橋梁大噸位（100T）砂筒制作與檢驗

【摘要】在工程施工中連續(xù)箱梁、簡支箱梁及邊跨現(xiàn)澆直線段多采用支架現(xiàn)澆施工方式，施工方案一般采用梁柱式支架，該支架須設置卸架設備，采用砂筒作為卸架設備之一，根據當今橋梁現(xiàn)有施工經驗，砂筒承載能力僅達50T；但現(xiàn)在橋梁設計及施工中經常會碰到大噸位的砂筒作為常用卸架設備。

【關鍵詞】大噸位；砂筒；制作與檢驗

一、常用卸架設備的優(yōu)缺點

根據對施工中經常用到的卸架設備進行綜合比較，主要從安全性、經濟性、適用性、操作性等幾個方面進行評價。

1、組合木楔

特點分析：a、制作簡單，b、承載能力一般較小。

評估分析：可實施性一般；工期可以滿足要求；經濟性較好；有效性極差。

2、砂筒

特點分析：a、制作較為復雜b、承載能力一般較大。

評估分析：可實施性較好；工期可以滿足要求；經濟性一般；有效性較好。

3、砂箱

特點分析：a、制作較為復雜。b、承載能力一般。c、尺寸過大和頂梁不匹配。

評估分析：可實施性一般；工期可以滿足要求；經濟性一般；有效性一般。

4、千斤頂

特點分析：a、承載能力較好。b、采購即可，費用較高。

評估分析：可實施性較好；工期可以滿足要求；經濟性較差；有效性較好。

經常比較，砂筒在可實施性、經濟性、操作性等方面有較大的優(yōu)勢，在日常施工中多采用此設備作為橋梁上部施工的首選。

二、砂筒的特點

1、能夠承受大噸位（100T）重力作用，安全可靠；

2、作為卸架設備使用方便，脫?？臻g足夠；

3、制作簡單、能夠周轉使用、經濟造價低；

4、砂筒筒體、砂、頂心填充材料都是常規(guī)材料，可以方便采購獲得；

5、砂筒主要幾何尺寸擬定比較簡單，可借鑒現(xiàn)有砂筒尺寸結合卸落量要求確定。砂筒的結構驗算可以依據砂筒的計算公式進行；

6、加工方式簡單，僅需采用電弧焊就可進行加工；

7、從設備本身來說，100T砂筒不算大型設備，從制造設備性能檢驗來說，承載能力的驗證方法也比較多。

三、大噸位砂筒（100噸）關鍵材料及尺寸選定

1、筒體材料選擇

筒體材料決是決定砂筒承載力的關鍵因素。因此，從可實施性、經濟性、施工效果三方面對鋼板、無縫鋼管兩種材料進行選擇。

（1）結構用無縫鋼管

特點分析：a、容易采購。b、不需要二次加工。c、受力效果好。

評估分析：可實施性較好；經濟性較差；施工效果較好。

（2）卷板

特點分析：a、容易采購。b、需要二次加工成筒狀，同心度較差。c、強度會受焊縫影響。

評估分析：可實施性較差；經濟性較好；施工效果一般。

經以上分析評估，可以采用結構用無縫鋼管作為筒體材料。

2、砂的選擇

（1）機制砂

特點分析：a、堅固性較差。b、價格便宜。c、級配較差。

評估分析：堅固性一般；級配一般；經濟性較好。

（2）細河砂

特點分析：a、堅固性好。b、價格便宜。c、級配好。

評估分析：堅固性好；級配好；經濟性較好。

（3）中河砂

特點分析：a、堅固性好。b、價格便宜。c、級配好。

評估分析：堅固性好；級配好；經濟性較差；不利于卸落。

（4）石英砂

特點分析：a、堅固性好。b、價格高。c、級配單一。

評估分析：堅固性好；級配較差；經濟性較差。

經以上分析評估，可以采用細河砂材料。

3、頂心填充材料選擇

（1）砼

特點分析：a、強度高。b、操作簡單。c、可澆筑中的利用多余砼。

評估分析：強度剛度較好；實施性較好；經濟性一般。

（2）不需填充

特點分析：a、強度可能不足。b、剛度不夠。

評估分析：強度剛度較差；實施性較好；經濟性較好。

（3）砂漿

特點分析：a、強度低。b、操作簡單。c、需要單獨配砂漿。

評估分析：強度剛度一般；實施性較好；經濟性一般。

經以上分析評估，可以采用砼作為頂心填充材料。

4、主要幾何尺寸擬定

（1）d1：37.7、L：46、h：7、h0：8

特點分析：a、經試算，承載能力有富余。b、卸架空間大，操作方便。

評估分析：承載能力較好；卸架空間較好。

（2）d1：29.9、L：35、h：5、h0：6

特點分析：a、經試算，承載能力剛好滿足。b、卸架空間相對較小，可以操作。

評估分析：承載能力一般；卸架空間一般。

（3）d1：27.3、L：30、h：4、h0：5

特點分析：a、經試算，承載能力不滿足。b、卸架空間相對較小，較難操作。

評估分析：承載能力較差；卸架空間較差。

經以上分析評估，可以采用d1：37.7、L：46、h：7、h0：8砂筒尺寸。

