2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  下承式連續(xù)梁拱橋主梁現(xiàn)澆支架設計與施工</p><p>  【內(nèi)容提要】通過對杭長客??缫?guī)劃九龍大道立交橋主梁施工鋼管支架的設計進行研究分析,確??缍?02m的連續(xù)梁拱橋主梁以及拱肋現(xiàn)澆施工的安全及質量控制。 </p><p>  【關 鍵 詞】連續(xù)梁拱橋 現(xiàn)澆 鋼管支架 設計 </p><p>  中圖分類號: U448 文獻標識碼: A &

2、lt;/p><p><b>  1.工程概況 </b></p><p>  杭長客??缫?guī)劃九龍大道立交橋,全橋孔跨布置:3×32+102m連續(xù)梁拱,中心里程:DK569+753.05,橋全長211.13m,主梁:采用C55預應力單箱雙室混凝土截面,102m跨中梁高3.6m,支點梁高加大,其它梁高3.05m。拱肋:拱肋凈跨102米,矢高為25.5米,矢跨比為1/4

3、,設計拱軸線采用二次拋物線。采C55鋼筋混凝土工字型截面,拱高為3.2m。吊桿:全橋吊桿共22對44根,吊桿順橋向間距7.5m,橫橋向間距11.9m。根據(jù)現(xiàn)場實際情況考慮3×32m+102m連續(xù)拱主梁采用貝雷片鋼管支架進行現(xiàn)澆施工。 </p><p>  圖1 混凝土連續(xù)梁拱結構圖 </p><p><b>  2.設計原則 </b></p>

4、<p>  針對該鋼管支架荷載大等特點,保證支架的穩(wěn)定性是設計的重中之重,遵照“技術可行、經(jīng)濟合理、施工方便”的原則,主要從以下幾個方面入手: </p><p>  將鋼管支架鋼管樁作用與在混凝土基礎上,即樁基采用鋼筋混凝土樁,每排5根,樁頂設置鋼筋混凝土承臺使之成為整體; </p><p>  為增加鋼管穩(wěn)定性,鋼管樁之間采用連接系連接,連接系采用槽鋼[20; </p&g

5、t;<p>  為增強鋼管支架橫向整體穩(wěn)定能力,橫橋向采用五排鋼管,與鋼筋混凝土樁一一對應。 </p><p><b>  3.支架設計計算 </b></p><p><b>  3.1支架構造 </b></p><p>  該鋼管支架鋼管采用φ630mm×8mm,橫向間距2.75m,作用在鋼筋混凝

6、土承臺上,承臺下布置5根φ1000mm的鋼筋混凝土樁上,橫向間距2.75m;鋼管上設置砂箱作為卸落裝置,砂箱頂鋪設橫梁,橫梁采用雙拼工45c工字鋼,縱梁采用貝雷梁,貝雷梁上鋪設分配梁,分配梁采用工14工字鋼,根據(jù)貝雷梁的受力情況,分配梁設置在貝雷梁上節(jié)點處,分配梁鋪設100mm×100mm方木,間距為300mm,最后鋪設δ=14mm的竹膠模板。詳見圖1: </p><p>  圖2鋼管支架結構縱向、橫向

7、布置 </p><p>  3.2支架模型的確定 </p><p>  鋼管支架設計及計算采用Midas civil軟件,對鋼管支架結構建立整體有限元模型,進行結構整體靜力分析。 </p><p>  3.2.1材料特性參數(shù)的確定 </p><p>  鋼管支架所使用的材料主要為普通碳鋼Q235、Q345,考慮到施工過程中灌注混凝土的動載及人

8、員機具的影響,對恒載考慮1.2倍,活載考慮1.4倍提高系數(shù)。 </p><p>  Q235鋼材彈性模量E=206×103N/mm2;剪變模量G=79×103N/mm2;線膨脹系數(shù)α=12×10-6 /℃;質量密度ρ=7850kg/m3,抗拉、抗彎、抗壓強度設計值為215Mpa,抗剪125Mpa,端面承壓325Mpa。 </p><p>  Q345型鋼材料特

