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摘要:贝雷架也称为“装配式公路钢桥”,原名叫“321”公路钢桥。是我国的战备公路钢桥。贝雷架是形成一定单元的钢架,可以用它拼接组装成很多构件、设备。
关键词:贝雷架;技术设计
Abstract: Bailey frame is also known as" assembly type highway steel bridge”, its former name is "321" highway steel bridge. It’s Chinese readiness for the highway steel bridge. Bailey frame is the steel frame, which can form certain unit, we can use it to splice assembly into many components and equipments.
Key words: Bailey frame; technology design
中图分类号:TU73文献标识码: A文章编号:2095-2104(2012)
1.工程概况
以某工程为例:桥梁中心桩号为K0+240.896,为两跨16.5m现浇箱梁桥,桥梁标准宽度为16m;道路中线与河道中心现夹角为72度,无通航要求。
桥梁上部结构采用钢筋混凝土等截面变宽连续梁结构,箱梁设计为单箱多室结构,梁高为1.2m。箱梁顶板厚22cm,跨中地板厚20cm,跨中腹板厚30cm。在每跨跨中设置30cm宽的跨中横梁,端横梁为1米宽,中端横梁为1.5米宽。
根据现场实际条件以及汛期泄洪要求,拟采用贝雷梁支架法施工。利用已完成的桥梁墩台作为基础,桥台处采用双拼I40b作为分配梁,其上搭设18片贝雷梁。桥墩处制作2组型钢桁架作为支点,其上搭设18片贝雷梁。由于桥墩承台边距箱梁边达3米,故采用双拼I40b制作2组型钢桁架外挑3.5米,以满足贝雷梁铺设要求。
2.支架验算
2.1设计荷载:
荷载计算
计算时,偏于安全考虑,自重的安全系数取1.2,活载的安全系数取1.4。
箱梁混凝土总数量为343.2m3,桥梁砼自重为:343.2*26.5=9094.8KN
则箱梁每平方米上的自重为:
施工荷载为:;
振捣混凝土产生的荷载:
箱梁芯模:
竹胶板:
方木:
则每平方米上的总荷载为:
2.2纵向方木强度計算(10×10cm方木)
纵向方木在支架上方起到支撑底模的作用,按简支梁模型进行计算。为保证上层竹胶板浇筑混凝土后挠度不致过大,纵向方木顺桥向布置,横向间距0.3m。纵向方木的计算跨径(横向方木的间距)。
荷载计算
根据以上计算单位面积箱梁自重及活载为:
则纵向方木承受的均布荷载为:
抗弯强度验算
最大弯矩在跨中,即
刚度验算
挠度
即10×10cm纵向方木的强度和刚度满足要求
2.3横向方木强度计算(15×15cm方木)
同样按照简支梁模型进行计算。横向方木的间距为0.9m,支撑横向方木的贝雷梁的间距最大为1.2m,因此横向方木的计算跨径为。
2.3.1荷载计算
横向方木所承受的荷载为纵向方木传递下来的集中荷载F,间距为0.3m,即在横向方木的一跨上最多有五个纵向方木传递的力。
采用计算软件计算如下:
2.3.2抗弯强度验算
最大弯矩在跨中,即
2.3.3刚度验算
最大变形在跨中,即:
2.3.4抗剪强度验算
即横桥向15×15cm方木强度和刚度满足要求
2.4顺桥向贝雷梁计算
贝雷梁顺桥方向布置,在横桥方向共有18片。
箱梁、方木、模板及施工荷载的总荷载为:
即在顺桥方向上,每片贝雷梁承受的均布荷载为
建立受力模型及采用软件计算如下:
2.4.1抗弯强度验算
最大弯矩在跨中,即
2.4.2抗剪强度验算
2.4.3刚度验算
最大变形在跨中,即:
满足要求。
其中两跨中支点承受的支反力最大,其最大值为
2.5双拼I40b型钢受力验算
双拼I40b型钢承受的是来自贝雷梁传递的力,即其承受18个。
由于整根型钢较长,其承受的集中荷载较多,所以仅对最不利的一般进行验算。建立受力模型及采用软件计算如下:
2.5.1抗弯强度验算
