盘扣支架在现浇箱梁施工中的应用

2022-09-12 版权声明 我要投稿

1、前言

盘扣支架,即承插型盘扣式钢管支架,由热浸镀锌立杆、水平杆、斜杆、可调底座及可调顶托等构配件构成。立杆采用套管或连接棒承插连接,水平杆和斜杆采用杆端扣接头卡入连接盘,用楔形插销快速连接,形成的结构为几何不变体系的钢管支架。立杆常见模数尺寸有0.5m、1.0m、1.5m、2.0m、2.5m和3.0m,水平杆常见模数尺寸有0.3m、0.6m、0.9m、1.2m、1.5m和1.8m,斜杆可根据立杆和水平杆组成相应尺寸的直角三角形。

2、工程概况

银昆高速银川河东国际机场段改线工程主线长7.0公里,匝道16公里,路线全长23公里。其中通往机场的AK3+060.8匝道桥全长795m,全部为预应力混凝土现浇箱梁,支架搭设高度6m-18m不等,其中6#-9#墩现浇箱梁模板支架平均搭设高度7.5m,采用承插型盘扣式钢管支架搭设。

3、盘扣模板支撑系统计算

3.1 荷载分析

支架承受的荷载主要有:现浇箱梁自重、模板及附件重、施工活载、支架自重以及混凝土浇筑时的振动荷载、其他荷载(风荷载)等。

3.2 材料特性

(1)源自《建筑施工承插型盘扣钢管支架安全技术规范》JGJ231--2010表C-2

(2)源自《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162--2008表A

(3)源自《槽钢国家标准》

3.3 搭设方案

现浇箱梁:横向间距腹板处90cm,顶底板处120cm,纵向间距90cm,步距1.5m,墩顶实心段位置纵向间距加密,主楞采用[12槽钢,次楞采用10cm×10cm方木,间距20cm,外模采用1.5cm厚竹胶板。

主楞:12#槽钢,沿横桥向布置,间距与立杆纵向问距相同。

次楞:10×10cm方木,沿顺桥向布置,布置间距0.2m。

支架搭设杆件及配件:依据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231--2010进行搭设。

3.4 结构计算

3.4.1 竹胶板计算

3.4.1. 1 强度计算

底模采用满铺15mm厚竹胶板,取1m板宽验算,计算时两端按简支板考虑,计算跨径取0.2m。

截面抗弯模量w=1/6Xbh2=1/6x 1000X 152=37500mm3

截面惯性矩=1/12Xbh3=1/12X 1000X 153=281250mm4

钢筋及砼自重取25.5k N/m3X2.1m(砼厚)=53550N/m2

木模板自重标准值:500N/m2

施工人员及设备荷载标准值:按均布荷载2500N/m[2]和跨中集中荷载2500N两种情况考虑,分别计算如下:

(1)均布荷载作用下产生效应

当可变荷载起控制作用时:q1=0.9x[1.2x(53550+500)+1.4x2500x1=61524N/m

当永久荷载起控制作用时:q1=0.9x[1.35x(53550+500)+1.4x07x2500]x1=67876N/m

故取较大值q1=67876N/m作为均布线荷载设计值,引起的最大弯矩值M1

(2)集中荷载作用下产生效应

模板自重线荷载设计值q2=0.9x1x1.2x500=540N/m

跨中集中荷载设计值P=0.9x1.4x2500=3150N

故集中荷载用于引起的最大弯矩值M2

由于M1>M2,故采M1用验算竹胶板强度,最大弯矩应力

3.4.1. 2 挠度验算

验算挠度时不考虑可变荷载作用,故作用效应的线荷载标准值为:

故实际最大设计挠度值

3.4.2 10×10cm方木次楞计算

按三跨等跨连续梁计算,计算跨径0.9m,钢筋及砼自重取53550N/m[2],模板取500N/m[2],方木次楞取300N/m[2],施工人员及设备荷载取:2500N/m[2],查《建筑施工模板安全技术规范》附录C,表C.1-2可知:

截面抗弯模量W=166667mm[3]截面惯性矩Ι=8333333mm[4]

3.4.2. 1 强度验算:

3.4.2. 2 挠度验算:

满足要求。

3.4.3 12#槽钢主楞计算

按三跨等跨连续梁计算,跨径取值I=1200mm,钢筋及砼自重取53550N/m[2],模板取500N/m[2],方木次楞取300N/m[2],12#槽钢主楞取160N/m[2],施工人员及设备荷载取:1500N/m[2],查《建筑施工模板安全技术规范》附录C,表C.1-2可知:

查《槽钢国家标准》可知12#槽钢:

截面抗弯模量W=62100mm[3]截面惯性矩Ι=3.91x10[6]mm[4]

3.4.3. 1 强度验算:

3.4.3. 2 挠度验算:

满足要求。

3.4.4 立杆承载力稳定性计算

3.4.4. 1 荷载取值

单根立杆承担的混凝土平面面积为0.9X1.2=1.08m[2],钢筋及砼自重取53550N/m[2]x1.08m[2]=57834N,模板取500N/m[2]x1.08m[2]=540N方木次楞取300N/m[2]x1.08[2]=324N,12#槽钢主楞取160N/m[2]x108m[2]=172.8N,施工人员及设备荷载取3000N/m[2]x1.08m[2]=3240N(为偏于安全考虑按《建筑施工承插型盘口支架安全技术规程》第4.4.2.1条取值),支架自重取500N/m[2]x1.08m[2]=540N.

