井冲高架桥高墩施工支架方案
一、工程概况
井冲高架桥高墩为左线3#至12#墩,右线11#至16#墩,这些高墩均位于阜山隆起丘陵区的丘间凹地上,桥址区为水稻田.地质情况为地表为种植土, 全风化花岗岩覆盖层较厚,平均深度接近H=15m,基岩埋深较深. 二、方案选择
前期高墩施工方案选择时.主要考虑两种施工方案.一是支架方案,采用汽车吊进行施工;二是利用塔吊施工.
对两种方案的优缺点进行分析如下:
方案一:优点为施工灵活方便,汽车吊便于移动,缺点是支架需求量大.
方案二:优点是塔吊施工,不需要太多支架,缺点是施工不灵活,塔吊基础处理困难,施工周期长.
考虑到通平六标实际施工情况及施工安排,选用方案一进行施工. 三、方案设计及验算
井冲高架桥桥墩设计中,墩柱高度最高的为左线9#墩,立柱高为H1=33.933m,盖梁高H2=1.8m.
井冲高架桥高墩施工采用支架方案, 实际按左线9#墩进行支架设计及验算, 因此支架最高处为H= H1+ H2=35.733m,取为36m.
门架型号采用MF1219,钢材采用Q235,门架宽b=1.22m,高h0=1.93m,步距1.95m,跨距l=1.83m.
脚手架构造做法:交叉步支撑两侧设置,水平架5步4设,脚手板5步1设;剪刀撑4步4跨设置,水平加固杆4步1设,加固杆件钢管为 Φ48*3.5mm;连墙件竖向及水平间距为 H1=4m,L1=2m,脚手架采用立网全封闭围护,立网目3.5cm*3.5cm,绳径3.2mm;每5步设防护栏杆一道,杆件规格同加固杆.
门式支架方案中,支架为不承重脚手架,因此,施工荷载及荷载组合按国标<建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范>要求进行取值,具体设计及验算如下: 1、荷载分析
(1)脚手架自重产生的轴向力NGK1计算
门架 1榀 0.22.4 kN 交叉支撑 2副 0.04*2=0.08 kN 水平架(每5步4设) 0.165*4/5=0.132 kN 脚手板2块(每5步1设) 0.184*2*1/5=0.074 kN 连接棒 2个 0.006*2=0.012 kN
锁臂 2副 0.0085*2=0.017 kN 合计 0.539 kN 每跨距内每米高脚手架自重: NGK1=0.539/1.95=0.276 kN /m (2)加固杆,附件产生的轴向力NGK2计算
加固杆包括纵向加固杆件及剪刀撑,钢管重为0.038kN/m,则每跨距宽度内有:
因为tgа=4*1.95/(4*1.83)=1.066,即cosа=0.684 钢管重为(2*1.83/0.684+1.83)*0.038=0.273kN 扣件每跨距内直角扣件一个,旋转扣件4个: 扣件重为:(1*0.0135+4*0.0145)=0.072KN 故,每米高脚手架的加固件重为: (0.273+0.072)/(4*1.95)=0.044kN/m
附件重,立网,栏杆,及两个扣件,安全网每跨距内每米高重量:0.01*1.83=0.02kN/m.
而栏杆重(1.83*2*0.038+0.0135*2)/(5*1.95)=0.017kN/m. 所以NGK2=0.044+0.02+0.017=0.081kN/m (3)施工荷载产生的轴向力NQik计算
NQik=Qik*b*l=5*1.22*1.83=11.16kN
Qik为第i层操作层上的施工荷载标准值,取两层同时作业为5kN/m2.
(4)风荷载对脚手架产生的计算弯矩标准值
查表知,平江基本风压,ω0=0.3kN/m2.依据GB50009-2001及地面
粗糙度B类的条件知,H=30m时,风压高度系数为1.42,H=40m时为1.52,由内插法知,当H=36m时,风压高度系数为μz=1.48.
敞开式脚手架挡风系数为:Φ=An/A=0.328/(1.93*1.83)=0.093,其中An=[(1.93+1.83)*0.042+0.0268*2.16*2]*1.2=0.328m2,
由给出的立网网目3.5cm*3.5cm,及绳径3.2mm,可得立网挡风系数为: Φ1==An/A= 2*3.5*0.32/(3.5*3.5)=0.183. 故立网全封闭脚手架风荷载体型系数为:
μ
swt=(0.093*2+0.183)*1.2=0.443
风荷载标准值为: ωk=0.7μzμ
2
swtω0=0.7*1.48*0.443*3=0.138kN/m
则风荷载对脚手架计算单元产生的弯矩标准值为:
Mk=qk*H12/10=ωk*l* H12/10=0.138*1.83*4*4/10=0.401kN. m 2、脚手架稳定性验算
不组合风荷载时
N=1.2(NGK1+ NGK2)H+1.4∑NQik =1.2*(0.276+0.081)*36+1.4*11.16
=31.046kN
组合风荷载时
N=1.2(NGK1+ NGK2)H+0.85*1.4 (∑NQik+2Mk/b) =1.2*(0.276+0.081)*36+0.85*1.4*(11.16+2*0.401/1.22) =29.485kN
以上两种组合中,不组合风荷载时得到一榀门架的最大轴向力设计值.
查JGJ128-2000附录B表B.0.5,一榀门架稳定承载力设计值为Nd=40.16kN
由N=31.046 kN＜Nd=40.16 kN,知脚手架的稳定性满足要求. 3、连墙件强度及稳定性验算
由H1=4m,L1=2m, ωk=0.138kN/m2 ,知风荷载作用于连墙件的水平力为Nw=1.4ωk H1 L1=0.138*4*2=1.546 kN 连墙件与脚手架,连墙件与主体结构的连接强度为:
Nt(Nc)= Nw+3=4.546 kN
又连墙件采用扣件连接,即Nv=8.0 kN,
由Nt(Nc) ＜Nv,知连墙件与脚手架,连墙件与主体结构的连接强度满足要求. (1)连墙件强度验算
连墙件规格为Φ48*3.5mm钢管,其净截面积为An=4.89cm2
σ= Nt(Nc)/An=4.546*10-3/(4.89*10-4)MPa=9.3 MPa
即σ= 9.3 MPa＜0.85f=0.85*205 MPa=174.25 MPa.即连墙件强
度满足要求. (2)连墙件稳定验算
查表知,连墙件的稳定系数为φ=0.722
σ= Nc/φA=4.546*10-3/(0.722*4.89*10-4)MPa=12.88 MPa 即σ＜0.85f=174.25 MPa,连墙件稳定性满足要求. 4、结论
脚手架及连墙件设计满足稳定性及强度要求.