合龍。有支架就地澆筑優(yōu)點：在施工過程中不會產(chǎn)生體系轉(zhuǎn)換，不產(chǎn)生恒載徐變二次矩。支架澆筑的優(yōu)點是橋梁整體性較好，施工簡便可靠，不需大型起吊設(shè)備，并可采用強(qiáng)大預(yù)應(yīng)力體系，大大方便了施工。但就像通常所說的優(yōu)點和缺點是同時存在的，支架施工也存在缺點：其需要的支架和模板數(shù)量多，因此導(dǎo)致費(fèi)用昂貴，并且要求有一定的場地，同時會使通航受到一定影響，由于澆筑后不能采用快速養(yǎng)護(hù)如蒸汽養(yǎng)護(hù)，會導(dǎo)致工期很長。近年來隨著大量標(biāo)準(zhǔn)鋼制腳手架的采用，支架施工多用于建造彎橋、寬橋、斜交橋等長達(dá)跨復(fù)雜橋梁。1.2.2逐孔施工

15、法圖1-3梁橋逐孔施工法逐孔施工方法是中下跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋較常采用的一種施工方法，逐孔施工時不再在一聯(lián)各跨內(nèi)同時施工，而是用一套設(shè)備，從橋梁一端逐孔施工，也可以是預(yù)制梁的逐孔架設(shè)施工，即簡支變連續(xù)或懸臂變連續(xù)。(如圖1-3)逐孔施工法從施工技術(shù)方面有三種類型：(1) 采用臨時支承組拼預(yù)制節(jié)段逐孔施工：它是將每一橋跨分成若干節(jié)段預(yù)制完成后在臨時支承上逐孔組拼施工。(2) 使用移動支架逐孔現(xiàn)澆施工；此法亦稱移動模梁法，它是在可移動的支架、模板上完成一孔橋梁的全部工序。由于此法是在橋位亡現(xiàn)澆施工，可免去大型運(yùn)輸和吊裝設(shè)備。橋梁整體性好；同時它還具有在橋梁預(yù)制廠生產(chǎn)的特點，可提高機(jī)械設(shè)備的利用

16、率和生產(chǎn)效率。(3) 采用整孔吊裝或分段吊裝逐孔施工： 這種施工方法是早期連續(xù)梁橋采用逐孔施工的惟一方法，可用于混凝土連續(xù)梁和鋼連續(xù)梁橋的施工。采用逐孔施工的主要特點：優(yōu)點： (1) 不需要設(shè)置地面支架，因此不影響通航和橋下交通，提高施工安全性、可靠性； (2) 因其有良好的施工環(huán)，使施工質(zhì)量得到保障，一套模架可多次周轉(zhuǎn)使用，具有在預(yù)制場生產(chǎn)的優(yōu)點； (3) 機(jī)械化、自動化程度高，節(jié)省勞力，降低勞動強(qiáng)度，上下部結(jié)構(gòu)可以平行作業(yè)，縮短工期； (4) 通常每一施工梁段的的長度取用一孔梁長，接頭位置一般可選在橋梁受力較小的部位； (5) 宜在橋梁跨徑小于50m的多跨長橋上使用；缺點：移動模架設(shè)備投資

17、大，施工準(zhǔn)備和操作都較復(fù)雜。1.2.3懸臂施工法懸臂施工方法就是從已建橋墩開始，對稱逐段地沿橋跨方向向兩邊延伸施工，并通過預(yù)應(yīng)力筋的張拉將新建節(jié)段與已有節(jié)段集成整體。(如圖1-4)由于懸臂施工過程中不需要搭設(shè)支架，為了使其能承受施工荷載產(chǎn)生的不平衡彎矩，需首先將墩和梁臨時固結(jié)，施工時先形成兩端帶懸臂的t形鋼架，待合龍后才成為連續(xù)梁，因此施工過程中存在體系轉(zhuǎn)換。懸臂施工包括懸臂拼裝和懸臂現(xiàn)澆，有時也會兩者結(jié)合起來，同時使用。圖1-4懸臂現(xiàn)澆施工懸臂施工主要有主跨連續(xù)懸臂施工、t構(gòu)-單懸臂-連續(xù)施工、t構(gòu)-雙懸臂-連續(xù)施工三種施工工序。講到懸臂施工，就必須說現(xiàn)澆懸臂施工的關(guān)鍵設(shè)備掛籃。掛籃的主要功