9、性:彈性模量取E=206×103N/mm2;剪切模量取G=79×103N/mm2;質量密度ρ=7850kg/m3,抗拉、抗壓和抗彎強度設計值取310MPa;抗剪強度取180MPa。 </p><p>  3.2.2建模方案的確定及模型的建立 </p><p>  有限元求解過程中首要的環(huán)節(jié)是有限元模型方案的確定,建立的模型必須如實的反映出結構的力學特性,符合實際工作狀態(tài)

10、,突出問題的重點,滿足計算精度的要求。 </p><p>  支架整體模型是一個較大的空間結構,受力狀況復雜,鑒于此,建立支架系統(tǒng)的幾何模型時,盡可能保證模型與實際結構一致,在使模型能夠反映支架主要結構部位力學特定的嚴則下,對實際結構做適當簡化。 </p><p>  鋼管支架計算采用midas Civil8.05有限元分析軟件進行,建立支架結構整體模型,鋼管樁采用梁單元模擬,根部固結,橫

11、梁、縱梁采用梁單元模擬,橫縱梁及鋼管支架連接采用彈性連接,底模面板采用板單元模擬,對板單元施加設計荷載。由于第一聯(lián)鋼管支架受力較大,取第一聯(lián)進行整體建模計算,整體建有限元分析模型如下: </p><p><b>  圖2 計算模型 </b></p><p>  3.3計算結果分析 </p><p>  計算時取兩種最不利工況: </p&g

12、t;<p>  工況一:主梁施工階段,對支架受力情況分析計算 </p><p>  工況二:主梁施工完畢,拱肋施工階段對支架受力情況分析計算 </p><p><b>  3.3.1工況一 </b></p><p>  工況一:主梁施工階段,對支架受力情況分析計算。鋼管支架承受荷載為:主梁混凝土荷載、支架結構自重、施工振搗荷載、模

13、板荷載、小型機具荷載、施工風荷載。 </p><p>  3.3.1.1荷載計算: </p><p><b>  梁混凝土荷載: </b></p><p>  圖3 主梁混凝土荷載分布 </p><p>  支架結構自重:包括支架貝雷梁、花窗等荷載,由軟件自動換算 </p><p>  模板荷載:

14、2.0KN/m2 </p><p>  施工人員、機具設備堆放荷載:2.5KN/m2 </p><p>  施工過程中混凝土振搗產(chǎn)生的荷載:水平面模板取2.0N/m2,垂直面模板取4.0N/m2; </p><p>  施工過程中傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載:2.0KN/m2 </p><p><b>  施工風荷載: </b>

15、</p><p>  F=70%k0k1k3W0A </p><p><b>  式中: </b></p><p>  F----風荷載標準值(KN) </p><p>  k0----設計風速重現(xiàn)期換算系數(shù),取1.0 </p><p>  k1----風載阻力系數(shù),取1.3 </p>

16、<p>  k3----地形、地理條件系數(shù),取1.0 </p><p>  W0----基本風壓,查表得0.55KN/m2 </p><p>  A---迎風面積:89.4×1.5=134.1m2 </p><p>  F=75%×1.0×1.3×1.0×0.55×134.1=67.1KN &

17、lt;/p><p><b>  圖4荷載加載圖 </b></p><p>  3.3.1.2貝雷梁受力分析 </p><p><b>  a 貝雷梁強度 </b></p><p>  圖5 貝雷梁應力圖 </p><p>  可知貝雷片受力最大部位在橫梁位置立桿處,應力為204M

18、pa<[σ彎]=310 MPa,滿足要求。 </p><p><b>  b 貝雷梁位移 </b></p><p><b>  圖6貝雷梁位移圖 </b></p><p>  貝雷片最大豎向位移發(fā)生在最大跨度5.3m跨中外側腹板下位置,位移量7.3mm<6000/400mm,滿足要求。 </p>

19、<p>  3.3.1.3分配梁受力分析 </p><p><b>  a 分配梁強度 </b></p><p><b>  圖7分配梁應力圖 </b></p><p>  分配梁最大應力為39.5Mpa<[σ]=215MPa,滿足要求。 </p><p><b>  b

20、分配梁位移 </b></p><p><b>  圖8分配梁位移圖 </b></p><p>  結構最大位移為5.5mm,為累計位移,滿足要求。 </p><p>  3.3.1.4橫梁及鋼管受力分析 </p><p><b>  a 結構強度 </b></p><

