土木工程毕业设计（论文）-客运专线现浇箱梁支架设计及施工.doc

XXXX大学毕业设计客运专线现浇箱梁支架设计及施工Passenger line cast- in- place box beam design and construction of supporting frame 2011 届 学院专 业 土木工程 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 年 月 日摘 要根据设计任务要求，依据现行铁路桥梁设计规范,综合考虑桥位的地质、地形条件，经初选后提出了箱梁梁柱式支架现浇的方案。本梁柱式支架采用钢管柱为支柱，贝雷梁作为主要的承重梁。方案比选后，进行了地基处理、支架结构结构细部尺寸拟定、施工荷载及箱梁自重的计算。然后通过MIDAS建立模型，对模型进行有限元分析，验算横梁的应力、挠度，贝雷梁的应力，贝雷梁弦杆及腹杆的稳定性，钢管柱的承载力及稳定性。经分析及验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。施工过程应考虑现场的实际条件，依次进行地基处理、钢管柱的施工、砂筒的安放、贝雷梁的安放及模板的安装。待浇筑完毕混凝土达到强度后再利用砂筒落架法落架。关键词：客运专线 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 sites geology, topography, 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, construction 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 checking 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 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 录第1章 绪论11.1国内外梁桥的发展情况11.2梁桥上部结构的施工方法介绍21.2.1有支架就地浇筑21.2.2逐孔施工法31.2.3悬臂施工法41.2.4顶推施工法51.3有支架就地浇筑支架施工工艺61.4毕业设计介绍71.4.1毕业设计内容71.4.2课题研究的意义7第2章 贝雷梁支架设计82.1地基处理82.2支架结构形式及截面类型82.3支架的设计与计算82.3.1支架的总体布置82.3.2荷载计算82.3.3贝雷梁有限元分析102.3.4 Midas有限元软件计算结果分析112.4砂筒的验算17第3章 钢管贝雷梁支架的施工193.1钢管柱的施工193.2砂箱的安放203.3工字钢横梁的安放213.4贝雷梁的安放213.5贝雷梁的加固223.6 分配梁的搭设223.7 支架预压223.8模板安装223.9支架的拆除233.10临时支架施工过程中应注意的问题253.11临时支架施工的要求253.12小结26第4章 结束语274.1完成情况274.1.1毕业设计中的收获274.1.2 设计不足274.2 体会感悟27参考文献29致谢30附录31第1章 绪 论1.1国内外梁桥的发展情况桥梁是供铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、海湾、湖泊、山谷、低地或其他交通线路时的基本工具。桥梁的三大基本体系分别为梁、拱、索。梁桥又可分为简支梁桥、悬臂梁桥和连续梁桥。就全世界着眼，梁桥的建设已有了悠久的历史，木桥早在两千多年前就有使用，这就是最简单的木梁桥，例如，在巴比伦曾在幼发拉底河上建造石墩和木梁，我国在东周之后的史书及文献上，都有木桥的记载；战国时期，单跨和多跨的木、石梁桥已普遍在黄河流域及其他地区建造。坐落在咸阳故城附近的渭水三桥，在古代是很有名的。隋唐之后石材建造的梁桥、板梁桥一时成为桥梁的主调。19世纪20年代至19世纪末，随着铁路的出现和发展，由于列车的荷载明显增大，并且动力效应明显，给桥梁的结构提出更新、更高的要求。为了满足铁路荷载的要求，首先桥材方面，原来的木料石料逐渐被刚才所替代；桥式上也以梁桥为主。