导航：安全管理网>> 安全论文>> 建筑安全论文>>正文

悬臂翼缘板二次浇筑施工钢吊架结构安全性分析

文档作者：俞冬曲宝文孙晓军程海根文档来源： 1．华东交通大学土木建筑学院 2．中铁十六局集团第三工程有限公司，		点击数：	更新时间： 2025年04月13日
下载地址：点击这里	文件大小： 344.28 KB 共5页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共5页]

本文件共5页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：344.28 KB 共5页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：桥梁悬臂浇筑法中挂篮施工安全技术与措施

上一篇：工艺管道洁净控制施工

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

2016年 2月第 7卷 第 1期高 速 铁 路 技 术HIGH SPEED RAILWAY TECHNOLOGYNo．1．Vo1．7Feb．2016文章编号 ：1674--8247(2016)01--oO10__o5悬臂 翼缘板二次浇筑施 工钢 吊架结构 安全性分析俞 冬 曲宝文 孙晓军 程 海根(1．华东交通大学土木建筑学院， 江西 南昌330013；2．中铁十六局集团第三工程有限公司， 浙江 湖州 313000)摘 要：根据桥梁实际施工需要，悬臂翼缘板的二次浇筑施工具有普遍性，其钢吊架具有较广的适用性和较高的经济性 ，同时也使桥梁施工过程受力更加合理且快速简便 ，故该施工技术在桥梁施工中得 以广泛应用。文章以某在建铁路工程为背景，总结了采用钢吊架进行翼缘板悬臂浇筑施工的工艺及使用安全事项。首先对钢吊架上部传递下来的荷载进行了分析，探讨了该结构的静力荷载工况。然后对其各个主要构件利用有限元分析软件建立吊架整体结构模型。根据钢吊架合理设置的边界条件，验算其强度与挠度等安全性能，对吊架的吊杆位置进行了对 比分析。计算结果表明：吊杆位置越靠近已浇筑悬臂翼板端部 ，吊架的受力更合理，为推广使用此类钢吊架提供了参考依据。关键词 ：悬臂浇 筑 ；钢 吊架 ；强度 ；挠 度 ；安全性中图分类号 ：TU378．1 文献标志码 ：AAnalysis on Structural Safety of Steel Hanger for SecondaryCasting of Cantilever FlangeYU Dong QU Baowen SUN Xiaojun CHENG Haigen。(1．School of Civil Engineering and Architecture，East China Jiaotong University，Nanchang 330013，China；2．Third Engineering Company of China Railway 16th Bureau Group Co．，Ltd．，Huzhou 313000，China)Abstract：According to the needs of bridge construction，cantilever flange secondary casting is universa1．For wider印 -plicability and higher economy，steel hanger is used widely in cantilever flange secondary casting，as well as it makesthe bridge stress more reasonable and the construction more rapid and simple．Based on a project under construction，thispaper summarizes the construction technology and safety notes of steel hanger using in flange plate cantilever casting．