5、最終砂筒材料、尺寸選定

筒體材料：普通無縫鋼管；砂：細河砂；頂心填充材料：混凝土；主要幾何尺寸組合：d1：37.7cm、L：46cm、h：7cm、h0：8cm

四、砂筒關鍵工藝選定

1、加工方式選擇

（1）自行組織相關技術工人加工

特點分析：a、加工費用略低。b、方便施工組織，加工快。c、主要關注零部件尺寸、焊縫質量、成型檢查。

評估分析：經濟性較好；工期有保障；加工質量較好。

（2）機械設備制造廠家加工

特點分析：a、加工費用較高。b、協(xié)作有難度，加工速度不快。c、主要關注零部件尺寸、焊縫質量、成型檢查。

評估分析：經濟性較差；工期有保障不力；加工質量較好。

經以上分析評估，可以采用自行組織相關技術工人加工。

2、承載能力驗證方法選定

（1）在支架上直接加載

特點分析：a、操作很復雜，預拱度需反復調整。b、有很大的安全危險性。c、承載能力驗證效果不好把握。

評估分析：操作難度較差；安全性較差；驗證效果一般。

（2）利用千斤頂和反力架進行預壓

特點分析：a、操作較為復雜，需采用千斤頂和專門配置反力架。b、有很大的安全危險性。c、承載能力驗證效果容易把握。

評估分析：操作難度較差；安全性一般；驗證效果較好。

（3）利用萬能試驗機進行預壓

特點分析：a、室內操作，簡便易行。b、安全性高。c、承載能力驗證效果容易把握。

評估分析：操作難度較差；安全性一般；驗證效果較好。

經以上分析評估，可以采用利用萬能試驗機進行預壓。

3、最終砂筒關鍵工藝選定

經綜合對比加工方式：選擇自行組織相關技術工人加工；承載能力驗證方法：選定利用萬能試驗機進行預壓。

五、砂筒的制作實施

1、采用選定的材料，明確材料驗收指標

砂筒材料是砂筒達到100T承載能力的首要條件和技術關鍵，必須確保砂筒在承受100T荷載時其零部件材料強度剛度足夠。具體實施如下：

使用部位：筒體

材料選擇：上筒采用直徑32.5cm，壁厚16mm的結構用無縫鋼管（45號鋼）；下筒采用直徑37.7cm，壁厚20mm的結構用無縫鋼管（45號鋼），采用游標卡尺檢查無縫鋼管的壁厚，小于允許偏差±0.15mm，目測檢查筒壁外觀，無砂眼等缺陷。

使用部位：頂心

材料選擇：頂心填充材料選用C30混凝土填充，人工采用鋼筋插搗、抹平，待砼強度達到75%以上后對高出的多余部分打磨平整。

使用部位：砂

材料選擇：安排兩名工人到采集1m2細砂，然后進行露天晾曬，再用5.00mm標準篩篩除較大粒徑，最后用烘箱對其烘干，密封防潮保存?zhèn)溆谩?/p>

2、對擬定的幾何尺寸進行細化，進行構造設計

由于筒體的主要尺寸為：下筒直徑37.7cm、總高度46cm、卸落高度7cm、上筒伸入下筒的長度8cm，因此對砂筒的其他構造尺寸進行細化，鋼板采用A3鋼、頂心采用C30砼填充、筒體采用結構用鋼管、卸砂桿采用10mm圓鋼。砂筒大樣詳見下圖：

3、選擇合格鉗工、焊工自行加工，保證加工質量

加工前對鉗工、焊工進行考核，考核合格后方可進行操作；加工過程中對零部件的下料尺寸進行檢查，尺寸偏差控制在±5mm；上筒底板先焊接然后填充C30砼人工插搗密實，待強度達到75%以上后進行打磨整平，接著進行上筒頂板、下筒底板焊接，然后進行泄砂孔制孔及卸砂桿安裝，最后對焊縫進行檢查，焊縫計算厚度he=0.7hf=5.6mm；加工完畢后進行填砂裝配，上下兩筒結合處用瀝青填隙，成型檢查：上下筒結合得宜，卸砂方便

4、采用萬能試驗機進行荷載試驗，驗證承載能力

荷載試驗是對制作好的砂筒進行檢驗的一道關鍵工序，因此，在荷載試驗方法的選擇上優(yōu)先考慮了室內試驗方法，從操作的難易程度、驗證的效果和安全性出發(fā)，選取了用萬能試驗機模擬施工現(xiàn)場按以下流程對砂筒逐一進行預壓檢驗：

（1）制定分級加載方案，近似模擬施工現(xiàn)場砂筒工況；

（2）試驗人員、記錄人員、操作工人就位，砂筒上機；

（3）分級加載，加載時分為300KN、600KN、997KN三級依次加載；

（4）持荷觀察，分級預壓時每一級加載都要持荷10分鐘，在此時間段對砂筒的外型和三道焊縫進行目測檢查，如外型變形或焊縫開裂則立即停止預壓，確保操作安全；

（5）掏砂卸載，卸載時把砂筒內的砂從卸砂孔往外掏，使上筒下落從而達到卸載的效果。

達到的效果：經過分級加載，砂筒零部件無損壞變形，焊縫外觀無開裂異?，F(xiàn)象，承載能力完全達到設計要求，在預壓過程中要采用徹底烘干的細砂，增加一個卸砂孔。預壓實測成果詳見下表：