同时这一时期桥梁的基础也得到改进，使得桥梁跨度越来越大。预应力混凝土最早在20世纪30年代被用于桥梁的建造。随着人类对预应力混凝土性能和张拉方法及锚固工艺的深入研究，预应力混凝土简支梁、连续梁。钢构梁等被迅速的应用到桥梁的建设。现在桥式的划分已不是很明显，现在各式各样的组合体系桥梁已成为桥梁的主体。比如：有梁拱组合成的系杆拱桥、梁索组合成的斜拉桥等，另外还有钢管混凝土拱桥（如图1-1）。图1-1中承式钢管混凝土桥现在再介绍一下我国近年梁桥的发展情况，近年我国的桥梁发展迅速。70年代后期，是我国桥梁技术迅速崛起的时期，近年来我国修建了许多简支T型梁桥，如今T型梁已很少采用普通钢筋混凝土梁，都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号4060号。图1-2连续箱梁桥施工70年代我国开始修建连续箱梁桥(如图1-2)，到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥，如一联长度1340m的钱塘江第二大桥和跨高集海峡、全长2070m的厦门大桥等。连续箱梁桥的施工方法多种多样，只能因时因地，根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有：立支架就地现浇、预制拼装（可以整孔、分段串联）、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。预应力钢束采用钢绞线，可以分段或连续配束，一般采用大吨位群锚。为了减轻箱梁自重，可以采用体外预应力钢束。连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱梁。近年来，我国修建了几座著名的预应力混凝土连续刚构桥，如武汉长江大桥、广东洛溪大桥、湖北黄石长江大桥、广东虎门大桥副航道桥、 为目前世界同类桥中最大跨径。我国的预应力混凝土连续刚构桥，几乎都采用悬臂浇筑法施工。一般采用5060号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。现在，有人正准备设计300m左右跨径的预应力混凝土连续刚构，在我看来，若能采用轻质高强混凝土材料，其跨径有望达300m左右。由于连续刚构跨径加大，自重随着加大，恒载比例已高达90以上，故片面增大跨径，已无实际意义。此时应考虑选择斜拉桥或别的桥型。1.2梁桥上部结构的施工方法介绍预应力混凝土连续梁桥因其跨越能力大、施工方法灵活、适应性强、结构刚度大、抗地震能力强、通车平顺性好以及造型美观等特点，被世界各地广泛应用。其上部结构的施工方法最常见的主要包括：有支架就地浇筑、逐孔施工法、悬臂施工法、顶推施工法。1.2.1有支架就地浇筑有支架就地浇筑施工就是在连续梁桥的一联各跨全部设置支架，在一联桥施工完成后，各跨同时卸落支架，一次形成设计要求的一联连续梁结构。支架就地浇筑施工需采用一联同时搭设支架，按照一定的程序一次完成浇筑工作，待张拉预应力筋、压浆后移架。小跨径板梁桥一般采用从一端向另一端浇筑的施工顺序，先梁身，后支点依次进行，大跨径桥通常采用箱形截面，施工时常分段进行。一种是水平分层施工方法，即先浇筑底板，待达到一定强度后进行腹板施工，最后浇筑顶板。另一种是分段施工法，根据施工能力每隔2045m设置连接缝，连接缝一般设在弯矩较小的区域，接缝长1m左右，待各段混凝土浇筑完成后，最后在接缝处施工合龙。有支架就地浇筑优点：在施工过程中不会产生体系转换，不产生恒载徐变二次矩。支架浇筑的优点是桥梁整体性较好，施工简便可靠，不需大型起吊设备，并可采用强大预应力体系，大大方便了施工。但就像通常所说的优点和缺点是同时存在的，支架施工也存在缺点：其需要的支架和模板数量多，因此导致费用昂贵，并且要求有一定的场地，同时会使通航受到一定影响，由于浇筑后不能采用快速养护如蒸汽养护，会导致工期很长。近年来随着大量标准钢制脚手架的采用，支架施工多用于建造弯桥、宽桥、斜交桥等长达跨复杂桥梁。1.2.2逐孔施工法图1-3梁桥逐孔施工法逐孔施工方法是中下跨径预应力混凝土连续梁桥较常采用的一种施工方法，逐孔施工时不再在一联各跨内同时施工，而是用一套设备，从桥梁一端逐孔施工，也可以是预制梁的逐孔架设施工，即简支变连续或悬臂变连续。