偏載受力臨時(shí)鋼支架設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題探析

1、偏載受力臨時(shí)鋼支架設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題探析【摘要】近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人 民群眾對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的要求不斷提高，國家不斷加大在工 程建設(shè)中的投資力度，為了保證工程質(zhì)量，提升居民的生活 品質(zhì)，在進(jìn)行橋梁建設(shè)時(shí)必須嚴(yán)格重視偏載受力臨時(shí)支架的 安全性，只有確保偏載受力臨時(shí)鋼支架的安全性才能進(jìn)一步 提高橋梁建設(shè)的安全系數(shù)?！娟P(guān)鍵詞】偏載受力；臨時(shí)鋼支架；提高安全系數(shù)在進(jìn)行橋梁建設(shè)時(shí)，如果橋梁跨越道路交通設(shè)施，為了 避免橋梁建設(shè)阻斷道路交通設(shè)施，應(yīng)該采用鋼混組合結(jié)構(gòu)體 系橋梁的設(shè)計(jì)方案和在現(xiàn)狀道路上設(shè)置臨時(shí)支架上拼接鋼 箱梁的施工方案。一、支架設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題在正常運(yùn)行的道路上方進(jìn)行橋梁施工建設(shè)時(shí)，

2、如果所建 設(shè)的鋼梁為曲線線形并且與現(xiàn)狀道路斜交會(huì)導(dǎo)致臨時(shí)支架 結(jié)構(gòu)上的作用荷載產(chǎn)生非常明顯的空間效應(yīng)，這時(shí)的支架便 處于空間偏載受力的狀態(tài)。為了確保施工過程中臨時(shí)支架的 安全性，進(jìn)行支架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該采用空間算法的內(nèi)力分析結(jié) 果。1支架設(shè)計(jì)荷載的確定對(duì)偏載受力臨時(shí)鋼支架設(shè)計(jì)進(jìn)行探討應(yīng)該結(jié)合一定的 實(shí)際例子，這樣能夠分析地更為具體和透徹。如一座跨越環(huán) 路立交橋主要結(jié)構(gòu)為鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)，且該立交橋c 匝道橋曲線梁的曲率半徑為80米，鋼箱梁拼接線與環(huán)路主 路之間的夾角為51度。在環(huán)路的主路位置設(shè)置鋼梁架設(shè)拼 接縫就必須將臨時(shí)支架搭建在環(huán)路主路機(jī)動(dòng)車道上，同時(shí)為 了不影響道路交通的正常運(yùn)行，施工過程

3、中只能占用環(huán)路左 右幅各一個(gè)車道，這就要求支架頂部需被懸挑出1.43米。 而且施工方按照合同中規(guī)定的凈空要求，不能設(shè)置斜撐來支 撐支架的懸空部分，這就導(dǎo)致了產(chǎn)生于臨時(shí)支架頂部拼接平 臺(tái)上的四個(gè)臨時(shí)支撐反力差異過大，使臨時(shí)支架處于很復(fù)雜 的受力狀態(tài)中，容易造成支架彎曲或者壓斷。在橋梁工程建 設(shè)中必須充分重視支架的安全性問題，這是保證工程施工正 常運(yùn)行的關(guān)鍵。設(shè)置臨時(shí)支架的主要目的是為了承受施工的荷載，主要 從兩個(gè)階段來實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行單段鋼箱梁吊裝時(shí)，臨時(shí)支架需 承受單段鋼箱梁的偏載，在進(jìn)行兩段鋼箱梁拼接時(shí)，臨時(shí)支 架需要同時(shí)承受這兩段鋼箱梁的重量。在這個(gè)過程中，最為 危險(xiǎn)的階段屬于單段鋼箱梁的吊裝