18、能是支撐模板，承受新澆混凝土重量。目前掛籃的形式很多，可分別按使用材料、按受理原理、抗傾覆平衡方式、移動方式等，分為不同的類型。懸臂澆筑施工優(yōu)點明顯：機(jī)具少，免去了設(shè)置支架，不須占有很大預(yù)制場地；可以很方便地跨越深谷，逐段澆筑易于調(diào)整和控制梁段位置，提高了施工精度；主要作業(yè)區(qū)被掛籃保護(hù)在其內(nèi)，因此可不受惡劣環(huán)境的影響，大大的提高了施工效率。但也有缺點：由于要達(dá)到混凝土強(qiáng)度，因此施工周期長，并且混凝土的收縮、徐變對預(yù)應(yīng)力影響也較大。懸臂拼裝優(yōu)點：施工周期較現(xiàn)澆周期短，梁體塑性變形小，減少由此產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。缺點：預(yù)制塊件時需占用較大測場地，在拼裝施工時也需要大型的運(yùn)輸和起吊設(shè)備。1.2.4頂推

19、施工法頂推施工法是在沿橋軸方向的臺后設(shè)置預(yù)制場地，分節(jié)段預(yù)制梁體，并用縱向預(yù)應(yīng)力筋將預(yù)制節(jié)段與已完成的梁段聯(lián)成整體，然后通過水平千斤頂施力，將梁體向前頂推出預(yù)制場地，之后繼續(xù)在預(yù)制場地進(jìn)行下一節(jié)段梁的預(yù)制，以此類推，直到全橋完成為止。(如圖1-5)圖1-5 頂推法施工頂推的方法很多，按照頂推的實力方法分為單點頂推和多點頂推；按按頂推方向分為單向頂推和雙向頂推；按支撐體系分為臨時滑動支承和使用與永久支承兼用的滑動支承。頂推施工法的特點： (1) 頂推法可以使用簡單的設(shè)備建造長大橋梁，施工費(fèi)用低，施工平穩(wěn)無噪聲，可在水深、山谷和高橋墩上采用，也可在曲率相同的彎橋和坡橋上采用； (2) 主梁分段預(yù)制

20、，連續(xù)作業(yè)，結(jié)構(gòu)整體性好；由于不需要大型起重設(shè)備，所以施工節(jié)段的長度一般可取用10m-20m; (3) 橋梁節(jié)段固定在一個場地預(yù)制，便于施工管理改善施工條件，避免高空作業(yè)。同時，模板、設(shè)備可多次周轉(zhuǎn)使用，在正常情況下，節(jié)段的預(yù)制周期7d-10d. (4) 頂推施工時，梁的受力狀態(tài)變化很大，施工階段的梁的受力狀態(tài)與運(yùn)營時期的受力狀態(tài)差別較大，因此在梁截面設(shè)計和布索時要同時滿足施工與運(yùn)營的要求，由此而造成的用鋼量較高；在施工時也可采取加設(shè)臨時墩，設(shè)置前導(dǎo)梁和其他措施，用以減少施工內(nèi)力； (5) 頂推法宜在等截面梁上使用，當(dāng)橋梁跨徑較大時，選用等截面梁會造成材料用量的不經(jīng)濟(jì)，也增加施工難度，因此以中

21、等跨徑的橋梁為宜，橋梁的總長也以500m-600m為宜。除上述四種常用的施工方法外，還有轉(zhuǎn)體施工法、橫移施工法、提升與浮運(yùn)施工法，在此不再做詳細(xì)介紹。1.3有支架就地澆筑支架施工工藝就地澆筑首先應(yīng)設(shè)計好支架，支架按其構(gòu)造分為支柱式、梁式和梁柱式三種。對于陸地或不通航的河道，或橋墩不高的小跨徑連續(xù)梁可采用支柱式支架（見下圖1-6 a、b）；有通航要求的中小跨徑橋梁可采用梁式支架（見下圖1-6 c、d）；跨徑小于10m時可采用梁柱式支架，使梁支承在支架或臨時墩上形成多跨連續(xù)支架（見下圖1-6 e、f）。（a）（b）（d）（c）圖1-6 梁橋的支架構(gòu)造 （e） （f）支架雖為臨時結(jié)構(gòu)，必須有足夠的強(qiáng)