(如图1-3)逐孔施工法从施工技术方面有三种类型：(1) 采用临时支承组拼预制节段逐孔施工：它是将每一桥跨分成若干节段预制完成后在临时支承上逐孔组拼施工。(2) 使用移动支架逐孔现浇施工；此法亦称移动模梁法，它是在可移动的支架、模板上完成一孔桥梁的全部工序。由于此法是在桥位亡现浇施工，可免去大型运输和吊装设备。桥梁整体性好；同时它还具有在桥梁预制厂生产的特点，可提高机械设备的利用率和生产效率。(3) 采用整孔吊装或分段吊装逐孔施工： 这种施工方法是早期连续梁桥采用逐孔施工的惟一方法，可用于混凝土连续梁和钢连续梁桥的施工。采用逐孔施工的主要特点：优点： (1) 不需要设置地面支架，因此不影响通航和桥下交通，提高施工安全性、可靠性； (2) 因其有良好的施工环，使施工质量得到保障，一套模架可多次周转使用，具有在预制场生产的优点； (3) 机械化、自动化程度高，节省劳力，降低劳动强度，上下部结构可以平行作业，缩短工期； (4) 通常每一施工梁段的的长度取用一孔梁长，接头位置一般可选在桥梁受力较小的部位； (5) 宜在桥梁跨径小于50m的多跨长桥上使用；缺点：移动模架设备投资大，施工准备和操作都较复杂。1.2.3悬臂施工法悬臂施工方法就是从已建桥墩开始，对称逐段地沿桥跨方向向两边延伸施工，并通过预应力筋的张拉将新建节段与已有节段集成整体。(如图1-4)由于悬臂施工过程中不需要搭设支架，为了使其能承受施工荷载产生的不平衡弯矩，需首先将墩和梁临时固结，施工时先形成两端带悬臂的T形钢架，待合龙后才成为连续梁，因此施工过程中存在体系转换。悬臂施工包括悬臂拼装和悬臂现浇，有时也会两者结合起来，同时使用。图1-4悬臂现浇施工悬臂施工主要有主跨连续悬臂施工、T构-单悬臂-连续施工、T构-双悬臂-连续施工三种施工工序。讲到悬臂施工，就必须说现浇悬臂施工的关键设备挂篮。挂篮的主要功能是支撑模板，承受新浇混凝土重量。目前挂篮的形式很多，可分别按使用材料、按受理原理、抗倾覆平衡方式、移动方式等，分为不同的类型。悬臂浇筑施工优点明显：机具少，免去了设置支架，不须占有很大预制场地；可以很方便地跨越深谷，逐段浇筑易于调整和控制梁段位置，提高了施工精度；主要作业区被挂篮保护在其内，因此可不受恶劣环境的影响，大大的提高了施工效率。但也有缺点：由于要达到混凝土强度，因此施工周期长，并且混凝土的收缩、徐变对预应力影响也较大。悬臂拼装优点：施工周期较现浇周期短，梁体塑性变形小，减少由此产生的预应力损失。缺点：预制块件时需占用较大测场地，在拼装施工时也需要大型的运输和起吊设备。1.2.4顶推施工法顶推施工法是在沿桥轴方向的台后设置预制场地，分节段预制梁体，并用纵向预应力筋将预制节段与已完成的梁段联成整体，然后通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预制场地，之后继续在预制场地进行下一节段梁的预制，以此类推，直到全桥完成为止。(如图1-5)图1-5 顶推法施工顶推的方法很多，按照顶推的实力方法分为单点顶推和多点顶推；按按顶推方向分为单向顶推和双向顶推；按支撑体系分为临时滑动支承和使用与永久支承兼用的滑动支承。顶推施工法的特点： (1) 顶推法可以使用简单的设备建造长大桥梁，施工费用低，施工平稳无噪声，可在水深、山谷和高桥墩上采用，也可在曲率相同的弯桥和坡桥上采用； (2) 主梁分段预制，连续作业，结构整体性好；由于不需要大型起重设备，所以施工节段的长度一般可取用10m-20m; (3) 桥梁节段固定在一个场地预制，便于施工管理改善施工条件，避免高空作业。同时，模板、设备可多次周转使用，在正常情况下，节段的预制周期7d-10d. (4) 顶推施工时，梁的受力状态变化很大，施工阶段的梁的受力状态与运营时期的受力状态差别较大，因此在梁截面设计和布索时要同时满足施工与运营的要求，由此而造成的用钢量较高；在施工时也可采取加设临时墩，设置前导梁和其他措施，用以减少施工内力； (5) 顶推法宜在等截面梁上使用，当桥梁跨径较大时，选用等截面梁会造成材料用量的不经济，也增加施工难度，因此以中等跨径的桥梁为宜，桥梁的总长也以500m-600m为宜。