最大弯矩在支点处,即
2.5.2抗剪强度验算
2.5.3刚度验算
变形最不利位置在型钢悬挑的端部,即:
则双拼I40b型钢的验算满足要求。
根据以上计算可知,采用双拼[40b型钢为支点处的支反力为447.2KN;钢管桩中最外侧的一根承受的支反力最大,为804.8KN。
2.6双拼I40b斜撑稳定性验算
对双拼I40b斜撑进行受力分析,如下图所示。
根据上图的受力分析可知,双拼I40b斜撑承受的轴向力为:
则双拼I40斜撑承受的轴向压应力为:
则长细比为:
查轴心受压构件稳定系数得
则有
即双拼I40斜撑的受压稳定性满足要求。
Ø529钢管桩的稳定性验算
我部拟采用Ø529钢管桩,其外径529mm,壁厚10mm。计算长度取4.5m。最外侧的钢管桩承受的荷载最大,为804.8KN。
则其截面积为:
按强度计算,钢管柱受压应力为:
钢管柱的回转半径为:
则长细比为:
查轴心受压构件稳定系数得
则有
即钢管桩的受压稳定性满足要求。
3.支架预压:
3.1预压的目的
为检查支架承受梁体荷载的能力,减少和消除支架产生的非弹性变形、方木间的间隙、地基瞬时沉降等并获取支架预压沉降观测值用来做设置预拱值的参考数据。
3.2加载方法
支架搭设完毕、底板模板铺设完毕之后进行加载预压。拟采用人工装满砂袋,用25t汽车吊吊装,按要求的位置和高度人工配合堆码,预压重量为设计重量的1.2倍。堆码混凝土预制块或砂袋的加载方法对现浇箱梁支架进行预压。预压分两级进行,第一级荷载控制在总荷载的2/3左右。第一次加载后,荷载维持一天进行观测,第二天,进行最后一级荷载加载。最后一级维持时间根据预压沉降观测值确定,每隔12个小时测一次,直至24小时内排架变形量不超过设计要求的变形量即可卸载。预压过程中应对支架沉降进行连续观测。
3.3观测点设置及观测频率
观测点设置:
根据受力分析可知在跨中的弯矩最大,因此布点选择在跨中,每跨布置三点(三点分布在箱梁的中间以及两侧1/4跨径处)。
沉降观测频率:
①每级荷载添加前观测一次;
②每级荷载添加完毕观测一次;
③荷载的全部已加上后第一天4小时观测一次,其余每天至少观测一次;
④卸载前观测一次;
⑤卸载后观测一次。
观测注意事项 :
a.观测频率和时间按上述规定外,可根据实际情况适当增加。
b.箱梁浇注前在底板位置与预压对应位置设置观测点,观测混凝土施工过程中的支架沉降。
c.每次观测得到的数据认真记录在沉降量观测专用表格内。
3.4数据整理分析及预拱度的设置
3.4.1观测结束对测量数据进行处理,根据总沉降值和卸载后观测值计算弹性变形量。根据试验所测得的数据进行分析,对本工程所设计的预应力现浇箱梁模板支架进砼浇筑时产生的变形进行有效的控制。可依据变形量调整箱梁的底标高,实现砼浇筑完成后能达到设计所要求的梁底标高。如发现立柱下沉比较明显,需对地基处理进行加强。
3.4.2预拱度的设置
确定预拱度时考虑下列因素:支架在荷载作用下的总变形量,支架在荷载作用下的弹性压缩,支架在荷载作用下的非弹性压缩;箱梁设计反拱度,根据设计院提供。
根据梁的拱度值线形变化,其它各点的预拱度值,应以中间点为最高值,以梁的两端为零,按二次抛物线进行分配。
参考文献
《交通部国防交通储备器材管理规定》,中国交通部,1998
《公路桥涵施工技术规范》,人民交通出版社,2011
《建筑结构荷载规范》,中国建筑工业出版社,2001
《混凝土工程模板与支架技术》,机械工业出版社,2004
关键词:贝雷架;技术设计
Abstract: Bailey frame is also known as" assembly type highway steel bridge”, its former name is "321" highway steel bridge. It’s Chinese readiness for the highway steel bridge. Bailey frame is the steel frame, which can form certain unit, we can use it to splice assembly into many components and equipments.
