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摘要:结合工程实例,对一种简易轻便的钢—混凝土组合梁翼缘悬挑结构现浇支架的应用进行了探讨,从支架材料选择、支架结构特点、安装、拆除及力学计算等方面作了叙述,以供同类工程参考借鉴。
关键词:钢—混凝土组合梁;翼缘支架
一、工程概况
本工程桥梁是青岛新机场高速公路(一期工程先期实施段)工程的一部分,是跨径组合为45m+60m+45m的连续曲线梁桥。三跨钢-混凝土组合简支梁桥,桥梁全长150m。桥梁半幅宽20.25m,两边各设0.5m宽防撞栏,主桥结构高度2.4m,高跨比2.4/60=1/25。桥梁横向断面为3个单室钢-混凝土组合钢箱梁结构,钢箱梁采用开口截面形式,箱梁间距3.5m,两侧悬挑1.375m,上翼缘板宽900mm。
二、支架材料选择
由于梁高较高,且施工空间狭小,部分梁段需跨交通路口,车流辆大,无法封闭交通,只能跨路施工。因此翼缘悬挑混凝土施工搭设支架不能落地,且无法采用吊车安装拆除。箱梁翼缘混凝土方量不大,如采用支架支撑法,以及吊车吊装方法,经济效益较低。
受上述条件的制约,翼缘支架必须要求轻便,同时还要求支架必须具有足够的强度、刚度和稳定性,以保证施工质量和使用安全。
工地常用材料有建筑钢管、角钢、工字钢、槽钢、木方、钢筋等。如采用工字钢、槽钢、角钢等材料制作,单个构件均达到100kg以上,人工安装拆除均非常困难,不考虑选用。建筑钢管由于工地使用广泛,具有单位重量轻、抗拉压性能好,适合人工操作,所以支架材料选用上最终选择了建筑钢管+30的钢筋做为支架骨架,方木为辅,模板采用15mm厚覆膜竹胶板的悬挑支架结构,如图1所示。
三、支架结构布置及特点
如图1所示,支架上部为3.5×48mmQ235双钢管,双钢管长2m,于A断面处在翼缘板焊接N1钢筋,N1钢筋受压;于B断面位置焊接N2钢筋,双钢管下穿N2钢筋,N2钢筋受拉。支架下部使用10×10cm方木做模板龙骨,模板使用15mm厚覆膜竹胶板。上下部结构通过直径16mm对拉螺栓对拉连接,对拉螺栓强度不低于HRB335。
支架特点1:支架结构使用的材料简单轻便,使用材料主要为钢管、方木、竹胶板、钢筋,每延米材料组成为:4根2m钢管、3-4根方木、2组(N1、N2)钢筋、2组16mm对拉螺栓、1㎡左右竹胶板。经计算每延米材料总重量不超过50KG。
支架特点2:支架结构简单易安装,安全性高。传统支架外支撑涉及脚手架高空作业,且辅以吊车吊装安装材料,施工人员爬架、卸装材料的安全风险较高。新支架施工人员安装仅需在桥上人工搬运安装即可,且可借助翼缘外侧的护栏预埋钢筋做安全防护栏,保障施工人员的安全。
支架特点3:支架结构对钢梁的破环较小。对比使用螺栓于箱室外侧钻孔以及外支撑脚手架方式,新支架结构部位不会碰撞到箱梁外侧表面,油漆不会被破坏。
四、支架安装
N1、N2钢筋需提前加工,钢箱梁吊装完成后,可直接安排焊工在钢箱梁外侧翼缘位置焊接N1、N2钢筋。焊接质量要求较高,与翼缘钢板接触面的角焊缝采用电弧焊满焊方式,冷却后保证无气孔、杂渣、裂纹现象。
支架安装前,可将方木与竹胶板提前组合钉装,方木优先钉装于板缝间隙。对拉螺栓孔需穿过竹胶板和方木对拉,按照设计对拉孔距提前钻孔,安插对拉钢筋,通过燕尾卡固定方木、竹胶板。
采用人工安装3.5*48mm双钢管,双钢管长度2m左右。安装时下穿N2钢筋,并压在N1钢筋上,可用扎丝将N1、N2钢筋与钢管绑扎,提高稳定性;同时需控制准确N1、N2高差,保证钢管水平。支架上下结构通过16mm对拉螺栓连接,外套pvc管方便拆除。整体支架完成后,可在N2受拉钢筋焊接处垂直补焊废弃钢筋头,补充N2钢筋焊缝受拉强度。
注:图中未标识单位均为mm计。
图1翼缘位置现浇支架截面图
五、支架拆除
桥面浇筑完成并达到设计强度后,首先拆除模板侧模。底模与方木为一个整体,松开对拉螺栓,使绳索通过螺栓孔,安排施工人员于桥面顶轻轻敲打并使用绳索将模板整体托出。拆除的支架可置于桥面便于循环利用。
支架的模板拆除后,需安排施工人员切割N1、N2露出钢筋,切口需保证与桥面水平,无突起。
六、支架力学计算
表1力学计算结果1
表2力学计算结果2
此处仅列出计算结果。由表1、表2可以看出,各部杆件、支架等的受力及变形均满足容许值要求。根据计算结果,得出N2钢筋在整个支架体系中的重要性,施工过程中需确保N2钢筋与翼缘钢板焊接质量,保证该处的受拉强度满足要求。
七、结语
青岛新机场高速公路(一期工程先期实施段)工程已竣工验收完成,钢-混组合梁桥全长150m的翼缘现浇均使用该支架体系,本论文的论述与施工过程支架的制作安装过程完全一致。
实际使用证明,这种支架简易、轻便,同时具有足够的强度、刚度和稳定性,非常适用于钢—混凝土组合箱梁在受条件、地形限制无法搭设落地支架、无法利用大型吊装设备等环境下使用,同时,这种支架也适用于正常条件下的钢—混凝土组合箱梁翼缘施工,这是一种简易、轻便、安全、经济的支架形式,特写此文以供同行施工同条件或同类型翼缘时予以借鉴。
参考文献
[1]《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008
[2]《钢结构设计规范》GB50017-2014
[3]周水兴.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社,2001.