0#块施工三角托架

0#块施工三角托架1 前言连续刚构桥上部结构挂篮法施工中，墩顶0#块施工常用的方法有支架法和三角托架法两种，当传统的支架法难度大或者地基条件复杂时，采用三角托架法施工更安全、经济、有效。2 编制依据(1) 公路桥涵设计通用规范（JTG 060-2004）(2) 公路交通安全设施设计细则（JTG/T D81-2006）(3) 建筑施工模板安全技术规范(JGJ 162-2008)(4) 路桥计算手册（人民交通出版社）3 适用范围适用于钢管支架搭设难度较大的高墩0#块施工。4 结构形式某高墩连续刚构桥，柱墩为空心薄壁方形墩，墩柱尺寸12*4m，墩柱壁厚0.8m；箱梁为单箱双室截面，顶板宽17.25m、底板宽12m、0#块长11m、墩顶中心处高度4.5m，现以该工程实例设计托架形式。(1)三角托架由牛腿、横杆、斜杆、分配梁四部分组成，结构形式详见构造图。(2)顺桥向设置七组牛腿，间距60+6180+60cm，横桥向设置3组牛腿，间距50+2150+50cm，顺桥向牛腿采用墩身内预埋通长I45a，墩身外伸出65cm；横桥向牛腿墩身内I45a预埋长度为75cm，墩身外伸出65cm,预埋牛腿周围设置两层8承压钢筋网片，网片钢筋间距5cm，网片之间间距为10cm。(3)顺桥向横杆采用通长I40a，墩身外伸出长度4.5m，横桥向横杆采用I40a，预埋长度75cm，墩身外伸出4m。(4)斜杆均采用单根I36a，尺寸根据牛腿和横杆预埋位置设定。(5)横杆上铺设工字钢分配梁，横桥向设置14根长20m的I40a，间距60cm，顺桥向设置10根长11.2m的I25a，间距90cm。横桥向I25a和顺桥向I40a在四个角点分上下两层搭接。分配梁与横杆用U型卡或点焊固定，以保证其稳定性。 图1 三角托架平台立面图（单位：cm） 图2 三角托架平台侧面图（单位：cm） 图3 三角托架平台俯视图(单位:cm)5 施工流程及工艺5.1施工流程:墩身预埋牛腿墩身预埋横杆斜杆安装分配梁安装托架验收托架预压下道工序5.2施工工艺1) 牛腿安装：牛腿采用墩身内预埋工字钢，标高通过计算设定，误差控制在5mm以内。牛腿安装顺序为先安装顺桥向牛腿，然后再安装横桥向牛腿（安装方法同横杆），预埋牛腿在墩身交界处加贴两块长100cm（墩身内长50cm、墩身外长50cm）厚度为1cm的钢板加固抗剪，牛腿加固方法见图4： 图4 牛腿加固大样图2) 横杆安装：按设计要求在墩柱模板相应位置开孔，然后安装横杆，安装过程中必须保证其水平且位置误差控制在5mm内，若横杆位置与墩柱主筋冲突需割断主筋时，须取得设计等相关方的同意，并采取相应补强措施。 3) 斜杆安装：斜杆在地面预先按设计尺寸下料，斜杆定位后与牛腿搭接固定，斜杆与牛腿、横杆的搭接尤为重要，应将工字钢对接并在搭接处加贴钢板焊接加固,加固方法见图5： 图5 斜杆、牛腿工字钢加钢板大样图4) 分配梁安装：因为横桥向分配梁在下层，所以先安装横桥向I40a分配梁，然后再安装顺桥向I25a分配梁，分配梁安装过程中必须每安装一根即用U型螺栓或点焊将其锁定防止倾覆。5) 托架验收：托架安装完成后要对预埋件位置进行测量复核，同时对所有焊缝逐个检查验收，对焊缝不符合要求的要补焊。6) 托架预压：托架可采用水箱加水或者吊运钢材和砂（土）袋的方法预压，预压荷载取箱梁自重荷载的1.2倍，并按照箱梁重力分布布置。7) 托架平台施工完成效果见下图： 图6 三角托架平台效果图6 材料与设备主要材料见表1、表2 表1 0号块施工三角托架材料用表序号材料名称型号规格单位数量单重（kg）合重（kg）备注1工字钢I25am11238.084265分配梁2工字钢I36am98605880斜杆3工字钢I40am39967.5626929横杆4工字钢I45am43.580.383496牛腿5U型螺栓60cm个280514006加固钢板1*0.45*0.01块4034.21368钢材总计45338序号设备名称型号规格单位数量备注1塔吊QTZ80台12电焊机500KV A台2表2 机械设备用表7 质量安全保证措施7.1 质量保证措施(1)施工过程中实行检查签证制度，确保每道工序严格把控。 (2)焊接要求：整个三角托架结构形式为钢结构，在托架制作和安装过程中有大量的焊接工作，焊接质量尤为重要。因此所有焊工必须持证上岗，焊条符合国家标准，焊缝符合规范要求。(3)在起吊三角托架前必须检查墩身上预埋件的位置，确保预埋件符合要求。 (4)托架安装完成后要进行荷载预压检验托架稳定性及消除非弹性变形。7.2 安全保证措施(1)整个托架安装过程属于高空作业，操作人员应该做好安保措施。(2)托架上部平台的分配梁工字钢，必须将分配梁工字钢与托架使用U形螺栓锁固或采用点焊固定，以防止其倾覆。8 结构计算由于箱梁顺桥向为变截面，取最不利荷载工况为墩顶中心处D截面（荷载最大截面），同时简化计算，把0#块作为等高截面计算，D截面形状尺寸见图8：图8墩顶中心处箱梁截面尺寸图8.1荷载8.1.1计算荷载 为简化计算将梁重简化为三部分：腹板区域:G1=26kN/m*h1=26kN/m*4.5m=117KN/m底板区域:G2=26 kN/m*h2=26kN/m*(0.7+0.4)m=28.6KN/m 翼缘板区域:G3=26 kN/m*h3=26kN/m*(0.18+0.7)/2m=11.4KN/m振捣荷载：q振=2KN/m2；人工机具荷载：q机具=3kN/m2；模板支架荷载:G模板=0.1G砼 根据建筑施工模板安全技术规范,牛腿支架、横杆、碗扣支架、模板等支架荷载暂按混凝土自重的0.1倍计算。