Key words: Bailey frame; technology design
中图分类号:TU73文献标识码: A文章编号:2095-2104(2012)
1.工程概况
以某工程为例:桥梁中心桩号为K0+240.896,为两跨16.5m现浇箱梁桥,桥梁标准宽度为16m;道路中线与河道中心现夹角为72度,无通航要求。
桥梁上部结构采用钢筋混凝土等截面变宽连续梁结构,箱梁设计为单箱多室结构,梁高为1.2m。箱梁顶板厚22cm,跨中地板厚20cm,跨中腹板厚30cm。在每跨跨中设置30cm宽的跨中横梁,端横梁为1米宽,中端横梁为1.5米宽。
根据现场实际条件以及汛期泄洪要求,拟采用贝雷梁支架法施工。利用已完成的桥梁墩台作为基础,桥台处采用双拼I40b作为分配梁,其上搭设18片贝雷梁。桥墩处制作2组型钢桁架作为支点,其上搭设18片贝雷梁。由于桥墩承台边距箱梁边达3米,故采用双拼I40b制作2组型钢桁架外挑3.5米,以满足贝雷梁铺设要求。
2.支架验算
2.1设计荷载:
荷载计算
计算时,偏于安全考虑,自重的安全系数取1.2,活载的安全系数取1.4。
箱梁混凝土总数量为343.2m3,桥梁砼自重为:343.2*26.5=9094.8KN
则箱梁每平方米上的自重为:
施工荷载为:;
振捣混凝土产生的荷载:
箱梁芯模:
竹胶板:
方木:
则每平方米上的总荷载为:
2.2纵向方木强度計算(10×10cm方木)
纵向方木在支架上方起到支撑底模的作用,按简支梁模型进行计算。为保证上层竹胶板浇筑混凝土后挠度不致过大,纵向方木顺桥向布置,横向间距0.3m。纵向方木的计算跨径(横向方木的间距)。
荷载计算
根据以上计算单位面积箱梁自重及活载为:
则纵向方木承受的均布荷载为:
抗弯强度验算
最大弯矩在跨中,即
刚度验算
挠度
即10×10cm纵向方木的强度和刚度满足要求
2.3横向方木强度计算(15×15cm方木)
同样按照简支梁模型进行计算。横向方木的间距为0.9m,支撑横向方木的贝雷梁的间距最大为1.2m,因此横向方木的计算跨径为。
2.3.1荷载计算
横向方木所承受的荷载为纵向方木传递下来的集中荷载F,间距为0.3m,即在横向方木的一跨上最多有五个纵向方木传递的力。
采用计算软件计算如下:
2.3.2抗弯强度验算
最大弯矩在跨中,即
2.3.3刚度验算
最大变形在跨中,即:
2.3.4抗剪强度验算
即横桥向15×15cm方木强度和刚度满足要求
2.4顺桥向贝雷梁计算
贝雷梁顺桥方向布置,在横桥方向共有18片。
箱梁、方木、模板及施工荷载的总荷载为:
即在顺桥方向上,每片贝雷梁承受的均布荷载为
建立受力模型及采用软件计算如下:
2.4.1抗弯强度验算
最大弯矩在跨中,即
2.4.2抗剪强度验算
2.4.3刚度验算
最大变形在跨中,即:
满足要求。
其中两跨中支点承受的支反力最大,其最大值为
2.5双拼I40b型钢受力验算
双拼I40b型钢承受的是来自贝雷梁传递的力,即其承受18个。
由于整根型钢较长,其承受的集中荷载较多,所以仅对最不利的一般进行验算。建立受力模型及采用软件计算如下:
2.5.1抗弯强度验算
最大弯矩在支点处,即
2.5.2抗剪强度验算
2.5.3刚度验算
变形最不利位置在型钢悬挑的端部,即:
则双拼I40b型钢的验算满足要求。