21、p>  圖9橫梁及鋼管應力圖 </p><p>  橫梁及鋼管結構最大壓應力為73.4Mpa<[σ軸]=140 MPa,滿足要求。 </p><p><b>  b 結構位移 </b></p><p><b>  圖10結構位移圖 </b></p><p>  結構最大位移3.8mm&l

22、t;2750/400mm,滿足要求。 </p><p><b>  c 結構反力 </b></p><p>  圖11 立柱反力圖 </p><p>  結構最大反力894.2kN。 </p><p><b>  3.3.2工況二 </b></p><p>  工況二:主梁施

23、工完畢,拱肋施工階段對支架受力情況分析計算。其主要承受荷載為:已澆筑完畢主梁混凝土荷載、拱肋及風撐荷載、碗扣支架重量、鋼管支架自重、施工振搗荷載、模板荷載、小型機具荷載、施工風荷載。 </p><p>  ⑴拱肋荷載:71.1KN/m2;風撐荷載:5.4KN/m2 </p><p> ?、仆肟壑Ъ苤亓浚?10墩; </p><p>  圖12荷載分布加載圖 <

24、/p><p>  3.3.2.1貝雷梁受力分析 </p><p><b>  a 貝雷梁應力 </b></p><p>  圖13 貝雷梁應力圖 </p><p>  可知貝雷梁受力最大部位在橫梁位置立桿處,應力為257Mpa<[σ]=310 MPa,滿足要求。 </p><p><b&g

25、t;  b 貝雷梁位移 </b></p><p>  圖14貝雷梁位移圖 </p><p>  貝雷梁最大豎向位移發(fā)生在最大跨度6m跨中外側腹板下位置,位移量為9.9mm<6000/400mm,滿足要求。 </p><p>  3.3.2.2分配梁受力分析 </p><p><b>  a分配梁強度 </b&

26、gt;</p><p>  圖15 分配梁應力圖 </p><p>  分配梁最大應力為112.0Mpa<[σ彎]=145MPa,滿足要求。 </p><p><b>  b 分配梁位移 </b></p><p>  圖16 分配梁位移圖 </p><p>  分配梁最大位移為10.02mm

27、,為累計位移,滿足要求。 </p><p>  3.3.2.3橫梁及鋼管結構受力分析 </p><p><b>  a 結構強度 </b></p><p>  圖17 結構應力圖 </p><p>  結構最大壓應力為125.3Mpa<[σ軸]=140 MPa,滿足要求。 </p><p>

28、<b>  b 結構位移 </b></p><p>  圖18 結構位移圖 </p><p>  結構最大位移6.1mm<2750/400mm,滿足要求。 </p><p><b>  c結構反力 </b></p><p>  圖19 結構反力圖 </p><p>  

29、結構最大反力1244kN。 </p><p>  經(jīng)計算,該鋼管支架滿足施工要求。 </p><p>  4.鋼管支架施工注意事項 </p><p><b>  4.1鋼管樁施工 </b></p><p> ?、?鋼管柱安裝前做好測量準備工作,對于承臺上鋼管柱準確位置進行平面位置和高程測量,并在承臺上劃線標示。對于平整度

30、差的位置進行座漿處理。 </p><p>  ⑵ 鋼管樁預埋件位置及標高應準確,鋼管樁就位后要對鋼管柱豎直度、平面位置等進行檢測并及時校正,垂直度偏差不應大于鋼管樁高度的1/500,且柱頂偏移不得大于50mm。 </p><p> ?、?鋼管樁與基礎及鋼管接頭之間應連接牢固,接頭空隙應采用適當厚度鋼板填塞緊密并焊接牢固。 </p><p>  4.2上部結構施工 &

31、lt;/p><p>  ⑴橫梁、分配梁安裝前應準確標識安裝位置,安裝誤差不得大于20mm。 </p><p> ?、茩M梁采用2根工45c工字鋼拼組,安裝前先拼組成整體后吊裝就位,橫梁與砂箱、砂箱與鋼管樁應連接牢固;橫梁與砂箱、砂箱與鋼管樁之間有空隙時,須采用適當厚度的鋼板填塞密實并焊接牢固。 </p><p> ?、侨粲捎诎惭b誤差造成橫梁與貝雷間不能緊密接觸時,必須在貝