First，the load on the upper part of the steel hanger is analyzed，and static load conditions of the steel hanger are discussed．Then every major component model of steel hanger is established a hanger overall structure model by finite ele—ment analysis software． Steel hanger is set reasonable boundary conditions by the results which are previously analyzedand calculated．After that its strength，deflection and safety performance are checked．And the paper makes contrastiveanalysis on the parameters of location of the booms．The result showed that the closer the location of the booms is to theend of casted cantilever flange，the more reasonable the stress of the hanger is，which provides some reference for usingthis kind of steel hanger safely in the future．Key words：cantilever casting；steel hanger；strength；deflection；safety收稿 日期 ：2015—11-02作者 简介：俞冬 (1989-)，男 ，在读硕士研究生 。基金项 目：国家 自然科 学基 金资 助项 目(51368018)，国家 自然科学 基金资助项 目(51468019)1 引言随着世界经济的快速发展和建筑工艺水平 的不断提高 ，钢结构也越来越广泛地应 用到各种类型 的工程建筑中 ¨，施工 单位 在采用 桥梁施 工 临时支 架体 系中，更倾 向于采用钢结构 。由于钢材具有相对轻质高学兔兔 www.xuetutu.com第 1期 俞 冬 ，等：悬臂翼缘板二次浇筑施工钢吊架结构安全性分析 2016年 2月强 、易于加工组装和弹塑性好等优点 ，钢支架体系不但能够保证结构受力安全 ，而且拆除后利用率很高 ，节省资源 ，符合当前发展方 向。本文 以在建铁路工程为实例，论述钢结构 吊架在悬臂翼缘二次浇筑施工 中的使用 。悬臂浇筑施工是桥梁上部结构施工 的重要环节 ，在施工现场环境下，从结构安全到人员安全 ，都不能忽视施工 吊架 的安全性。其结构安全性要从 吊架 的强度 、锚固和变形等方面着手解决，合理地运用钢吊架悬臂施工技术能有效缩短施工工期 ，提升桥梁整体施工质量 。2 工程概况该工程是一座在建铁路桥 ，图 1为该桥采用悬浇桥面板的模板及支架系统，主梁为声屏障 T梁。该桥面宽度有 2种 ，分别为标准段桥面和加宽段桥面。其中标准段桥面宽 7．7 m，加宽段桥面宽 9．2 m。图2为声屏障 T梁现浇桥面钢吊架平面布置 图，该工程在确定主桥施工方法时，根据设计要求及施工现场的环境和设备等各种因素综合分析考虑 ，最后选择用钢吊架进行翼缘二次悬臂浇筑施工方法。该桥主梁分别是预制边梁和现浇桥面板 ，主梁使用材料为 C50纤维混凝土。施工中要求在 预制边梁上留有泄水孔和预留孔 ，这些孔道可为安装钢吊架的吊杆提供条件。现浇桥面板在安装好吊架后按设计要求进行浇筑 。此技术具有安装简便 ，施工安全 ，成本较低等特点 ]。图 1 T梁悬浇桥面板模板 系统 (mm)Z 珥UU钢 吊梁 ! 一 ●＼ 声屏障基础 —— 广 ——． ． ． ． ¨ ·· II · ．一 ’． ． 。 ＼．' 