8.1.2荷载组合荷载效应组合为：S=rGik+rQ1Q1k, 其中永久荷载分项系数rG=1.2；可变荷载分项系数rQ1=1.4.8.2材料性能参数托架所用材料均为Q235钢，弹性模量E = 210GPa，泊松比= 0.3，密度 = 7850 kg/m3。所用型钢为I25a、I36a、I40a、I45a，钢材抗拉、抗压和抗弯设计值根据 钢结构设计规范 表3.4.1-1采用，所用型钢腹板厚度均小于16mm。 Q235钢性能参数：弯应力：【w】215MPa剪应力：【】125MPa轴应力：【】=140 MPa弹性模量：E2.1105Mpa查钢结构设计规范表3.4.1-3得Q235钢材角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值为=160MPa。计算工字型钢并查热轧型钢附录A结果如下表：材料Ix(cm4)Wx(cm3)A(cm2)备注I25a工字钢502340148.5I36a工字钢1580087576.48I40a工字钢21714108686.07I45a工字钢322411432102.408.3验算 （通过力学软件辅助计算）1) 顺桥向I25a分配梁验算I25a间距90cm,取最靠近墩身一根工字钢验算（受力最不利工字钢），计算简图如下： 图9 I25a分配梁计算简图图10 I25a分配梁弯矩图(单位:KNm)图11 I25a分配梁剪力图(单位:KN)（1）计算荷载单根梁按荷载均匀布置计算q3=1.2(G3+0.1G3)+1.4(q振 +q机具)*0.9=19.8KN/m（2）计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=3.335KN*mQmax=13.05KNI25工字钢的截面几何特性为：I=5023cm A=48.5cm W=401cm A0=10*(250-13*2)=2240mmmax= Mmax/W=3.335*106/401*103=8.3MPa【w】=215 MPamax= Qmax/A0=13.05*103/2240=59MPa【】125 MPa=5*q3l4/(384EI）= 0.883mm0.9/400=2.225mm支点反力：R1=99.2KN R2=48.7KN R3=50.2KN N1=N14=4.1KN N2=N13=10.3KN N3=N12=9.8KN N4=N11=9.7KN N5=N10=9.6KN N6=N9=9.4KN N7=N8=6.8KN结论：顺桥向分配梁采用I25a，间距90cm可满足施工要求！ 2) 横桥向I40a分配梁验算取最靠近墩柱第一根I40a工字钢验算，间距60cm,计算简图如下：图12 I40a分配梁计算简图图13 I40a分配梁弯矩图(单位:KNm)图14 I40a分配梁剪力图(单位:KN)（1）计算荷载单根梁按荷载均匀布置计算，N反=N7=N8=6.8KNq1=1.2(G1+0.1G1)+1.4(q振 +q机具)*0.6=96KN/mq2=1.2(G2+0.1G2)+1.4(q振 +q机具)*0.6=27KN/m（2）计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：Mmax=107.7KN*mQmax=100.6KNI40a的截面几何特性为：I=21714cm A=86.7cm W=1086cm A0=12.5*(400-16.5*2)=4587mmmax=Mmax/W=107.7*106/1086*103=99.17MPa【w】=215MPamax=Qmax/A0=100.6*103/4587=21.9 MPa【】125MPa=5*q14/(384EI）= 4.3mm4.6/400=11.5mm支点反力：R1=133.2KN R2=48.7KN R3=50.2KN R4=104.2KN R5=50.2KN R6=48.7KN R7=133.2KN 结论：横桥向分配梁采用I40a，间距60cm可满足施工要求！3) 主托架验算经比较顺桥向托架受力比横桥向大,所以只需验算顺桥向托架,顺桥向横杆为I40a，其上部承受由7根I40a分配梁的集中反力，由分配梁反力可知，最靠边一组托架受力情况最不利，取靠边托架验算，集中荷载P按0.6米间距分布，斜杆按轴向受力的压杆进行计算，其受力模型如图15所示：图15 牛腿、横杆、斜杆计算简图（1）计算荷载由于0号块箱梁截面变化不大，偏安全计算取P=133.2KN。 （2）计算结果按上述荷载与计算简图计算，计算结果为：横杆：Mmax=199.4KN*mQmax=401KN斜杆：N轴=526KN牛腿：QR1=441KNQR2=490KN横杆验算：I40a的截面几何特性为：I=21714cm A=86.7cm W=1086cm A0=12.5*(400-16.5*2)=4587mmmax=Mmax/W=199.4*106/1086*103=183.3MPa【w】=215 MPamax=Qmax/A0=401*103/4857=82.5 MPa【】125 MPa=5*(6P/3.6)4/(384EI）=6.9mm3.6/400=9mm斜杆验算：I36a的截面几何特性为：I=15800cm A=76.48cm W=875cm A0=12*(360-15.8*2)=3940mm=N轴/A=526KN/76.