3.4.4. 2 稳定性计算

按照《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010,查附录C表,Q345钢材强度设计值300N/mm[2],水平杆步距取1.5m,Ø60X3.2立杆截面模量W=7700mm[3],立杆截面积A=571mm[2],回转半径i=20.1mm,支架立杆轴向力设计值按不组合风荷载和组合风荷载分别计算。

A、不组合风荷载时立杆稳定性计算:

根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010中5.3.2条可知:

(3)轴心受压杆件稳定系数ϕ

(4)立杆应力

B、组合风荷载时立杆稳定性验算:

3.4.4. 3 立杆基础及地基承载力计算

立杆基础采用200mm厚C20混凝土垫层,则立杆基础基底压应力:

盘扣支架的天然地基或经人工处理后的地基承载力应大于180Kpa。

3.5、地基处理

3.5.1 检测地基承载力,由于地基土质为砂类土,现场经原位动力触探检测,实测地基承载力小于180Kpa,基底以下80cm采用天然砂砾换填处理,根据现场不同地质可适当加深。换填需用压路机逐层碾压,每层压实厚度不超过20cm,压实度不小于96%,并测试碾压后地基承载力,确保承载力满足搭设支架要求。

3.5.2 盘扣支架区域整体采用厚20cmC20混凝土浇筑、整平,基底承载力满足要求。

3.5.3 在支架基础外侧设置20×20cm排水沟,将水及时引出,防止基础被雨水浸泡。

4、支架构造要求

4.1当地基高差较大时,基础应整理成台阶,按照盘扣节点50cm设置。4.2支架可调底座调节丝杆外露长度不应大于30cm,作为扫地杆的底层水平杆离地高度不应大于55cm;支架可调顶托伸出顶层水平杆的长度不大于65cm,且丝杆外露长度不大于40cm,插入立杆长度不得小于15cm。4.3支架顶层、底层的水平杆均应比标准步距少一个盘扣间距。4.4支架高度在8m以下时,架体外侧四周向内第一跨每一层均设置竖向斜杆,底层及顶层均应设置竖向斜杆和水平层斜杆,在架体内部,每间隔5跨纵横向由底至顶设置竖向斜杆。4.5立杆的垂直偏差不大于架高的1/500,且不大于50mm。

5、支架预压

支架搭设完成后要进行支架预压,以获取支架弹性变形、非弹性变形、地基沉降。预压采用三级分次加载,一次卸载,加卸载应对称、均衡、同步进行。具体支架预压方案这里不做说明。

6、拆架

梁体施工完成并达到一定强度后进行拆架,卸架时要先卸悬臂部分,主跨拆除时由跨中向两端同时调松顶托,第一次调松一丝,第二次再调松二丝,第三次再调松顶托对称卸架。调松顶托时要专人统一指挥,同时同步,确保步调一致。拆架时按方案进行,之前进行一次全面检查,清除多余的杂物,对拆架区禁止人员出入,拆除顺序:自上而下逐层进行,不容许上下两层同时拆除,拆除物件应用吊具或人工递下,严禁抛掷,拆除物件及时分类堆放,以便保管和运输。

结语

本项目现浇箱梁施工中采用了碗口支架、盘口支架以及贝雷梁等支撑形式,通过对比发现,在较低范围的支架搭设中相比碗口支架而言,盘口支架搭设优势明显:首先,受材质和规格尺寸影响,盘口支架的截面抵抗距W、惯性矩I、低温性能、单杆承载力等力学性能更优;其次,由于盘口支架立杆上连接盘独特结构形式,使得杆件搭设和拆除更便捷、速度更快;最后,支架搭设中竖向斜杆和水平斜杆所形成的空间桁架结构,使得支架体系更加稳固,受力性能更好。

摘要:承插型盘扣支架在2010年已发布了国家行业标准,主要应用于建筑工程。公路桥梁开始应用该类型支架大约在2014年以后,随着四新技术(采用新技术、新工艺、新材料、新设备)的推广应用,因其盘口支架相对于碗口支架、扣件支架,在安装、拆除、承载力等方面的优势,经过在公路桥梁工程中的积极探索,应用越来越广。基于此,本文主要针对盘扣支架在现浇箱梁施工中的应用进行分析计算,支架搭设、拆除,探讨其适用性。

关键词:盘扣支架,现浇箱梁,施工应用

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ231-2010建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ166-2016建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ130-2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ162-2008建筑施工模板安全技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[6] 中华人民共和国交通运输部公路局.高速公路施工标准化技术指南[S].北京:人民交通出版社,2012.

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