2O0o 2 o0O 一 拯 触 9立 ／ ——● -．●●●泄水孔／ 预留孔／ > 《 ， 巾 巾 ‘ ' 西 梁 5oQ；50oi500 0Qi 缝中4：0o0 2 3oo l二fT粱腹板中心线 ／ 绩．● 。●_。●●● ·： ． … 。 ．‘ t图 2 声屏 障 T梁现浇桥面钢 吊架布置图 (mm)3 钢 吊架的设计钢吊架现浇部分采用 20 mm厚的竹胶板作为底模面板，底模面板下面铺设若干根(90×50 X 2)mm矩形方管作为承力骨架 以增加模板 的刚度 ，其 中标准段处铺设 6根，加宽段处铺设 9根。方管 的横 向排列间距均为 27．5 cm。矩形方管下设双拼[5作为分配梁，其间距与吊架间距是相 同的。双拼 [5分配梁通过调节螺杆将施工荷载传递到其下方的钢吊架上 。钢 吊架材料为 Q235钢材 ，采用桁架结构 ，它在 中间标准段和端部加宽段的间距为 2 m和 1 m。但通过计算 ，在加宽段处钢吊架承担 的应力超过钢材屈服强度 ，故需将加宽段处的钢 吊杆间距调整为 0．5 m以满足强度要求。钢吊架通过吊杆和支腿将上部传递过来的荷载再传递到已经架设的预制 T梁上面。现浇桥面板钢 吊架布置的距离根据是否有接触网采用不同布置形式 ，其中有接触网立柱一侧为加宽段 ，其荷载也是最大的。无接触网基础位置的钢 吊架距离是 4 m，而在接触网基础所在位置 的梁端 2．4 m范 围内的钢吊架距离是 2．3 m。4 钢 吊架验算钢吊架 的结构验算可 以从 吊架的强度 和挠度 、吊杆的强度等几方面展开。如前所述 ，现浇桥面板无加宽位置处 吊架间距 为 2 m，而梁端加 宽位置处 吊架 间学兔兔 www.xuetutu.com第 1期 俞 冬 ，等：悬臂翼缘板二次浇筑施工钢吊架结构安全性分析 2016年 2月距 由最初 l 1TI变 为 0．5 m。现浇桥 面板 上荷 载通过20 mm厚竹胶板传递到(90×50×2)mm方管上 ，再通过双拼[5分配梁传递到钢吊架上，最后 由吊杆和扁担梁将荷载传递到已经架设的预制梁上 ，其构造如 图 3、图 4所示 。】19 350 … 261 … ’ 360 74．160… 600 … 600 … 160… 316 ．墨 ' I l’ 1 L] - J AB( DEFG 寸 广＼＼ II l／l I＼、 ，，l l、、 ／ ，／l l I j I卜 l＼ ／ r ，／ 1 l ，／． ∥ ． ／ ，／l7l2 33l 581 600 012 325图 3 现浇声屏障基础与 人行道 中间标 准段 吊架结构图 (mm)j19．350 261 360 … ．74一 185 ． 650 650 185 265一’ 1=h _L 一 _-—— AJ3 CDE FC 、Ll I● ● r I 工 工 I—l_]f 1．、c＼、 j r，_ 1 ／， 、 ，／ ＼ ，／ I／1612 331 l 631 650 650 [26l． 3 000图 4 现浇声屏 障基 础与人行道端部加宽段 吊架结构 图(mm)由于钢吊架上的荷载是 由竹胶板和板下的方管加劲梁传递过来的，所 以首先要对竹胶板和加劲梁进行验算 ，只有当这两者 的强度满足要求才能计算钢 吊架的安全 。根据相关资料 ，选 取 了材料及荷载 的相关参数。其 中混凝土 自重取 26 kN／m ；钢模板系统 自重取0．75 kN／m ；方木 自重取 3．9 kN／m ；20 mm厚的竹胶板 自重取 0．16 kN／m ；钢材 自重取 78．5 kN／m ；施工人员机 具 等活 载 2．5 kN／m (计 算模 板下 加劲 梁 时用 )，其他情况下用 1．5 kN／m ；倾 倒混凝土产生的活载取 2 kN／m ；振捣混凝土产生的活载取 2 kN／m 。另外在验算强度时恒载分项 系数取 1．2，活载分项 系数取 1．4，采用承载能力极 限状态设计方法计算 ；验算挠度时恒 、活载的分项系数均取 1．0，采用正常使用极限状态设计方法计算 J。4．1 竹胶板与方管加劲梁的验算本文作用于竹胶板 的荷载可分恒载与活载两类 ，计算取代表宽度为 100 mm的竹胶板。利用相关参数与公式得到不同混凝土厚度处的荷载值在标准段与加宽段上是相同的。其计算结果如表 1所示 。