軍用梁、墩在現(xiàn)澆連續(xù)梁架空施工中的運用

羅華松

(中鐵七局集團有限公司,湖北 武漢 430071)

1 工程概況

軍用梁、軍用墩具有運輸方便、承載力大、剛度好、桿件種類少、拆裝與互換方便及構(gòu)造簡單等特點。武漢市軌道交通一號線二期工程古田四路連續(xù)梁,由于地處武漢市解放大道與古田四路交匯的繁華路口,古田四路連續(xù)梁為后張法預應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁,跨度布置為(30+50+30)m,其中 50m跨橫跨古田四路。根據(jù)交管單位的要求,該路口必須保證雙向四車道,因此連續(xù)梁跨古田四路上方必須采用架空施工,確保不中斷交通。架空施工如圖 1、圖 2所示。

圖1 架設(shè)軍用墩、梁

2 架空方案

在跨路口處用 64式軍用梁進行架空,配套六五軍用墩和 40b工字鋼墊梁。六四軍用梁的材質(zhì)為 16Mn鋼,上下弦桿均為 2×16b槽鋼,由全焊構(gòu)架、銷接組裝、單層式的拆裝上承鋼桁架組裝,跨度為 20m+20m,每跨縱向設(shè) 9片軍用梁。軍用梁端部下方橫向布設(shè)兩根 I40工字鋼做傳力墊梁。每端橫梁下設(shè) 5個 65格構(gòu)式軍用墩作為支墩,軍用墩由雙30a槽鋼組合而成,高 8m,軍用墩之間用∠100×100×6角鋼剪力撐相連,軍用墩下為 C30混凝土調(diào)平基座。每個軍用墩與調(diào)平基座混凝土用 8個 20螺栓連接成整體。該架空結(jié)構(gòu)的施工工藝流程:澆筑軍用墩C 30混凝土基座※組裝軍用墩※吊裝加固軍用墩※吊裝加固墊梁 ※組裝軍用梁※吊裝加固軍用梁※鋪裝枕木及其余支撐體系。

圖2 連續(xù)梁在架空結(jié)構(gòu)上施工

3 力學計算

3.1 軍用梁計算

3.1.1 荷載分析

結(jié)構(gòu)計算的荷載包括:現(xiàn)澆箱梁鋼筋混凝土自重;模板及支架自重;每根軍用梁自重;每根墊梁自重;施工荷載。

本工程梁底共設(shè) 9片軍用梁,可把每片軍用梁所承受的從上部傳來的諸多集中荷載按照規(guī)范中相關(guān)取值規(guī)定轉(zhuǎn)化為線形均布荷載,并按照公式(1)計算軍用梁跨中最大彎矩,公式

(2)計算最大剪力

3.1.2 強度計算

上下弦桿均為 2×16b槽鋼(16Mnq),W=116813mm3,I=9345000mm4,A=2515mm2,E=206000MPa,[σ]=215MPa

下弦桿:下弦桿只承受軸心拉力,利用截面法計算按公式(3)計算:(由下圖所示,H取值為 1.5m)

圖3 標準三角

上弦桿:上弦桿直接承受均布荷載,按 1m的簡支梁利用式(1)、式(2)進行檢算。

3.1.3 剛度檢算

上下弦桿的組合截面慣性矩為:

按式(5)計算跨中撓度:

3.2 墊梁計算

本工程墊梁采用 2根 40 b工鋼,為 4跨連續(xù)梁,跨度為2m+2.998m+2.998m+2m,承受來自軍用梁的 9個集中荷載(為軍用梁的反力,每個 21.5 t)和自重產(chǎn)生的均布荷載(0.0738 t/m),其中 7個集中荷載分布在中間兩跨,現(xiàn)為了簡化計算,將 7個集中荷載轉(zhuǎn)化為均布荷載,作用在中間兩跨上,取 2.998m跨簡支梁承受均布荷載來進行檢算。各力學參數(shù)為:Wx=1139050 mm3,Ix=227810000 mmk4,Sx=671200mm3,tw=12.5mm,E=206000MPa。

先計算軍用梁的 9個集中荷載和自重產(chǎn)生的均布荷載產(chǎn)生的荷載。再計算強度檢算和剛度檢算。

3.2.1 強度計算

按照式(1)、式(2)、式(4)、式(6)進行計算:

3.2.2 剛度檢算

剛度按式(5)計算。

3.3 軍用墩檢算

每孔有兩排共 10個軍用墩立柱,為雙 30a槽鋼組成的格構(gòu)式立柱,單根 30a槽鋼橫截面積為 4050mm2,截面模量Wx=387333 mm3、Wy=87433 mm3,慣 性 距 Ix=58100000mm4、Iy=3270000 mm4,回轉(zhuǎn) 半徑 ix=119.8 mm、iy=28.4mm。兩槽鋼沿 Y軸方向間距為 30 cm進行組合,組合截面積為 8100 mm2,組合慣性距 Ix=116200000mm4、Iy=188790000mm4,所以對弱軸 X軸進行計算,組合回轉(zhuǎn)半徑ix=239.6mm。檢算時按軸心受壓進行計算,這里,連續(xù)梁單個軍用墩立柱承受荷載為墊梁的支座反力。

3.3.1 抗壓強度檢算

3.3.2 穩(wěn)定性檢算

本工程檢算的立柱長度為 8m,立柱為一端固定的懸臂結(jié)構(gòu),具體檢算如下:通過計算出φ的取值范圍。再按公式 λ=μl/ix計算出λ的值(因為立柱為一端固定的懸臂結(jié)構(gòu)可以得到長度系數(shù)μ取值為 2),然后查Q235鋼軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表查得 φ1的值,當 φ1≥φ時,滿足要求。由于本工程在武漢市解放大道既有硬化道路上施工,故對地基沒有進行處理及檢算。

4 構(gòu)件的連接及加固

4.1 軍用墩

(1)每個軍用墩與腳手架用“井”字形普通鋼管連四道,每根普通鋼管與腳手架之間至少用 4個扣件連接;腳手架與墩子之間亦用普通鋼管至少抱三層,空隙處用木楔楔緊。

(2)軍用墩與軍用墩之間連接分為兩種。

橫橋向:用普通鋼管如圖 4所示搭設(shè)剪刀撐;水平方向用普通鋼管連成整體。

順橋向:主要針對古田四路路中兩處縱向布置的軍用墩,該處兩排軍用墩用普通鋼管連接。

圖4 剪力撐示意

(3)每個軍用墩與地面用角鋼連接。角鋼與地面用膨脹螺栓固定,膨脹螺栓至少打入地面 20 cm。與軍用墩用 20螺栓連接(圖 5)。

4.2 軍用墩與墊梁

軍用墩與墊梁之間用 22螺栓加鋼板壓牢;墊梁之間用方木楔緊,并用 12鋼筋加螺絲(帶帽)對拉。(圖 6)

4.3 墊梁與軍用梁

若軍用梁上既有的孔正好對著下面兩片墊梁的之間空隙,即可用 7字形卡子(直徑 22圓鋼)加鋼板將兩者連接(圖 7)。

若孔對不上,即在軍用梁端頭處橫向布置一根[16槽鋼,在槽鋼上開孔,再用鋼板兩頭壓將兩者連接。

圖5 角鋼連接示意

圖6 軍用墩與墊梁連接示意

圖7 軍用梁與墊梁連接示意1

圖8 兩跨連續(xù)軍用梁連接示意

4.4 軍用梁之間連接

(1)一跨軍用梁長度為 16.5 m,在軍用梁沿橫向布置[16槽鋼(或 16工字鋼),用 U形螺栓連接,一跨軍用梁上部加固 6～7道,下部加固 3道(如圖 8所示)。

(2)兩跨連續(xù)的軍用梁之間用鋼板加 22螺栓連接,使兩跨軍用梁連成一體。相鄰軍用梁之間每 4m設(shè)一道斜向∠75×75×5角鋼連接。

4.5 軍用墩與軍用梁之間連接

如圖 9所示,采用普通鋼管,斜向?qū)⒍张c梁通過螺栓孔連接

圖9 軍用墩與梁之間的連接示意

圖10 軍用墩、梁、墊梁連接示意

如圖 10所示,在每個軍用墩處用 U型螺絲加鋼板將軍用墩、墊梁與軍用梁三者連在一起。

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