除上述四种常用的施工方法外，还有转体施工法、横移施工法、提升与浮运施工法，在此不再做详细介绍。1.3有支架就地浇筑支架施工工艺就地浇筑首先应设计好支架，支架按其构造分为支柱式、梁式和梁柱式三种。对于陆地或不通航的河道，或桥墩不高的小跨径连续梁可采用支柱式支架（见下图1-6 a、b）；有通航要求的中小跨径桥梁可采用梁式支架（见下图1-6 c、d）；跨径小于10m时可采用梁柱式支架，使梁支承在支架或临时墩上形成多跨连续支架（见下图1-6 e、f）。（a）（b）（d）（c）图1-6 梁桥的支架构造 （e） （f）支架虽为临时结构，必须有足够的强度和刚度，在保证支架基础可靠的同时，构件结合要紧密，并要有足够的纵、横、斜的连接杆件，使支架结构成为一个整体。设计时要考虑到支架在受荷后有变形和挠度，因此在安装前要进行计算，设置预拱度，使结构的外形尺寸和标高符合设计要求，另外，支架上要设置落架设备，落架时要对称、均匀，不应使主梁发生局部受力状态。1.4毕业设计介绍1.4.1毕业设计内容在本毕业设计中，将要讲述客专箱梁现浇支架的设计：(1) 要假定地质情况，然后进行地基处理；(2) 本文中采用梁柱式支架，对支架的刚度和强度进行设计。(3) 然后设置落架设备，及贝雷梁。其中模型的建立要借助迈达斯，施工图及设计图的绘制需要借助于AutoCAD。1.4.2课题研究的意义在施工中经常用到的临时性结构由于受施工条件、受力形式及用途等各方面因素的影响，有时难以达到理论上的最优，发挥其应有的效应。但应把它们设计的更加合理，或者说是近优。对于工程结构来说，只有受力合理才能充分发挥材料的作用。因此如何设计研究临时结构对桥梁工程的顺利安全高质量的完成具有重要的意义。通过该毕业设计了解箱梁现浇的施工方法，掌握支架现浇施工技术，掌握支架现浇各工序，熟悉施工图的设计和计算分析方法。第2章 贝雷梁支架设计2.1地基处理该地段为中密粉砂土，其基本承载力约 为110kPa，此类土的工程特点为强度低，密度不高，中等压缩性，承载能力低。由于存在不良地质状况，简支箱梁的施工难度大，为了达到安全施工的要求，必须对该地段地基进行处理，以提高地基承载力，现对地基采取以下处理措施：(1) 对表面进行灰土换填，换填厚度为150cm，灰土分层厚度为30cm，分层碾压，压实度达到235KPa；(2) 处理完后，在支架范围内填筑0.6m碎石土，也是每层30cm，进行分层碾压，以满足承载力要求，同时预留1.0% 的横向排水坡；(3) 为避免地基遇水浸泡导致承载力降低，表层采用20cm混凝土进行封面处理。(4) 用C50混凝土做成2m1.54m的条形基础。2.2支架结构形式及截面类型该工程采用净跨度为24m的贝雷梁为临时施工桥梁，桥宽为14m。桥梁主要构件自上而下主要为横梁、贝雷梁、横梁、支撑钢柱。横桥向主要受力构件为横梁，纵桥向主要受力构件为贝雷梁。2.3支架的设计与计算2.3.1支架的总体布置贝雷支架下部采用600mm钢管作为支撑立柱，支架的传力途径为：荷载传给模板- 分配梁- U型螺栓- 贝雷片纵梁- 工字钢横梁- 钢管立柱- 混凝土基础- 处理后的地基。贝雷梁柱式支架的总体布置见下图2-1、（详细参数见附图2）。2.3.2荷载计算竖向荷载主要包括梁段混凝土自重、钢结构(横梁、贝雷梁)自重、临时施工荷载图2-3箱梁截面 单位(mm) (设备图2-1贝雷支架总体纵向布置及人工荷载、混凝土浇筑冲击及振捣荷载)。箱梁截面图如下图2-2所示：(1)梁体自重：翼缘板荷载：(0.25+0.62)/225=10.875kN/m2腹板荷载：252.4=60 kN/m2箱室荷载：(0.7+0.6) 25=32.5 kN/m2(2)外模自重：模板采用5mm厚的钢板外模自重：0.005 78.5=0.3925 kN/m2 (3)内模及液压系统荷载：2 kN/m2(4)设备及人工荷载：2.5 kN/m2(5)振捣荷载：2 kN/m2贝雷支架横桥向布置图见下图2-3：图2-3贝雷支架横桥向布置图将面荷载转换为线荷载：(1)梁体自重：翼缘板荷载：10.8750.4=4.35 kN/m腹板荷载：600.4=24 kN/m箱室荷载：32.50.4=13 kN/m(2)外模自重：0.39250.4=0.157 kN/m(3)内模及液压系统自重：20.4=0.8kN/m(4)设备及人工荷载：2.50.4=0.1 kN/m(5)振捣荷载：20.4=0.8 kN/m通过计算，为了保证强度足够，均乘以1.2，得出每片贝雷梁上的荷载，则从两边到中间，贝雷梁上的线荷载依次为：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对称布置。