表 1 不 同板厚作用荷载值板,l~／mm 荷载作用设计值／(kN／m) 荷载作用标准值／(kN／m)70 1．14 0．84470 2．39 1．88260 1．74 1．34210 1．58 1．2l标准段与加宽段 的竹胶板都是以间距 27．5 cm的方管加劲梁为支撑点 ，按连续梁计算 内力。该类型竹胶板是 A类 65型 的，它的允许正应力 和切应力 分别是 65 MPa和 1．25 MPa，最大 挠度 为 [f]=L／400=0．687 5 mm，且小于 1．5 mm。通过计算得到 2种情况下的 竹 胶 板 最 大 正 应 力 和 切 应 力 是 5．1 MPa和0．5 MPa，最大挠度是 0．223 mm，故竹胶板的强度与挠度满足要求 。方管加劲梁的尺寸为(90×50×2)mm，其主要承担 自重与竹胶板传递过来的荷载。标准段下面的 6根加劲梁承担的荷载均不 同，其 中立柱下面一根承担 的荷载是最大的。同理 ，在加宽段下面有 9根承受不 同荷载的加劲梁 ，其 中有 2根在立柱下面 ，承担的荷载也是相对较大的。这些加劲梁均支撑在双拼 [5的分 配学兔兔 www.xuetutu.com第 1期 俞 冬 ，等：悬臂翼缘板二次浇筑施工钢吊架结构安全性分析 2016年 2月梁上，计算内力时按连续梁情况计算。但要注意的是它们在有声屏障基础位置和无声屏障基础位置分别承受的是 2种不同均布荷载作用 。根据规范要求 ，该方管加劲梁允许正应力[ ]=140 MPa，允许切应力[ ]=85 MPa，允许挠度 [力 =L／400_5 J。计算得到标准段和加宽段加劲梁 的最大正应力 为 124 MPa，最大剪应力为 19．2 MPa，标准段的最大挠度 2．1 mm，加宽段的最大挠度 0．4 mm，所以该种方管加劲梁的强度和挠度均已达到设计要求。4．2 钢 吊架的计算模型运用 Midas Civil建立钢 吊架 的有限元模型 ，标准段的模型共 35个节点和 43个单元，加宽段 的模型共44个节点和 55个单元 ，除 吊杆的单元类 型是桁 架单元外 ，其余均 为梁单元。整个 吊架采用 的是 Q235钢材。为突出重点 ，没有对竹胶板和方管加劲梁进行模拟 ，而是通过设置合理的边界条件和等效 的静力荷载来加以代替 。静力荷载要考虑钢结构的 自重 以及钢结构上部传递过来的荷 载。边界条件 的模拟 ，通过模 型激活 、钝化 来 实 现 J。钢 吊架 的 模 型 如 图 5、图 6所示 。图 5 标 准段钢 吊架结构模 型图 6 加 宽段钢 吊架结构模 型5 吊杆的设计方案钢吊架在安装时必须考虑 自重以及安装完成后产生的位移 ，确保施工的安全【 。本文 中钢 吊架采用的是 Q235钢材，吊杆使用 PSB785、西32 mm的精轧螺纹钢。现浇桥面板产生的重量和钢吊架的自重最终通过吊杆传递到已经架设 的预制梁上。钢吊架 的整体结构保持不变 ，而吊杆 的设计变得较为关键 。从模型 中可以发现 ，吊杆在钢吊架位置 的上弦杆需用槽钢加 固并且焊接 ，该设计方案 中使用的是 [36a槽钢 。另外 ，吊杆的位置也是至关重要的，它在不同的位置，钢 吊架的稳定性就有所不 同。吊杆在上弦杆有一定 的范围 ，超出这个范围 ，该钢 吊架 的结构就会 被破坏 ，吊杆 也会断裂。文中标准段和加宽段的钢吊架在其上弦杆处各选取了 7个不同位置。从图 5、图 6中可以看到 ，吊杆作用点范围只是在被加 固的弦杆上 ，而被加 固的这根 弦杆长度为 410 mm。根据实际情况 ，这 7个位置从距左端 100 mm开始 ，每隔 25 mm选取 1个点 ，各个位置从左往右按 A～G依次标记 ，其位置在 图 3、图 4中已标注。由图2可知 ，吊杆位置 和泄水孔与预留孔息息相关 ，改变 吊杆位置也意味着要改变泄水孔与预 留孔 在梁上的位 置。把 上述 吊杆设 计方 案列举 如表 2、表 3所示 。