根据以上计算可知,采用双拼[40b型钢为支点处的支反力为447.2KN;钢管桩中最外侧的一根承受的支反力最大,为804.8KN。
2.6双拼I40b斜撑稳定性验算
对双拼I40b斜撑进行受力分析,如下图所示。
根据上图的受力分析可知,双拼I40b斜撑承受的轴向力为:
则双拼I40斜撑承受的轴向压应力为:
则长细比为:
查轴心受压构件稳定系数得
则有
即双拼I40斜撑的受压稳定性满足要求。
Ø529钢管桩的稳定性验算
我部拟采用Ø529钢管桩,其外径529mm,壁厚10mm。计算长度取4.5m。最外侧的钢管桩承受的荷载最大,为804.8KN。
则其截面积为:
按强度计算,钢管柱受压应力为:
钢管柱的回转半径为:
则长细比为:
查轴心受压构件稳定系数得
则有
即钢管桩的受压稳定性满足要求。
3.支架预压:
3.1预压的目的
为检查支架承受梁体荷载的能力,减少和消除支架产生的非弹性变形、方木间的间隙、地基瞬时沉降等并获取支架预压沉降观测值用来做设置预拱值的参考数据。
3.2加载方法
支架搭设完毕、底板模板铺设完毕之后进行加载预压。拟采用人工装满砂袋,用25t汽车吊吊装,按要求的位置和高度人工配合堆码,预压重量为设计重量的1.2倍。堆码混凝土预制块或砂袋的加载方法对现浇箱梁支架进行预压。预压分两级进行,第一级荷载控制在总荷载的2/3左右。第一次加载后,荷载维持一天进行观测,第二天,进行最后一级荷载加载。最后一级维持时间根据预压沉降观测值确定,每隔12个小时测一次,直至24小时内排架变形量不超过设计要求的变形量即可卸载。预压过程中应对支架沉降进行连续观测。
3.3观测点设置及观测频率
观测点设置:
根据受力分析可知在跨中的弯矩最大,因此布点选择在跨中,每跨布置三点(三点分布在箱梁的中间以及两侧1/4跨径处)。
沉降观测频率:
①每级荷载添加前观测一次;
②每级荷载添加完毕观测一次;
③荷载的全部已加上后第一天4小时观测一次,其余每天至少观测一次;
④卸载前观测一次;
⑤卸载后观测一次。
观测注意事项 :
a.观测频率和时间按上述规定外,可根据实际情况适当增加。
b.箱梁浇注前在底板位置与预压对应位置设置观测点,观测混凝土施工过程中的支架沉降。
c.每次观测得到的数据认真记录在沉降量观测专用表格内。
3.4数据整理分析及预拱度的设置
3.4.1观测结束对测量数据进行处理,根据总沉降值和卸载后观测值计算弹性变形量。根据试验所测得的数据进行分析,对本工程所设计的预应力现浇箱梁模板支架进砼浇筑时产生的变形进行有效的控制。可依据变形量调整箱梁的底标高,实现砼浇筑完成后能达到设计所要求的梁底标高。如发现立柱下沉比较明显,需对地基处理进行加强。
3.4.2预拱度的设置
确定预拱度时考虑下列因素:支架在荷载作用下的总变形量,支架在荷载作用下的弹性压缩,支架在荷载作用下的非弹性压缩;箱梁设计反拱度,根据设计院提供。
根据梁的拱度值线形变化,其它各点的预拱度值,应以中间点为最高值,以梁的两端为零,按二次抛物线进行分配。
参考文献
《交通部国防交通储备器材管理规定》,中国交通部,1998
《公路桥涵施工技术规范》,人民交通出版社,2011
《建筑结构荷载规范》,中国建筑工业出版社,2001
《混凝土工程模板与支架技术》,机械工业出版社,2004