2.3.3贝雷梁有限元分析计算按照空间整体结构对以上构件建立模型。单元模拟：梁单元结构边界模拟：横梁与贝雷梁之间、贝雷梁与钢柱之间均为弹性连接(刚接)，支撑钢柱与地面基础固结(钢柱与混凝土浇筑在一起)。利用有限元分析，利用MIDAS建立结构模型如图2-4所示：图2-4 钢管贝雷梁模型2.3.4 Midas有限元软件计算结果分析2.3.4.1横梁受力分析(1)应力计算：由程序计算可知，横梁在荷载作用下，产生的弯矩图如图2-5所示：图2-5 横梁弯矩图 单位(kN.m)横梁在荷载作用下，产生的剪力图如图2-6所示：图2-7 横梁的应力组合值 单位(kPa)图2-6 横梁剪力图 单位(kN)横梁在荷载作用下，应力组合图如图2-7所示：由程序计算可得，在荷载的作用下，横梁处产生的最大组合应力和剪应力分别44MPa、35 MPa，因此应按最大组合应力来计算结构的安全。横梁上，受的最大正应力： max=44 MPa，经查钢结构规范可得，Q235钢材的抗拉抗压强度均为215 MPa，故max=44 MPa 215 MPa,故钢材强度满足要求。横梁上的最大剪应力：max =35 MPa，最小剪应力max=-35 MPa，查钢结构规范可得，Q235钢材的最大抗剪力为125 MPa，因此max=35 MPa 125 MPa，因此横梁的抗剪强度也能满足要求。(2)刚度计算：通过有限元分析，横梁位移图如图2-8所示：图2-8 横梁位移 单位(m)由图中可以看出，横梁在荷载作用下，最大位移是是3.12 mm该点处的挠度为=3.12mm=4356400=4356400=10.8mm 故挠度满足要求。2.3.4.2贝雷梁受力分析(1)强度验算：贝雷梁在荷载下的剪力图和弯矩图分别如下图2-9、图2-10所示：图2-9 贝雷梁剪力图 单位(kN)经比较得出腹板下的贝雷梁受力最大。图2-10 贝雷梁弯矩图 单位(kNm)经有限元分析的，贝雷梁的应力图如图2-11所示：2-11 贝雷梁应力组合图 单位(kPa) 如图可知，贝雷梁所受的最大的应力为106 MPa，max =106 MPa 310 MPa，故贝雷梁的强度满足要求。 (2)弦杆稳定性验算：由有限元分析得出贝雷梁弦杆的轴力，如下图2-12所示，弦杆(压杆)中受压力最大为Nmax=103 k N。杆件长细比计算公式如下(2-3a)和(2-3b)： i=Iz/Am (2-3a) =l/i (2-3b)下面计算杆件长细比 1：i1= 3.8610-6/2.4810-3=3.94cm1=1503.94=38.7双槽钢属于b类截面，查钢结构规范得： 1=0.906 图2-12 贝雷梁弦杆轴力图 单位(kN)由Nmax1/A11f得：1031032.48103=41.5 MPa0.906310=280.6 MPa式中，1轴心压杆容许应力的折减系数A1杆件受压截面积 1杆件长细比 l 弦杆的计算长度 i 界面的回转半径f材料容许应力 Iz受压截面关于轴的惯性矩(z轴为弱轴)故弦杆稳定性满足要求。(3)贝雷梁竖杆内力及稳定性的验算：贝雷梁竖杆内力如图2-13所示，从上图2-12中可以看出竖杆所受的最大压力是103 kN，贝雷架竖杆容许承载力为f=210 kN。 f竖杆max=103 kNf =210kN(竖杆满足要求)。竖杆稳定性验算，从下图2-13竖杆中最大的轴力Nmax2=44 kN杆件长细比计算公式如下(2-3c)和(2-3d)： i2=Iz2/Am2 (2-3c) 2= l2/i2 (2-3d)下面计算杆件长细比2：i1= 8.9810-7/7.210-4 =3.5cm图2-13 贝雷梁竖杆内力图 单位(kN)2= l2/i2=1403.5=40查钢结构规范：2 =0.895由Nmax2/Amax2 2f得：44103 0.91103=48.35 MPa0.895310=277 MPa式中， 2轴心压杆容许应力的折减系数Amax2杆件受压截面积 2杆件长细比,l2为竖杆的计算长度 i2界面的回转半径Iz受压截面关于z轴的惯性矩(z轴为弱轴) 故竖杆(压杆)的整体稳定性满足要求。