箱形通道无拉杆施工工艺及受力计算

发布:2012-08-19 字体:[]

  1.前言
  随着高速公路的迅速发展,施工工艺和施工水平显著提高,对砼结构物内在及外观质量的要求也不断提高。箱通常规施工多采用钢管支架配合拉杆固定内、外模板的施工工艺,但砼表面“钢筋疤点”和“孔洞”较多,修饰困难,很难达到理想的效果。为提高箱通外观质量,宁常高速公路WJ-1标箱通采用了无拉杆施工工艺,克服了有拉杆施工砼外观质量的缺陷,取得了良好的效果。
  2.无拉杆施工工艺
  通道施工工艺:测量放样→基坑开挖→铺设垫层→钢筋砼底板浇筑→钢筋加工及安装→模板安装及支撑→箱身砼浇筑→养护及拆模。
  有拉杆施工时砼产生侧压力最终传递到拉杆上,足够数量的拉杆能保证模板不易变形,而无拉杆内、外模支撑体系相互独立,若支撑不稳定,砼浇筑时易造成跑模,因此在无拉杆施工中内、外模支撑体系显得相当重要。
  (1)内模拼装及支撑:箱通底板砼浇注后,在底板上精确放出模板位置。内模采用大块组合钢模,模板与模板之间用螺丝连接固定,模板拼缝采用双面胶带、玻璃胶处理,防止拼缝处漏浆。内模背面设置横向钢管,把内模连成一个完整的结构体系。
  箱通孔洞采用可调门式支架支撑,横向支架间距80cm,纵向支架间距100cm.为加强门式支架稳定性,还需增设斜向剪力撑。将调节杆、可调门架托座安装就位后,通过可调节托座来调整模板的纵向和水平位置,确保通道的净宽。内模支撑完成后在门架顶部铺设顶模,调整托架高低,确保模板拼缝平整、顺直。
  (2) 外模拼装及支撑:外模选用18mm厚的优质竹胶板,其背面用方木固定,间距为20cm,方木尺寸5×10cm.竹胶板外竖向采用钢管支撑,间距为50cm,其外再设置三、四道横向钢管支撑。横向钢管外侧采用20号槽钢进行固定,槽钢间距为50cm.为防止槽钢下沉,将支撑处地面夯实,并用10×20cm木块垫在槽钢下面。槽钢上端及下端分别用θ16螺杆对拉,其下端拉杆设在通道的底板上,上端采用θ16螺杆将两端槽钢对拉。在槽钢外侧再设置四道横杆,这四道横杆与打入地基的排架支撑和斜撑钢管连接。
  内外模板安装及支撑结束后,在砼浇筑前对内外模板支撑、节点连接及模板垂直度进行检查,保证箱体在砼浇筑过程中不致因人或小型机具产生变形。
  3.支撑体系受力计算
  本文仅对支撑体系所产生的侧向压力进行计算。
  (1)侧向荷载分析
  箱通洞身砼采用砼运送车运输,由泵车输送砼入模,分层对称浇筑,每层厚度控制在30cm左右,采用插入式振捣器。砼浇筑速度在6m/h以下时,作用于侧模的压力可按下面两式进行计算,取两式计算值较小者为侧压力。
  箱形通道的浇筑速度为4.66m/h,坍落度控制140mm,砼掺外加剂,振捣砼产生侧压力为4Kpa,输送泵倾倒砼产生侧压力2Kpa.
  Pm=0.22γt0K1K2Vχ……………①
  Pm=γH……………………………②
  取①、②两式计算所得较小值:
  掺外加剂取K1=1.20
  坍落度140mm取K2=1.15
  将已知各值代入砼侧压力公式:
  ① Pm=0.22×24×0.5×1.2×1.15×4.66χ=7.86Kpa
  ② Pm=24×3.04=72.96Kpa
  取较小值:Pm=7.86Kpa
  考虑振捣荷载及输送泵倾倒砼产生侧压力:
  Pm=7.86+4+2=13.86Kpa
  单位长度内产生得总侧压力F=P×H×L=13.86H(KN)
  (2) 内模支撑受力计算
  ∫?。0×2.7m箱通为例。单位长度范围内有6根钢管支撑,间距60cm,则单位长度内产生的总侧压力为F=13.86H=13.86×3.04=42.13KN.箱形通道为两侧对称浇筑,每根钢管所受压力为P=2×42.13/6=14.04KN.σ=P/A=14.04×103/489=28.72Mpa(注:θ48×3.5规格钢管截面面积489mm2)钢管最大允许受压荷载[σ]=215Mpa>σ=28.72Mpa,故箱形通道内模支撑方案满足施工要求。
  (3) 外模支撑受力计算
  外模采用20号槽钢进行支撑,槽钢上下端固定高度为3.4m,槽钢间距50cm,则单位长度内总侧压力P=13.86H=13.86×3.4=47.12KN,槽钢最大受力弯矩为M=PL/4=47.12×3.4/4=40.05KN.m,σ=M/Ix=40.05/0.169=236.99Mpa,在单位长度内设有两根槽钢,则[σ]=165×2=330Mpa>σ=236.99Mpa(注:20号槽钢允许弯拉应力[σ]=165 Mpa),安全系数为1.39,故20号槽钢设置能满足施工要求。
  在实际施工过程中应对外侧支撑的槽钢跨中及槽钢弯起点加强支撑,增强槽钢刚度;内模支撑体系中的垂直及斜撑钢管均采用扣件扣牢固,增强支撑钢管度。
  4.无拉杆施工注意事项
  (1)内模支撑采用门式支架和钢管支撑,钢管密度较大,施工人员不易进出,在施工过程中应加强检查。
  (2)翼墙在无拉杆施工中是最难控制的部分,其线形、角度、外观质量明显度较高,施工时应加强翼墙部分支撑。
  (3)通道沉降缝的美观与否影响整体外观效果,施工过程中应加强沉降缝板处理。
  (4)砼浇筑、振捣过程中不得接触模板,并使两侧模板受力均衡。
  5.结束语
  箱形通道采用无拉杆施工较大地提高了砼外观质量,能保证在浇筑砼后不再在其表面进行拉杆的处理和孔洞的修补;虽然采用无拉杆施工相对投入较大,但是对于提高砼外观质量、提高高速公路的性能指标、树立精品工程,无拉杆施工工艺还是非常值得推广。

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