4、階段，在對(duì)支架受力狀態(tài) 進(jìn)行分析時(shí)主要通過分析單端鋼箱梁在自重作用下四個(gè)臨 時(shí)支撐處處存在的支反力的分布狀況。得到如下的分析結(jié) 果：在單段箱梁的吊裝階段，作用在臨時(shí)支架上內(nèi)側(cè)與外側(cè) 支點(diǎn)的反力比例約為1： 2,同時(shí)會(huì)在面內(nèi)和面外造成扭矩， 導(dǎo)致臨時(shí)支架處于復(fù)雜的受力狀態(tài)下，因此在設(shè)計(jì)過程中必 須要進(jìn)行空間分布的支反力計(jì)算。2.設(shè)計(jì)方案支架的主要組成部分包括主梁、鋼管柱、斜撐以及基礎(chǔ) 等部分。在凈空的限制條件下，由于無法設(shè)置支撐會(huì)導(dǎo)致主 梁在較大的彎矩作用力下，為了提高主梁的荷載能力，需要 采用焊接箱形梁。焊接箱形梁的頂?shù)装鍛?yīng)該采用厚度達(dá)24 毫米的鋼板，腹板應(yīng)使用厚度為16毫米的鋼板，采用坡口

5、 焊的形式進(jìn)行頂板和腹板之間的連接。為了提高集中力作用 處和支撐處的荷載能力，需要在這兩處位置設(shè)置加勁肋，同 時(shí)應(yīng)該將加勁肋和焊接箱形梁焊接為一個(gè)整體。主梁的鋼管柱采用直徑為325毫米，壁管厚度為12毫米的鋼管，其作用是用來承受軸向力。應(yīng)該在鋼管柱之間設(shè) 置斜撐，斜撐主要采用直徑為159毫米且壁管厚度為8毫米 的鋼管，設(shè)置斜撐的主要目的是在保證鋼管柱軸向力的同時(shí) 能夠有效抵抗水平力作用。同時(shí)需要將厚度為700毫米的配 筋混凝土作為基礎(chǔ)設(shè)置，配筋混凝土上方應(yīng)該設(shè)置預(yù)埋鋼 板，將鋼管柱和預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接，使它們能夠連接到一起, 除此之外還需要設(shè)置足夠的加勁。二、支架的安全性驗(yàn)算問題 支架的安全性鹽

6、酸主要包括支架的強(qiáng)度控制、支架的穩(wěn)定驗(yàn)算以及支架支架的剛度驗(yàn)算。為了確保支架具備良好的 支撐作用，避免發(fā)生事故，保證工程建設(shè)正常進(jìn)行，必須對(duì) 支架的安全性進(jìn)行驗(yàn)算。1支架的強(qiáng)度控制確定鋼材設(shè)計(jì)的限定值是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度控制的首要和重要 舉措。由于環(huán)境的不同和施工條件的不斷變化，在施工過程 中對(duì)于公路橋的涵鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要采用容許應(yīng)力 法設(shè)計(jì)。臨時(shí)支架采用q235b級(jí)鋼材，鋼材的容許彎曲應(yīng)力 為135mpa,容許剪應(yīng)力為85 mpa,容許拉應(yīng)力為140 mpa, 為了確保支架能夠正常發(fā)揮作用，支架使用的材料必須嚴(yán)格 遵照規(guī)定和要求。為了確保結(jié)構(gòu)的安全性，在對(duì)構(gòu)件進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算時(shí)可以 按照全截面設(shè)計(jì)，

7、同時(shí)應(yīng)將應(yīng)力比控制在0. 95,應(yīng)力比控制 值和材料強(qiáng)度取值應(yīng)該滿足以下條件：yield stress, fy為 235；允許的法向應(yīng)力f為140；允許的剪應(yīng)力fv為85；考 慮假設(shè)的剪力？為yes； stress ratio limit為0.95。材 料滿足強(qiáng)度控制條件后，為了進(jìn)一步滿足設(shè)計(jì)方案的要求， 還需要采用合理的構(gòu)造措施。鋼管柱和主梁連接處以及斜撐 和鋼管柱連接處是實(shí)現(xiàn)合理的構(gòu)造措施的兩個(gè)關(guān)鍵部位。在 其中一個(gè)關(guān)鍵部位處即鋼管柱和主梁連接處，因?yàn)榇嬖谄d 作用下柱頂可能出現(xiàn)受拉的情況，需要在鋼管柱上設(shè)置樁 帽，采用角焊縫連接的辦法連接主梁和樁帽。還需要在鋼管 柱和主梁連接處設(shè)置支撐加