(4)贝雷梁斜杆稳定性验算：经受力分析得出，斜杆的最大剪力为41 kN，由于斜杆同竖杆是由相同的材料组成的，则f 斜杆max=41 kN 210 kN。故斜杆的强度满足要求。斜杆所受最大正应力104 kN。斜杆的稳定性，杆件的长细比计算公式如下(2-3e)和(2-3f)：i3=Iz3/Am3 (2-3e) 3= l3/i3 (2-3f)下面计算杆件长细比3： i3=8.9810-7/7.210-4=3.5cm，3 =0.810.035=23.1查钢结构规范： 3=0.978由Nmax3/Am33f得：1041030.72103=144 MPa0.978310=303 MPa 式中，3轴心压杆容许应力的折减系数Am3杆件受压截面积 3杆件长细比l3斜杆的计算长度 i3界面的回转半径 Iz3受压截面关于轴的惯性矩(z轴为弱轴)故斜杆(压杆)的整体稳定性满足要求。2.3.4.3钢管柱受力分析钢管柱受力如图2-14所示：图2-14 钢管柱内力 单位(kN)从图中可以看出，钢管柱受到的最大内力为603 kN，钢管的惯性半径i=0.196m， =120.916= 61.2经查规范的出， =0.835，假设钢管最大有10cm的偏心受压弯矩为60.3 kNm，钢管截面积为125103mm2，钢管抗弯系数W=7.1106 mm3则=NmaxA+MW=30 MPa 190 MPa 构件在弯矩平面内(y-z形成的平面)的长细比按轴心受压构件得到的容许应力折减系数W抗弯截面系数。 i钢管的回转半径则钢柱稳定性亦满足要求。2.4砂筒的验算钢管柱顶端与横梁下端的距离为1.014m，则计算临时支座(卸落式钢制漏砂筒)上、下筒之间装砂子高度H1：H1=1014-522-14-14-14=450 mm下筒筒身高度为700mm，上下筒身重合高度H2：H2=700-450=250 mm当临时支座卸落时，砂子的最大卸落高度H3：H3=450-75=375 mm因此能保证箱梁侧模，顺利脱模。钢管柱的最大内力为603 kN，则上部筒身所受内力：=NmaxA=60310313103=46 MPa190 MPa则砂筒的强度满足要求。第3章 钢管贝雷梁支架的施工3.1钢管柱的施工贝雷架下部采用600mm 螺旋钢管作为支撑立柱，将所受荷载传递到承台，然后传递给地基，为保证钢管立柱受力均匀、平衡传力、须保证钢管在铅垂状态下立于承台上，所以在钢管底部和承台之间设置厚14mm的钢板，进行水平调平及增加受力面积。(1) 先将承台清理干净，在承台顶面按设计尺寸采用全站仪精确放出钢管中心位置，为保证钢管立柱垂直度，在承台面上铺一层厚1m，边长2m1m的钢筋混凝土地基条找平层，在找平层混凝土镶入尺寸为2m2m、厚14mm的钢板，对镶入的钢板采用水准仪操平，以保证钢板表面标高一致，混凝土必须振捣密实，钢板镶入混凝土一半，确保钢板安放牢固.(2) 在找平钢筋混凝土达到设计强度的80%以后，开始安装钢管。先采用全站仪将钢管立柱中心线放出，后采用墨线将钢管立柱外边线弹出，按墨线位置安装钢管立柱，为保证钢管立柱的垂直度，采用经纬仪对钢管进行定位测量，按钢板顶标高和梁底标高，扣除模板厚度、分配梁厚度、贝雷架高度、工字钢高度及砂箱高度，最后计算出钢管长度，按计算好的长度，将钢管下好料，并将切口打磨平整。600mm钢管=16mm14mm厚钢板0.2m0.2m14mm厚钢板1.8m1.8m图3-1钢管底座连接图 单位(mm)(3)钢管立柱定位完成后，将钢管立柱与调平钢板之间采用满焊焊接牢固，焊缝宽度不小于8mm，焊缝高度不小于5mm，并用6块尺寸为20cm20cm、厚14mm的三角钢板作为加劲板，对称均匀地焊接在钢板和钢管之间(钢管底座连接图，见下图3-1) (4)把承台上的钢管安装好后，用 80mm型钢制成焊接剪刀撑，将钢管连接成整体。3.2砂箱的安放图3-2 砂箱构造图 单位(mm)卸砂挡孔板14mm厚钢板600mm钢管=16mm砂426mm钢管=16mm为了保证箱梁侧模能顺利脱模，故方案中考虑砂箱作为脱模的手段，砂箱的自由下降高度充分考虑脱模方便地自由空间。