22、度和剛度，在保證支架基礎(chǔ)可靠的同時，構(gòu)件結(jié)合要緊密，并要有足夠的縱、橫、斜的連接桿件，使支架結(jié)構(gòu)成為一個整體。設(shè)計時要考慮到支架在受荷后有變形和撓度，因此在安裝前要進(jìn)行計算，設(shè)置預(yù)拱度，使結(jié)構(gòu)的外形尺寸和標(biāo)高符合設(shè)計要求，另外，支架上要設(shè)置落架設(shè)備，落架時要對稱、均勻，不應(yīng)使主梁發(fā)生局部受力狀態(tài)。1.4畢業(yè)設(shè)計介紹1.4.1畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容在本畢業(yè)設(shè)計中，將要講述客專箱梁現(xiàn)澆支架的設(shè)計：(1) 要假定地質(zhì)情況，然后進(jìn)行地基處理；(2) 本文中采用梁柱式支架，對支架的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計。(3) 然后設(shè)置落架設(shè)備，及貝雷梁。其中模型的建立要借助邁達(dá)斯，施工圖及設(shè)計圖的繪制需要借助于autocad。1.

23、4.2課題研究的意義在施工中經(jīng)常用到的臨時性結(jié)構(gòu)由于受施工條件、受力形式及用途等各方面因素的影響，有時難以達(dá)到理論上的最優(yōu)，發(fā)揮其應(yīng)有的效應(yīng)。但應(yīng)把它們設(shè)計的更加合理，或者說是近優(yōu)。對于工程結(jié)構(gòu)來說，只有受力合理才能充分發(fā)揮材料的作用。因此如何設(shè)計研究臨時結(jié)構(gòu)對橋梁工程的順利安全高質(zhì)量的完成具有重要的意義。通過該畢業(yè)設(shè)計了解箱梁現(xiàn)澆的施工方法，掌握支架現(xiàn)澆施工技術(shù)，掌握支架現(xiàn)澆各工序，熟悉施工圖的設(shè)計和計算分析方法。第2章 貝雷梁支架設(shè)計2.1地基處理該地段為中密粉砂土，其基本承載力約 為110kpa，此類土的工程特點為強(qiáng)度低，密度不高，中等壓縮性，承載能力低。由于存在不良地質(zhì)狀況，簡支箱梁的

24、施工難度大，為了達(dá)到安全施工的要求，必須對該地段地基進(jìn)行處理，以提高地基承載力，現(xiàn)對地基采取以下處理措施：(1) 對表面進(jìn)行灰土換填，換填厚度為150cm，灰土分層厚度為30cm，分層碾壓，壓實度達(dá)到235kpa；(2) 處理完后，在支架范圍內(nèi)填筑0.6m碎石土，也是每層30cm，進(jìn)行分層碾壓，以滿足承載力要求，同時預(yù)留1.0% 的橫向排水坡；(3) 為避免地基遇水浸泡導(dǎo)致承載力降低，表層采用20cm混凝土進(jìn)行封面處理。(4) 用c50混凝土做成2m×1.54m的條形基礎(chǔ)。2.2支架結(jié)構(gòu)形式及截面類型該工程采用凈跨度為24m的貝雷梁為臨時施工橋梁，橋?qū)挒?4m。橋梁主要構(gòu)件自上而下主

25、要為橫梁、貝雷梁、橫梁、支撐鋼柱。橫橋向主要受力構(gòu)件為橫梁，縱橋向主要受力構(gòu)件為貝雷梁。2.3支架的設(shè)計與計算2.3.1支架的總體布置貝雷支架下部采用600mm鋼管作為支撐立柱，支架的傳力途徑為：荷載傳給模板- 分配梁- u型螺栓- 貝雷片縱梁- 工字鋼橫梁- 鋼管立柱- 混凝土基礎(chǔ)- 處理后的地基。貝雷梁柱式支架的總體布置見下圖2-1、（詳細(xì)參數(shù)見附圖2）。2.3.2荷載計算豎向荷載主要包括梁段混凝土自重、鋼結(jié)構(gòu)(橫梁、貝雷梁)自重、臨時施工荷載圖2-3箱梁截面 單位(mm) (設(shè)備圖2-1貝雷支架總體縱向布置及人工荷載、混凝土澆筑沖擊及振搗荷載)。箱梁截面圖如下圖2-2所示：(1)梁體自重