表 2 标准段上吊杆的设计方案 (mm)位 置 吊杆在加固弦杆上的各个位 置A l B I C l D l E f F 】G吊杆到加固弦杆左端距离 100 I 125 I l5o l 175 I 200 I 225 I 250预留孔到梁上翼缘端距离 1 6oo]1 62511 65011 67511 70011 725『1 750表 3 加宽段上 吊杆的设计方案 (1nln)位置 吊杆在加固弦杆上的各个位 置A I B『C f D I E I F l G吊杆到加固弦杆左端距离 100 l l25 I 150 I l75 l 200 I 225『250预留孔到梁上翼缘端距离 2 350]2 37512 400]2 425[2 45012 475I 2 5006 边界条件及计算结果分析6．1 边界条件和静力荷载工况标准段上的各个加劲梁对钢 吊架 的作用荷载基本一 致 ，通过前面计算选取最大荷 载位置处 的一组力 。从翼缘端开始 ，它们设计值依次是 3．3O kN、12．79 kN、9．43 kN、9．14 kN、10．96 kN、4．09 kN。同理在加 宽段钢 吊架上也选取最大荷载位置处 的一组力 。从翼缘端开始，它 们 的设 计 值依 次 是 1．32 kN、14．15 kN、9．09 kN、4．93 kN、4．49 kN、3．50 kN、3．17 kN、4．01 kN、1．74 kN。但在加宽段上增加 了钢 吊架 ，间距变为原来的一半 ，所以荷载设计值也变成原来的一半 。计算时，需同时考虑钢吊架 自重和静力荷载。6．2 计算结果与分析由于钢 吊架使用 Q235钢材 ，其 容许弯 曲强度 值[ ]=140 MPa，容许剪应力 [下]：85 MPa 。容许挠度值是参照悬臂梁结构用 ／,／250 mm来计算 ，标 准段最大挠度是 7．52 mm，加 宽段最大挠度是 10．44 mm。而吊杆使用的 PSB785、直径 32 mm 的精轧螺纹钢 ，当安全系数大于 2．0时即可。学兔兔 www.xuetutu.com第 1期 俞 冬 ，等：悬臂翼缘板二次浇筑施工钢吊架结构安全性分析 2016年 2月表 4 标准段上钢 吊架与 吊杆的计算结果计算项 目 吊杆在加固弦杆上的各个位置A B C D E F G钢 吊架 ／MPa l12．3 1l7．1 125．8 133．2 142．8 152．8 162．6钢 吊架 '／'max／MPa 2O．8 19．2 17．7 l6．3 l5．0 l3．6 12．3钢 吊架挠 度 ／mm 6．22 6．02 5．85 5．19 5．O5 5．40 5．26吊杆 ／MPa 154．6 149．8 145．4 141．3 137．3 133．2 129．7吊杆安全系数 n 5．08 5．24 5．40 5．56 5．72 5．89 6．O5表 5 加宽段上钢 吊架 与吊杆的计算结果计算项 目 吊杆在 加固弦杆上 的各个位 置A B C D E F G钢 吊架 or ／MPa 106．5 ll2．2 l17．9 124．1 13O．3 136．7 143．3钢 吊架 "／'max／MPa 17．O 15．8 14．6 13．4 12．3 11．3 10．3钢吊架挠度厂m ／mm 7．52 7．36 7．22 7．1O 6．98 6．88 6．77吊杆 ／MPa 114．4 l1O．3 1o6．4 102．8 99．4 96．2 93．2吊杆 安全系数 n 6．86 7．12 7．38 7．64 7．90 8．16 8．42从表 4、表 5可以看出，当吊杆的位置越靠近悬臂端 ，钢 吊架的弯曲强度越大 ，最大剪应力值越小。在标准段上 ，只有 吊杆在 A—D处 ，弯 曲强度才满 足要求 。在加宽段上 ，当 吊杆在 A～F处 ，弯 曲强度 也满足要求。而 它 们 在 A 点 的剪 力 值 均 为 最 大 ，分 别 为20．8 MPa、17．0 MPa，满 足设计要 求。钢 吊架 的最 大挠度值出现在它的悬臂端 ，当吊杆在 A点 ，即离悬 臂端最远时 ，它的值 是最大 的。它在标准段和加宽段上的值分别为 6．22 mm和 7．52 mm，均小于它们 的容许挠度 值 。吊杆使用的是精轧螺纹钢 ，由它的强度等级代号可知其屈服强度标准值为 785 MPa。如表 4、表 5中所示 ，吊杆越远离悬臂端 ，其拉应力越大 。但即使 吊杆在A点时 ，其最大拉应力仍然小于屈服强度值 ，且 吊杆安全系数都大于 2．0，所 以可以认 为吊杆在 以上 7个位置均可 。