砂箱设置于钢管立柱顶部和工字钢横梁之间，砂箱采用大管套小管的方式，大管用同立柱相同外径的螺旋钢管，砂箱底部钢板与钢管立柱接触部分采用满焊焊接，焊缝宽度不小于10mm，焊缝高度不小于5mm。在钢制漏砂筒下筒筒壁底部四周开四个带攻丝螺栓活门的漏砂口，漏砂口的大小要便于小型工具从筒内掏出砂粒；活门关闭时筒内砂粒挤不开，活门打开时，筒内砂粒迅速外泄。上筒与下筒按卸落式钢制漏砂筒结构图组装起来，在上筒与下筒之间装上砂子，即为一个卸落式临时支座。同时应保证砂箱外套钢管与立柱钢管中心轴线重合，以防偏压。小管用426mm的螺旋钢管，为保证内套小桶的钢管，在钢桶内采用C20混凝土填充密实。具体见图3-2. 卸落式钢制漏砂筒内砂的质量要求较高，需干净无泥，烘干后进行筛分，选择1.52.5mm粒径的细砂作为使用砂。以卸落式钢制漏砂筒作为临时支座可通过试验室压力机按梁体重量试压，确定装砂后的压缩值，测出漏砂筒满足大梁压力下的装砂高度。安装模板时，按测量放样给出的支座位置安放支座。临时支座(卸落式钢制漏砂筒)的安装位置、高度要符合施工规范及设计要求。卸落钢制漏砂筒作为临时支座施工程序：安装模板前，先把漏砂筒(临时支座)下筒按设计临时支座位置安放在钢管柱上，把准备好的干砂装入钢筒内。按先已测试好的高度值(需加大梁安放后钢制漏砂筒的压缩值)装平，在把准备好的漏砂筒上筒盖在砂面上，并调整使其顶面水平。为保证临时支座高程准确，卸落式钢砂筒内细砂必须足够密实，无压缩变形。3.3工字钢横梁的安放用一根工40a工字钢作为横梁，横桥向放在砂箱顶部，在砂桶上一定放平，避免因局部应力荷载而破坏。为防止工字钢横向滑移。在砂桶顶面钢板上，靠近工字钢边缘处，左右两侧各焊一个挡板，挡板可采用剩余边角钢板。横梁传力中心线应与钢管立柱及砂箱中心线重合，避免荷载偏压而造成坍塌。为保证横梁传力重心线与钢管立柱及砂箱中心线重合，事先在砂箱上表面钢板上用粉笔标出横梁工字钢定位线，按定位线对横梁进行定位安装。3.4贝雷梁的安放图3-3 U型螺栓结构图 单位(mm)20螺栓8001060先将贝雷片在地面上按设计数拼装，并分组联结好。施工过程中应注意贝雷片联结销是否按要求联结牢固，对每一片组装好的贝雷梁应仔细进行检查，确保联结销与联结杆联结牢固。为确保贝雷梁位置的准确性，在工字钢横梁上按设计间距，将各组贝雷架的位置用油漆标好。然后，用20t吊车将已联结好的贝雷架按先中间后两边的顺序吊装到位，并用自制U型卡将贝雷架固定在横梁上。确保每个工字钢横梁架在每两个贝雷片的交接处。U型螺栓见下图3-3。3.5贝雷梁的加固因设计采用贝雷梁作为梁体的承重平台，为提高贝雷架的整体受力效果及加强贝雷架的稳固性，采用 8cm的槽钢通过贝雷片预设联结孔采用螺栓联结使横桥向贝雷梁连接成整体，保证贝雷梁的整体受力。通过有限元计算显示，在两端支撑处竖向受力最大，在每片贝雷片两端支撑处采用 12cm的槽钢进行竖向加固。3.6 分配梁的搭设在纵向贝雷梁上横向铺设工8，工字钢每隔0.5m铺设一根。在工8上再纵向铺设一层槽10钢，槽10钢每隔0.3m铺设一根。最后在槽10钢上铺设一层8mm厚的钢板。以便于车辆的行走。工8及槽10均采用Q235钢。均可满足结构的要求。以上完成了铺设完平台的主体结构。3.7 支架预压首先，在支架拼装好安装底模后，对支架进行预压试验，预压重量为120%。荷载可用土袋或沙袋分层码放。在支架加载前精确测出各部位的初始值，加载预压时以1天为一个观测单位，若连续3天观测结果在1mm以内，则可认为地基沉降基本稳定。卸载后，及时观测支架沉降量和回弹值。底模标高控制为：H=h+r+式中，H底模立模标高； h设计梁底标高；r梁跨各断面的设计预拱度；预压后各相应断面的沉降量；3.8模板安装为保证梁体的外观及拆卸方便，所有模板均采用厂制定型钢模。模板安装过程中严格控制模板间的缝隙，缝隙要求不大于2mm，并用胶带粘贴密封，表面均匀满涂脱模剂。(1)底模安装底模安装前应将支座安装就位。首先按设计位置精确放出支座位置及中心线，在支座垫石处用特制砂浆找平，按设计标高安放好支座，并安放好支座处预埋钢板，同时安装临时支座（砂筒临时支座）。