26、：翼緣板荷載：(0.25+0.62)/2×25=10.875kn/m2腹板荷載：25×2.4=60 kn/m2箱室荷載：(0.7+0.6) ×25=32.5 kn/m2(2)外模自重：模板采用5mm厚的鋼板外模自重：0.005 ×78.5=0.3925 kn/m2 (3)內(nèi)模及液壓系統(tǒng)荷載：2 kn/m2(4)設(shè)備及人工荷載：2.5 kn/m2(5)振搗荷載：2 kn/m2貝雷支架橫橋向布置圖見下圖2-3：圖2-3貝雷支架橫橋向布置圖將面荷載轉(zhuǎn)換為線荷載：(1)梁體自重：翼緣板荷載：10.875×0.4=4.35 kn/m腹板荷載：60

27、5;0.4=24 kn/m箱室荷載：32.5×0.4=13 kn/m(2)外模自重：0.3925×0.4=0.157 kn/m(3)內(nèi)模及液壓系統(tǒng)自重：2×0.4=0.8kn/m(4)設(shè)備及人工荷載：2.5×0.4=0.1 kn/m(5)振搗荷載：2×0.4=0.8 kn/m通過計算，為了保證強(qiáng)度足夠，均乘以1.2，得出每片貝雷梁上的荷載，則從兩邊到中間，貝雷梁上的線荷載依次為：2.9 kn/m、5.8 kn/m、8.4 kn/m、18.9 kn/m、26.7 kn/m、17.2 kn/m、7.9 kn/m對稱布置。2.3.3貝雷梁有限元分析計

28、算按照空間整體結(jié)構(gòu)對以上構(gòu)件建立模型。單元模擬：梁單元結(jié)構(gòu)邊界模擬：橫梁與貝雷梁之間、貝雷梁與鋼柱之間均為彈性連接(剛接)，支撐鋼柱與地面基礎(chǔ)固結(jié)(鋼柱與混凝土澆筑在一起)。利用有限元分析，利用midas建立結(jié)構(gòu)模型如圖2-4所示：圖2-4 鋼管貝雷梁模型2.3.4 midas有限元軟件計算結(jié)果分析2.3.4.1橫梁受力分析(1)應(yīng)力計算：由程序計算可知，橫梁在荷載作用下，產(chǎn)生的彎矩圖如圖2-5所示：圖2-5 橫梁彎矩圖 單位(kn.m)橫梁在荷載作用下，產(chǎn)生的剪力圖如圖2-6所示：圖2-7 橫梁的應(yīng)力組合值 單位(kpa)圖2-6 橫梁剪力圖 單位(kn)橫梁在荷載作用下，應(yīng)力組合圖如圖2-

29、7所示：由程序計算可得，在荷載的作用下，橫梁處產(chǎn)生的最大組合應(yīng)力和剪應(yīng)力分別44mpa、35 mpa，因此應(yīng)按最大組合應(yīng)力來計算結(jié)構(gòu)的安全。橫梁上，受的最大正應(yīng)力： max=44 mpa，經(jīng)查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范可得，q235鋼材的抗拉抗壓強(qiáng)度均為215 mpa，故max=44 mpa <215 mpa,故鋼材強(qiáng)度滿足要求。橫梁上的最大剪應(yīng)力：max =35 mpa，最小剪應(yīng)力max=-35 mpa，查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范可得，q235鋼材的最大抗剪力為125 mpa，因此max=35 mpa <125 mpa，因此橫梁的抗剪強(qiáng)度也能滿足要求。(2)剛度計算：通過有限元分析，橫梁位移圖如圖2-8所示：

30、圖2-8 橫梁位移 單位(m)由圖中可以看出，橫梁在荷載作用下，最大位移是是3.12 mm該點處的撓度為=3.12mm<=4356400=4356400=10.8mm 故撓度滿足要求。2.3.4.2貝雷梁受力分析(1)強(qiáng)度驗算：貝雷梁在荷載下的剪力圖和彎矩圖分別如下圖2-9、圖2-10所示：圖2-9 貝雷梁剪力圖 單位(kn)經(jīng)比較得出腹板下的貝雷梁受力最大。圖2-10 貝雷梁彎矩圖 單位(knm)經(jīng)有限元分析的，貝雷梁的應(yīng)力圖如圖2-11所示：2-11 貝雷梁應(yīng)力組合圖 單位(kpa) 如圖可知，貝雷梁所受的最大的應(yīng)力為106 mpa，max =106 mpa <310 mpa，