综上分析 ，吊杆 的位置选择应该要 同时满足 以上条件 ，并且要兼顾到施工便捷和美观等因素 ，最终把标准段和加宽段吊杆在上弦杆的位置都确定在 D点处。因为这样既能最大限度保证结构 的安全稳定性 ，同时又能使梁上的泄水孔或预留孔保持在一条直线上 ，使施工更加快速方便。7 结束语翼缘板悬臂浇筑施工是常见的施工方法 ，因此 ，钢吊架的使用也是极为普遍 的。它不需要架设支架和不使用大型吊机 ，较其他方法 ，具有结构轻 、拼制简单方便 、无压重等优点E9]。本文钢 吊架 的结构安全性和 吊杆所在的位置息息相关 ，根据所用材料强度 、挠度的临界值等 ，吊杆在钢 吊架上的位置是有安全范 围的。该范围和泄水孔或预 留孔在结构设计 中必须预先考虑 ，从而使设计与施工相统一 ，进而达到适用 、安全 、美 观的目的。本文设计方案可为今后悬臂翼缘板二次浇筑吊架施工方法提供参考。参考文献[1] 刘长银 ．轻 型吊架安装悬挑钢梁施工技术 [J]．施工技术 ，2013，42(20)：58—61．Liu Changyin．Construction of the Light Hanger Installing CantileverSteel Beam[J]．Construction technology，2013，42(20)：58—61．[2] 姚振 ．桥 梁挂篮悬臂浇筑 法施工技术 的应用 [J]．中国新技术新产品 ，2015，31(13)：141．Yao Zhen．Application on Construction Technology of Bridge HangingBasket Cantilever Casting Method[J]．China new technologies andproducts，2015，31(7)：141．[3] 王建军．高速铁路 高墩连 续梁边 跨 吊架 法施 工技术 [J]．铁道建筑 ，2014，8(11)：20—22．Wang Jianjun．Construction Technology on Side Span Hanger Methodof High Pier Continuous Girders of High Speed Railway[j]．Railwayengineering，2014，8(1 1)：20—22．[4] 向中富．新编桥梁施工工程师手册[M]．北京 ：人民交通出版社，2011．Xiang Zhongfu．Engineer ManuM of New Bridge Construction[M]．Beijing：China communication press，201 1．[5] JTJ 025—86公路桥涵钢结构及木结构设计规范 [S]．JTJ 025—86 Specification for Design of Steel Structure and TimberStructure Highway Bridges and Culverts[S]．[6] 方胜利．大型悬挑钢结构施工关键技术研究 [D]．武汉 ：武汉理 工大学 ，2011．Fang Shengli．Study on Key Construction Technologies of Large Canti—lever Steel Structure[D]．WuHan：Wuhan University of Technology，2011．[7] GB 50017—2003钢结 构设计规 范[S]．GB 50017—2003 Code for Design of Steel Structures[S]．[8] 冉启智．桥梁悬臂浇 筑施工 过程 中挂篮模板适 用性研 究 [D]．镇江 ：江苏科技大学 ，2012．Ran Qizhi．Study on the Brid~ Applicability of Hanging Basket andFormwork in Cantilever Pouring Construction[D]．Zhenjiang：JiangsuUniversity of Science and Technology ，2012．

网友评论 more

建筑安全论文最新内容

04-26