32、雷與橫梁間加墊薄鋼板的方法進行施焊調(diào)平處理。為了貝雷梁與橫梁之間的穩(wěn)固性,采用U型卡將貝雷梁卡在橫梁上,U型卡與橫梁進行焊接牢固。 </p><p> ?、仍谶M行分配梁鋪設時,分配梁鋪設在貝雷節(jié)點處。若由于貝雷安裝誤差造成分配梁的支撐點與貝雷節(jié)點不對應時,則必須在征得設計人員的同意后,方可按相關指示做調(diào)整處理;若由于安裝誤差造成分配梁與貝雷間不能緊密接觸時,必須在分配梁與連接墊板間加墊薄鋼板的方法進行施焊調(diào)平處理

33、;為了分配梁與貝雷梁之間的穩(wěn)固性,采用U型螺栓將分配梁與貝雷梁結合成整體。 </p><p>  4.3鋼管支架預壓 </p><p> ?、攀┕ぶЪ芗茉O完成后,應對支架進行預壓,預壓荷載須符合設計要求;當設計無具體要求時不應小于支架所承受最大施工荷載的110%,并對支架和鋼管樁的變形進行觀測。 </p><p>  ⑵施工支架預壓選用重量穩(wěn)定和易于計量、裝卸的材料

34、,當采用砂(土)作為預壓材料時應防止雨水影響其重量。 </p><p> ?、鞘┕ぶЪ茴A壓按支架承受的最大施工荷載的60%、100%、110%三級進行,預壓時應嚴格按照梁體實際斷面荷載進行預壓,加載重量偏差應控制在同級荷載的±5%以內(nèi),加載過程中發(fā)生異常情況應立即停止加載,經(jīng)查明原因并采取措施保證支架安全后方可繼續(xù)加載。 </p><p> ?、仁┕ぶЪ茴A壓和卸載應按照對稱、分層

35、、分級的原則進行,嚴禁集中加載和卸載。 </p><p> ?、墒┕ぶЪ茴A壓的同時進行支架水質和水平位移監(jiān)測,監(jiān)測內(nèi)容包括:基礎沉降變形、支架豎向位移、支架頂面水平位移、支架橫梁、分配梁的擾度等。 </p><p>  ⑹鋼管支架監(jiān)測點布置應符合下列規(guī)定: </p><p>  1)監(jiān)測斷面應設置在預壓區(qū)域的鋼管樁、橫梁跨中位置。 </p><p

36、>  2)樁基礎、橫梁跨中、分配梁頂面應對稱梁體中心線各布置5個以上監(jiān)測點。 </p><p><b>  4.4 預拱措施 </b></p><p>  預壓時支架產(chǎn)生的彈性和非彈性變形,作為設置預拱度的依據(jù)。通過調(diào)整橫向分布梁高度,實現(xiàn)預拱度的精確設計。根據(jù)梁的撓度和支架的變形所計算出來的預拱度之和,作為預拱度的最高值,設置在梁的跨徑中點。其他各點的預拱度以

37、中點為最高值,以梁的兩端部為支架彈性變形量,按二次拋物線進行分配。根據(jù)計算出來的箱梁底標高對預壓后的箱梁底模標高重新進行調(diào)整。 </p><p>  4.5施工過程控制 </p><p>  在施工過程中減小偏載,加強支架在工作狀態(tài)下的監(jiān)控。 </p><p>  4.6支架落架及拆除 </p><p>  在施工支架的落架和拆除之前需對操作

38、工人進行技術交底,明確支架落架、拆除順序和安全措施。 </p><p>  施工支架落架和拆除在梁體預應力施工完成后方可進行,支架拆除按照:“從梁體跨中向梁端”的順序和“縱橋向對稱均衡,橫橋向基本同步”的原則分階段循環(huán)進行支架落架。 </p><p><b>  5.小結 </b></p><p>  采用該鋼管支架安全、成功第完成了102m連

39、續(xù)梁拱橋主梁及拱肋的施工,為類似工程施工積累施工經(jīng)驗。 </p><p><b>  【參考文獻】 </b></p><p>  [1] 周永興,何兆益,鄒毅松.路橋施工計算手冊[M].北京:人民交通出版社,2001 </p><p>  [2] 《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003) [S].北京:人民交通出版社,2003 </

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