31、故貝雷梁的強(qiáng)度滿足要求。 (2)弦桿穩(wěn)定性驗算：由有限元分析得出貝雷梁弦桿的軸力，如下圖2-12所示，弦桿(壓桿)中受壓力最大為nmax=103 k n。桿件長細(xì)比計算公式如下(2-3a)和(2-3b)： i=iz/am (2-3a) =l/i (2-3b)下面計算桿件長細(xì)比 1：i1= 3.86×10-6/2.48×10-3=3.94cm1=1503.94=38.7雙槽鋼屬于b類截面，查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范得： 1=0.906 圖2-12 貝雷梁弦桿軸力圖 單位(kn)由nmax1/a11f得：103×1032.48×103=41.5 mpa0.906×

32、;310=280.6 mpa式中，1軸心壓桿容許應(yīng)力的折減系數(shù)a1桿件受壓截面積 1桿件長細(xì)比 l 弦桿的計算長度 i 界面的回轉(zhuǎn)半徑f材料容許應(yīng)力 iz受壓截面關(guān)于軸的慣性矩(z軸為弱軸)故弦桿穩(wěn)定性滿足要求。(3)貝雷梁豎桿內(nèi)力及穩(wěn)定性的驗算：貝雷梁豎桿內(nèi)力如圖2-13所示，從上圖2-12中可以看出豎桿所受的最大壓力是103 kn，貝雷架豎桿容許承載力為f=210 kn。 f豎桿max=103 kn<f =210kn(豎桿滿足要求)。豎桿穩(wěn)定性驗算，從下圖2-13豎桿中最大的軸力nmax2=44 kn桿件長細(xì)比計算公式如下(2-3c)和(2-3d)： i2=iz2/am2 (2-3c

33、) 2= l2/i2 (2-3d)下面計算桿件長細(xì)比2：i1= 8.98×10-7/7.2×10-4 =3.5cm圖2-13 貝雷梁豎桿內(nèi)力圖 單位(kn)2= l2/i2=1403.5=40查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范：2 =0.895由nmax2/amax2 2f得：44×103 0.91×103=48.35 mpa0.895×310=277 mpa式中， 2軸心壓桿容許應(yīng)力的折減系數(shù)amax2桿件受壓截面積 2桿件長細(xì)比,l2為豎桿的計算長度 i2界面的回轉(zhuǎn)半徑iz受壓截面關(guān)于z軸的慣性矩(z軸為弱軸) 故豎桿(壓桿)的整體穩(wěn)定性滿足要求。(4)貝雷梁斜

34、桿穩(wěn)定性驗算：經(jīng)受力分析得出，斜桿的最大剪力為41 kn，由于斜桿同豎桿是由相同的材料組成的，則f 斜桿max=41 kn < 210 kn。故斜桿的強(qiáng)度滿足要求。斜桿所受最大正應(yīng)力104 kn。斜桿的穩(wěn)定性，桿件的長細(xì)比計算公式如下(2-3e)和(2-3f)：i3=iz3/am3 (2-3e) 3= l3/i3 (2-3f)下面計算桿件長細(xì)比3： i3=8.98×10-7/7.2×10-4=3.5cm，3 =0.810.035=23.1查鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范： 3=0.978由nmax3/am33f得：104×1030.72×103=144 mpa0.97

35、8×310=303 mpa 式中，3軸心壓桿容許應(yīng)力的折減系數(shù)am3桿件受壓截面積 3桿件長細(xì)比l3斜桿的計算長度 i3界面的回轉(zhuǎn)半徑 iz3受壓截面關(guān)于軸的慣性矩(z軸為弱軸)故斜桿(壓桿)的整體穩(wěn)定性滿足要求。2.3.4.3鋼管柱受力分析鋼管柱受力如圖2-14所示：圖2-14 鋼管柱內(nèi)力 單位(kn)從圖中可以看出，鋼管柱受到的最大內(nèi)力為603 kn，鋼管的慣性半徑i=0.196m， =120.916= 61.2經(jīng)查規(guī)范的出， =0.835，假設(shè)鋼管最大有10cm的偏心受壓彎矩為60.3 knm，鋼管截面積為125×103mm2，鋼管抗彎系數(shù)w=7.1×106