按各断面预拱度的设置铺设底模，要求底模与支座预埋钢板接缝严密，防止漏浆。(2)侧模安装由人工配合汽车吊吊装，各节之间用螺栓连接，侧模与底模之间加垫海绵条，各块侧模之间用胶带密封。外模可以通过法兰螺栓将角钢肋与支架之间拉紧来固定，下部设限位块固定，防止侧模外移，两侧外模还可以通过腹板的排气孔设通长拉筋加固。(3)内模安装内模需在底板、腹板、横隔板钢筋绑扎完成后由人工安装。加固以支顶为主，利用丝杆支顶两侧内模的横肋。腹板内、外模底部和中部用水泥垫块支顶，上部用小方木临时支顶以防内模上浮，待混凝土浇筑到小方木位置时，及时取出小方木，用8#镀锌铁丝将内模的下拐角板和压板与底板钢筋固定在一起，固定点的布置密度在顺桥向50cm，横桥向20cm。综上所述，钢管柱贝雷梁支架的施工流程可按下图3-4施工：3.9支架的拆除(1)模板的拆除当混凝土强度达到60%及以上，方可拆除外侧钢模。放松加固构件后，先由人工利用导链或小千斤顶将模板拉出来，再由汽车吊配合吊运。拆除后模板时注意对梁体的保护，避免受到重压或撞击。(2) 支架、膺架拆除在梁体张拉完成后，压浆强度达到设计强度，方可拆除支架和底模。梁底模及支架卸载顺序，严格按照从梁体挠度最大处支架节点开始，逐步向两端卸落相邻节点，当达到一定卸落量后，支架方可脱落梁体。拆除方法如下：同时打开各临时支墩上砂箱的底阀，使砂子从砂箱中流出。使工字钢横梁和纵向军用梁同时落下（10cm左右）；拆除贝雷梁上的箱梁底模、方木，并解除各贝雷梁之间的连接槽钢等；沿工字钢横向用导链逐片托出贝雷梁，并用汽车吊吊下；拆除钢管柱。地基处理桩位放样钢管柱支墩之间的连接安装砂筒及横向贝雷梁贝雷桁架纵梁安放钢管柱与承台、贝雷梁之间的连接工字钢、贝雷梁的施工外模及纵横肋施工支架的预压模板的调整及安装图3-4 施工流程图(3)落梁支架、膺架全部拆除后，梁体消除所有约束力处于自由状态后，通电熔化临时支座，将梁体均衡、平稳地落在永久支座上。至此，支架的拆除总体完成。3.10临时支架施工过程中应注意的问题(1)平台的加固。平台设计时，钢管桩横向之间用剪刀撑或平联连接，并将桩顶贝雷架横梁与钢管桩联结成整体。贝雷架之间也用横联连接，以提高整体稳定性。对钢管桩上施工留下的孔洞，应及时进行修补。并经常对平台进行检查，发现有模块、贝雷梁杆件出现异常变形情况，应及时进行加固或更换，并分析原因，避免造成工程事故。 (2)支架的沉降设计。在施工和使用阶段，派专人负责测量各桩位的沉降深度并作记录，当钢管桩位置沉降深度较大时，及时进行抛石防护，确保支架的整体稳定及钢管桩的人土深度满足设计荷载要求。 (3)在钢管桩施打过程，除了采用定位架进行垂直度控制外，还应采用经纬仪在垂直的两个方向进行观测，整桩偏斜或顶部平面偏差与设计比较，如果误差超过10cm，应拔除后重新施打，保证钢管桩、贝雷梁的良好受力状态。 (4)钢平台面板模块分块铺放，并在接头处，用 U型卡子和贝雷梁连接在一起 ，保证整体的稳定性。 (5)当钢构件周转一定次数后，由于露天施工，钢构件锈蚀较为严重，在平台下次周转前均应进行除锈，并涂刷防锈漆和面漆。锈蚀严重，影响结构安全的，须做加固处理或者更换材料 。3.11临时支架施工的要求(1)面板可以分块铺放，在接头处，面板必须与下面分配梁焊接好，防止面板处于悬空状态。(2)应合理布置施工机具和材料堆放的位置，避免支架受载不均匀。(3)在环境恶劣的条件下，由于钢板损失比较严重，可以适当加厚钢板。(4)在施工机具设备行走过密处，槽钢及工字钢应适当加密；同样为了节省钢材可以在荷载较小的区域适当降低槽钢和工字钢的铺设密度。(5)重大的施工机具行走时，应缓慢稳重，避免出现过大的冲击荷载。(6)当钢材出现严重的锈蚀或损坏时应及时更换材料。(7)钢管桩之间应设足够的剪刀撑和横撑。(8)在施工开始前，必须确保工作人员以掌握安全常识、相应的专业知识以及平台施工时所需注意的事项，确保施工安全。(9)在施工过程中应时刻注意支架各个部位是否变形过大，如果出现异常情况，必须立即停止施工，待查出原因，解决问题后方可施工。(10)在大风、大雨等恶劣天气情况下，应停止施工，确保安全。3.12小结在考虑地形、经济、安全等因素,并结合该工程施工技术特点,考虑各种利弊设计支架，建立正确的计算模型，采用