军用梁、墩在现浇连续梁架空施工中的运用

罗华松

(中铁七局集团有限公司,湖北 武汉 430071)

1 工程概况

军用梁、军用墩具有运输方便、承载力大、刚度好、杆件种类少、拆装与互换方便及构造简单等特点。武汉市轨道交通一号线二期工程古田四路连续梁,由于地处武汉市解放大道与古田四路交汇的繁华路口,古田四路连续梁为后张法预应力混凝土现浇连续箱梁,跨度布置为(30+50+30)m,其中 50m跨横跨古田四路。根据交管单位的要求,该路口必须保证双向四车道,因此连续梁跨古田四路上方必须采用架空施工,确保不中断交通。架空施工如图 1、图 2所示。

图1 架设军用墩、梁

2 架空方案

在跨路口处用 64式军用梁进行架空,配套六五军用墩和 40b工字钢垫梁。六四军用梁的材质为 16Mn钢,上下弦杆均为 2×16b槽钢,由全焊构架、销接组装、单层式的拆装上承钢桁架组装,跨度为 20m+20m,每跨纵向设 9片军用梁。军用梁端部下方横向布设两根 I40工字钢做传力垫梁。每端横梁下设 5个 65格构式军用墩作为支墩,军用墩由双30a槽钢组合而成,高 8m,军用墩之间用∠100×100×6角钢剪力撑相连,军用墩下为 C30混凝土调平基座。每个军用墩与调平基座混凝土用 8个 20螺栓连接成整体。该架空结构的施工工艺流程:浇筑军用墩C 30混凝土基座※组装军用墩※吊装加固军用墩※吊装加固垫梁 ※组装军用梁※吊装加固军用梁※铺装枕木及其余支撑体系。

图2 连续梁在架空结构上施工

3 力学计算

3.1 军用梁计算

3.1.1 荷载分析

结构计算的荷载包括:现浇箱梁钢筋混凝土自重;模板及支架自重;每根军用梁自重;每根垫梁自重;施工荷载。

本工程梁底共设 9片军用梁,可把每片军用梁所承受的从上部传来的诸多集中荷载按照规范中相关取值规定转化为线形均布荷载,并按照公式(1)计算军用梁跨中最大弯矩,公式

(2)计算最大剪力

3.1.2 强度计算

上下弦杆均为 2×16b槽钢(16Mnq),W=116813mm3,I=9345000mm4,A=2515mm2,E=206000MPa,[σ]=215MPa

下弦杆:下弦杆只承受轴心拉力,利用截面法计算按公式(3)计算:(由下图所示,H取值为 1.5m)

图3 标准三角

上弦杆:上弦杆直接承受均布荷载,按 1m的简支梁利用式(1)、式(2)进行检算。

3.1.3 刚度检算

上下弦杆的组合截面惯性矩为:

按式(5)计算跨中挠度:

3.2 垫梁计算

本工程垫梁采用 2根 40 b工钢,为 4跨连续梁,跨度为2m+2.998m+2.998m+2m,承受来自军用梁的 9个集中荷载(为军用梁的反力,每个 21.5 t)和自重产生的均布荷载(0.0738 t/m),其中 7个集中荷载分布在中间两跨,现为了简化计算,将 7个集中荷载转化为均布荷载,作用在中间两跨上,取 2.998m跨简支梁承受均布荷载来进行检算。各力学参数为:Wx=1139050 mm3,Ix=227810000 mmk4,Sx=671200mm3,tw=12.5mm,E=206000MPa。

先计算军用梁的 9个集中荷载和自重产生的均布荷载产生的荷载。再计算强度检算和刚度检算。

3.2.1 强度计算

按照式(1)、式(2)、式(4)、式(6)进行计算:

3.2.2 刚度检算

刚度按式(5)计算。

3.3 军用墩检算

每孔有两排共 10个军用墩立柱,为双 30a槽钢组成的格构式立柱,单根 30a槽钢横截面积为 4050mm2,截面模量Wx=387333 mm3、Wy=87433 mm3,惯 性 距 Ix=58100000mm4、Iy=3270000 mm4,回转 半径 ix=119.8 mm、iy=28.4mm。两槽钢沿 Y轴方向间距为 30 cm进行组合,组合截面积为 8100 mm2,组合惯性距 Ix=116200000mm4、Iy=188790000mm4,所以对弱轴 X轴进行计算,组合回转半径ix=239.6mm。检算时按轴心受压进行计算,这里,连续梁单个军用墩立柱承受荷载为垫梁的支座反力。

3.3.1 抗压强度检算

3.3.2 稳定性检算

本工程检算的立柱长度为 8m,立柱为一端固定的悬臂结构,具体检算如下:通过计算出φ的取值范围。再按公式 λ=μl/ix计算出λ的值(因为立柱为一端固定的悬臂结构可以得到长度系数μ取值为 2),然后查Q235钢轴心受压构件的稳定系数表查得 φ1的值,当 φ1≥φ时,满足要求。由于本工程在武汉市解放大道既有硬化道路上施工,故对地基没有进行处理及检算。

4 构件的连接及加固

4.1 军用墩

(1)每个军用墩与脚手架用“井”字形普通钢管连四道,每根普通钢管与脚手架之间至少用 4个扣件连接;脚手架与墩子之间亦用普通钢管至少抱三层,空隙处用木楔楔紧。

(2)军用墩与军用墩之间连接分为两种。

横桥向:用普通钢管如图 4所示搭设剪刀撑;水平方向用普通钢管连成整体。

顺桥向:主要针对古田四路路中两处纵向布置的军用墩,该处两排军用墩用普通钢管连接。

图4 剪力撑示意

(3)每个军用墩与地面用角钢连接。角钢与地面用膨胀螺栓固定,膨胀螺栓至少打入地面 20 cm。与军用墩用 20螺栓连接(图 5)。

4.2 军用墩与垫梁

军用墩与垫梁之间用 22螺栓加钢板压牢;垫梁之间用方木楔紧,并用 12钢筋加螺丝(带帽)对拉。(图 6)

4.3 垫梁与军用梁

若军用梁上既有的孔正好对着下面两片垫梁的之间空隙,即可用 7字形卡子(直径 22圆钢)加钢板将两者连接(图 7)。

若孔对不上,即在军用梁端头处横向布置一根[16槽钢,在槽钢上开孔,再用钢板两头压将两者连接。

图5 角钢连接示意

图6 军用墩与垫梁连接示意

图7 军用梁与垫梁连接示意1

图8 两跨连续军用梁连接示意

4.4 军用梁之间连接

(1)一跨军用梁长度为 16.5 m,在军用梁沿横向布置[16槽钢(或 16工字钢),用 U形螺栓连接,一跨军用梁上部加固 6～7道,下部加固 3道(如图 8所示)。

(2)两跨连续的军用梁之间用钢板加 22螺栓连接,使两跨军用梁连成一体。相邻军用梁之间每 4m设一道斜向∠75×75×5角钢连接。

4.5 军用墩与军用梁之间连接

如图 9所示,采用普通钢管,斜向将墩与梁通过螺栓孔连接

图9 军用墩与梁之间的连接示意

图10 军用墩、梁、垫梁连接示意

如图 10所示,在每个军用墩处用 U型螺丝加钢板将军用墩、垫梁与军用梁三者连在一起。

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