36、 mm3則=nmaxa+mw=30 mpa <190 mpa 構(gòu)件在彎矩平面內(nèi)(y-z形成的平面)的長細(xì)比按軸心受壓構(gòu)件得到的容許應(yīng)力折減系數(shù)w抗彎截面系數(shù)。 i鋼管的回轉(zhuǎn)半徑則鋼柱穩(wěn)定性亦滿足要求。2.4砂筒的驗算鋼管柱頂端與橫梁下端的距離為1.014m，則計算臨時支座(卸落式鋼制漏砂筒)上、下筒之間裝砂子高度h1：h1=1014-522-14-14-14=450 mm下筒筒身高度為700mm，上下筒身重合高度h2：h2=700-450=250 mm當(dāng)臨時支座卸落時，砂子的最大卸落高度h3：h3=450-75=375 mm因此能保證箱梁側(cè)模，順利脫模。鋼管柱的最大內(nèi)力為603 kn，則

37、上部筒身所受內(nèi)力：=nmaxa=603×10313×103=46 mpa<190 mpa則砂筒的強(qiáng)度滿足要求。第3章 鋼管貝雷梁支架的施工3.1鋼管柱的施工貝雷架下部采用600mm 螺旋鋼管作為支撐立柱，將所受荷載傳遞到承臺，然后傳遞給地基，為保證鋼管立柱受力均勻、平衡傳力、須保證鋼管在鉛垂?fàn)顟B(tài)下立于承臺上，所以在鋼管底部和承臺之間設(shè)置厚14mm的鋼板，進(jìn)行水平調(diào)平及增加受力面積。(1) 先將承臺清理干凈，在承臺頂面按設(shè)計尺寸采用全站儀精確放出鋼管中心位置，為保證鋼管立柱垂直度，在承臺面上鋪一層厚1m，邊長2m×1m的鋼筋混凝土地基條找平層，在找平層混凝土鑲

38、入尺寸為2m×2m、厚14mm的鋼板，對鑲?cè)氲匿摪宀捎盟疁?zhǔn)儀操平，以保證鋼板表面標(biāo)高一致，混凝土必須振搗密實，鋼板鑲?cè)牖炷烈话耄_保鋼板安放牢固.(2) 在找平鋼筋混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%以后，開始安裝鋼管。先采用全站儀將鋼管立柱中心線放出，后采用墨線將鋼管立柱外邊線彈出，按墨線位置安裝鋼管立柱，為保證鋼管立柱的垂直度，采用經(jīng)緯儀對鋼管進(jìn)行定位測量，按鋼板頂標(biāo)高和梁底標(biāo)高，扣除模板厚度、分配梁厚度、貝雷架高度、工字鋼高度及砂箱高度，最后計算出鋼管長度，按計算好的長度，將鋼管下好料，并將切口打磨平整。600mm鋼管=16mm14mm厚鋼板0.2m×0.2m14mm厚鋼板1

39、.8m×1.8m圖3-1鋼管底座連接圖 單位(mm)(3)鋼管立柱定位完成后，將鋼管立柱與調(diào)平鋼板之間采用滿焊焊接牢固，焊縫寬度不小于8mm，焊縫高度不小于5mm，并用6塊尺寸為20cm×20cm、厚14mm的三角鋼板作為加勁板，對稱均勻地焊接在鋼板和鋼管之間(鋼管底座連接圖，見下圖3-1) (4)把承臺上的鋼管安裝好后，用 80mm型鋼制成焊接剪刀撐，將鋼管連接成整體。3.2砂箱的安放圖3-2 砂箱構(gòu)造圖 單位(mm)卸砂擋孔板14mm厚鋼板600mm鋼管=16mm砂426mm鋼管=16mm為了保證箱梁側(cè)模能順利脫模，故方案中考慮砂箱作為脫模的手段，砂箱的自由下降高度充分