8、勁肋，目的是為了使傳力更加順暢，加勁肋應(yīng)該與翼緣或者腹板進(jìn)行焊接。將圓形鋼管應(yīng)用 到斜撐和鋼管柱中，斜撐和鋼管的節(jié)點(diǎn)連接部位是設(shè)計(jì)中的 薄弱環(huán)節(jié)，但是由于各斜撐所承受的軸力較小，因此，在節(jié) 點(diǎn)部位進(jìn)行焊縫連接是焊高可以大于或等于6毫米。2.穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性關(guān)系到橋梁支撐的正常運(yùn)行，同時(shí)關(guān)系到 橋梁建設(shè)工程能否順利進(jìn)行。同時(shí)為了提高安全系數(shù)和降低 企業(yè)的施工成本，在進(jìn)行橋梁建設(shè)時(shí)必須做好材料穩(wěn)定性的 驗(yàn)算工作。穩(wěn)定驗(yàn)算工作主要包括三個(gè)部分，即結(jié)構(gòu)整體穩(wěn) 定、構(gòu)建整體穩(wěn)定和構(gòu)建的局部穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)失穩(wěn)會(huì)嚴(yán)重影響 工程進(jìn)度，同時(shí)造成安全隱患，其含義主要為在外力作用下, 結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)受到干擾而導(dǎo)致結(jié)

9、構(gòu)變形甚至毀壞。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定需要采用理論方法，主要通過利用 程序?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析，以獲得屈曲安全系數(shù)，屈曲安全 系數(shù)必須足夠大才能夠保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，通常情況下，其安 全系數(shù)需要大于5,而且在其安全系數(shù)為13時(shí)，結(jié)構(gòu)的整體 穩(wěn)定才能獲得足夠的保障。按照構(gòu)件整體穩(wěn)定接受力在形式上存在的不同，可以劃 分為軸向受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)建驗(yàn)算。支架中主要構(gòu)件的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算按照壓彎構(gòu)件來獲得,遵照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范5. 2.5的規(guī)定。剪刀撐的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算遵照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范5. 1. 1的規(guī)定。構(gòu)件的局部失穩(wěn)主要表現(xiàn)形式有梁的翼板彎曲失穩(wěn)、腹 板彎曲失穩(wěn)和腹板剪切失穩(wěn)。通過構(gòu)造措施能夠?qū)崿F(xiàn)梁的局 部穩(wěn)定。增加板厚以及設(shè)置加勁肋能夠提高腹板的穩(wěn)定臨界 應(yīng)力。3.剛度驗(yàn)算剛度是結(jié)構(gòu)所具備的能夠抵抗變形的能力。由于支架的 懸挑工作平臺(tái)相對(duì)較大，支架懸臂端的豎向撓度成為設(shè)計(jì)控 制的關(guān)鍵因素。相關(guān)規(guī)定要求臨時(shí)結(jié)構(gòu)的豎向撓值度在和有 關(guān)部門進(jìn)行商定前不準(zhǔn)自行決定。規(guī)范中懸臂梁端的撓度容 許值為l/300,支架的懸挑長度為1430毫米，可容許的豎向 撓度值為4.77毫米，結(jié)構(gòu)在不利荷載組合的作用下，懸臂 端最大的豎向撓度為4056毫米，這一撓度值滿足容許的撓 度需求。三、結(jié)語隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾對(duì)道路橋梁需求的不斷增加， 橋梁工程被廣泛