40、考慮脫模方便地自由空間。砂箱設(shè)置于鋼管立柱頂部和工字鋼橫梁之間，砂箱采用大管套小管的方式，大管用同立柱相同外徑的螺旋鋼管，砂箱底部鋼板與鋼管立柱接觸部分采用滿焊焊接，焊縫寬度不小于10mm，焊縫高度不小于5mm。在鋼制漏砂筒下筒筒壁底部四周開四個帶攻絲螺栓活門的漏砂口，漏砂口的大小要便于小型工具從筒內(nèi)掏出砂粒；活門關(guān)閉時筒內(nèi)砂粒擠不開，活門打開時，筒內(nèi)砂粒迅速外泄。上筒與下筒按卸落式鋼制漏砂筒結(jié)構(gòu)圖組裝起來，在上筒與下筒之間裝上砂子，即為一個卸落式臨時支座。同時應(yīng)保證砂箱外套鋼管與立柱鋼管中心軸線重合，以防偏壓。小管用426mm的螺旋鋼管，為保證內(nèi)套小桶的鋼管，在鋼桶內(nèi)采用c20混凝土填充密實

41、。具體見圖3-2. 卸落式鋼制漏砂筒內(nèi)砂的質(zhì)量要求較高，需干凈無泥，烘干后進(jìn)行篩分，選擇1.52.5mm粒徑的細(xì)砂作為使用砂。以卸落式鋼制漏砂筒作為臨時支座可通過試驗室壓力機(jī)按梁體重量試壓，確定裝砂后的壓縮值，測出漏砂筒滿足大梁壓力下的裝砂高度。安裝模板時，按測量放樣給出的支座位置安放支座。臨時支座(卸落式鋼制漏砂筒)的安裝位置、高度要符合施工規(guī)范及設(shè)計要求。卸落鋼制漏砂筒作為臨時支座施工程序：安裝模板前，先把漏砂筒(臨時支座)下筒按設(shè)計臨時支座位置安放在鋼管柱上，把準(zhǔn)備好的干砂裝入鋼筒內(nèi)。按先已測試好的高度值(需加大梁安放后鋼制漏砂筒的壓縮值)裝平，在把準(zhǔn)備好的漏砂筒上筒蓋在砂面上，并調(diào)整使

42、其頂面水平。為保證臨時支座高程準(zhǔn)確，卸落式鋼砂筒內(nèi)細(xì)砂必須足夠密實，無壓縮變形。3.3工字鋼橫梁的安放用一根工40a工字鋼作為橫梁，橫橋向放在砂箱頂部，在砂桶上一定放平，避免因局部應(yīng)力荷載而破壞。為防止工字鋼橫向滑移。在砂桶頂面鋼板上，靠近工字鋼邊緣處，左右兩側(cè)各焊一個擋板，擋板可采用剩余邊角鋼板。橫梁傳力中心線應(yīng)與鋼管立柱及砂箱中心線重合，避免荷載偏壓而造成坍塌。為保證橫梁傳力重心線與鋼管立柱及砂箱中心線重合，事先在砂箱上表面鋼板上用粉筆標(biāo)出橫梁工字鋼定位線，按定位線對橫梁進(jìn)行定位安裝。3.4貝雷梁的安放圖3-3 u型螺栓結(jié)構(gòu)圖 單位(mm)20螺栓8001060先將貝雷片在地面上按設(shè)計數(shù)拼

43、裝，并分組聯(lián)結(jié)好。施工過程中應(yīng)注意貝雷片聯(lián)結(jié)銷是否按要求聯(lián)結(jié)牢固，對每一片組裝好的貝雷梁應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行檢查，確保聯(lián)結(jié)銷與聯(lián)結(jié)桿聯(lián)結(jié)牢固。為確保貝雷梁位置的準(zhǔn)確性，在工字鋼橫梁上按設(shè)計間距，將各組貝雷架的位置用油漆標(biāo)好。然后，用20t吊車將已聯(lián)結(jié)好的貝雷架按先中間后兩邊的順序吊裝到位，并用自制u型卡將貝雷架固定在橫梁上。確保每個工字鋼橫梁架在每兩個貝雷片的交接處。u型螺栓見下圖3-3。3.5貝雷梁的加固因設(shè)計采用貝雷梁作為梁體的承重平臺，為提高貝雷架的整體受力效果及加強(qiáng)貝雷架的穩(wěn)固性，采用 8cm的槽鋼通過貝雷片預(yù)設(shè)聯(lián)結(jié)孔采用螺栓聯(lián)結(jié)使橫橋向貝雷梁連接成整體，保證貝雷梁的整體受力。通過有限元計算顯示

44、，在兩端支撐處豎向受力最大，在每片貝雷片兩端支撐處采用 12cm的槽鋼進(jìn)行豎向加固。3.6 分配梁的搭設(shè)在縱向貝雷梁上橫向鋪設(shè)工8，工字鋼每隔0.5m鋪設(shè)一根。在工8上再縱向鋪設(shè)一層槽10鋼，槽10鋼每隔0.3m鋪設(shè)一根。最后在槽10鋼上鋪設(shè)一層8mm厚的鋼板。以便于車輛的行走。工8及槽10均采用q235鋼。均可滿足結(jié)構(gòu)的要求。以上完成了鋪設(shè)完平臺的主體結(jié)構(gòu)。3.7 支架預(yù)壓首先，在支架拼裝好安裝底模后，對支架進(jìn)行預(yù)壓試驗，預(yù)壓重量為120%。荷載可用土袋或沙袋分層碼放。在支架加載前精確測出各部位的初始值，加載預(yù)壓時以1天為一個觀測單位，若連續(xù)3天觀測結(jié)果在1mm以內(nèi)，則可認(rèn)為地基沉降基本穩(wěn)定

45、。卸載后，及時觀測支架沉降量和回彈值。底模標(biāo)高控制為：h=h+r+式中，h底模立模標(biāo)高； h設(shè)計梁底標(biāo)高；r梁跨各斷面的設(shè)計預(yù)拱度；預(yù)壓后各相應(yīng)斷面的沉降量；3.8模板安裝為保證梁體的外觀及拆卸方便，所有模板均采用廠制定型鋼模。模板安裝過程中嚴(yán)格控制模板間的縫隙，縫隙要求不大于2mm，并用膠帶粘貼密封，表面均勻滿涂脫模劑。(1)底模安裝底模安裝前應(yīng)將支座安裝就位。首先按設(shè)計位置精確放出支座位置及中心線，在支座墊石處用特制砂漿找平，按設(shè)計標(biāo)高安放好支座，并安放好支座處預(yù)埋鋼板，同時安裝臨時支座（砂筒臨時支座）。按各斷面預(yù)拱度的設(shè)置鋪設(shè)底模，要求底模與支座預(yù)埋鋼板接縫嚴(yán)密，防止漏漿。(2)側(cè)模安裝

46、由人工配合汽車吊吊裝，各節(jié)之間用螺栓連接，側(cè)模與底模之間加墊海綿條，各塊側(cè)模之間用膠帶密封。外?？梢酝ㄟ^法蘭螺栓將角鋼肋與支架之間拉緊來固定，下部設(shè)限位塊固定，防止側(cè)模外移，兩側(cè)外模還可以通過腹板的排氣孔設(shè)通長拉筋加固。(3)內(nèi)模安裝內(nèi)模需在底板、腹板、橫隔板鋼筋綁扎完成后由人工安裝。加固以支頂為主，利用絲桿支頂兩側(cè)內(nèi)模的橫肋。腹板內(nèi)、外模底部和中部用水泥墊塊支頂，上部用小方木臨時支頂以防內(nèi)模上浮，待混凝土澆筑到小方木位置時，及時取出小方木，用8#鍍鋅鐵絲將內(nèi)模的下拐角板和壓板與底板鋼筋固定在一起，固定點的布置密度在順橋向50cm，橫橋向20cm。綜上所述，鋼管柱貝雷梁支架的施工流程可按下圖3-4施工：3.9支架的拆除(1)模板的拆除當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到60%及以上，方可拆除外側(cè)鋼模。放松加固構(gòu)件后，先由人工利用導(dǎo)鏈或小千斤頂將模板拉出來，再由汽車吊配合吊運(yùn)。拆除后模板時注意對梁體的保護(hù)，避免受到重壓或撞擊。(2) 支架、膺架拆除在梁體張拉完成后，壓漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，方可拆除支架和底模。梁底模及支架卸載順序，嚴(yán)格按照從梁體撓度最大處支架節(jié)點開始，逐步向兩端卸落相鄰節(jié)點，當(dāng)達(dá)到一定卸落量后，支架方可脫落梁體。拆除方法如下：同時打開各臨時支墩上砂箱的底閥，使砂子從砂箱中流出。使工字鋼橫梁和縱向軍用梁同時落下（10cm左右）；拆除貝雷梁上的箱