大体积V型墩支撑体系结构的设计与施工

・ｌ６６・　第４０卷第６期　２　０　１　４年２月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．４０　Ｎｏ．６　Ｆｅｂ．　２０１４　文章编号：１００９－６８２５（２０１４）０６－０１６６—０２　大体积Ｖ型墩支撑体系结构的设计与施工　张灵辉　杜可爱　刘嘉源　梁兆玲　｛１．嘉应学院，广东梅州５１４０１５：２．梅州市市政建设集团公司，广东梅Ｉ州５１４０００）　摘要：根据工程实例介绍了大体积Ｖ型墩支撑体系施工方案选择和支撑体系的设计，并用ＡＮＳＹＳ对支撑体系的屈变进行了计　算和分析，从实践结果来看，工程施工过程中选择和使用合适的模板支撑结构体系，能保证工程施工作业的顺利开展，满足施工安　全要求而且确保工程质量，从而为企业带来经济效益。　关键词：支撑体系，设计，施工，Ｖ型墩　中图分类号：Ｕ４４３．２２　文献标识码：Ａ　１　工程概况　新梅江大桥全长５５８　ｍ，是工业园联接畲江镇区和铁路货场　３．１　墩柱的受力分析　１１号与１２号单侧的斜腿与轴线的交角分别为一２８．８８。，　０５。和一２９．４２。，２９．９２。，以交角最大的１２号２９．９２。的一侧进　的关键连接点。桥梁位于河中心的１１号和ｌ２号主墩为“Ｖ”型斜　２９．　腿墩，采用实体墙板式预应力结构，上下端固结，从结构设计、施　行验算。工和美观等方面综合考虑，两墩斜腿轴线交角不相同，１１号为　５７．９。，１２号为５９．３。，“Ｖ”腿高１１号为１２．９０４　ｍ和１３．００５　ｍ，　向的力　和垂直于墩柱轴线法向的力　。可以得Ｆ　＝Ｇ×　９２。），Ｆ２＝Ｇ×ｓｉｎ（２９．９２。）。受力分析如图２所示。　１２号为１２．６８５　ｍ和１２．４０２　ｍ，“Ｖ”腿横向与主梁底同宽７．０　ｍ，　ｃｏｓ（２９．计算时沿墩柱轴向取１　ｍ长度，钢筋混凝土重度取　＝　等壁厚１．２　ｍ。　设墩柱上一质点　，重力为Ｇ，则Ｇ可以分解为沿墩柱轴线切　２施工方案比选　“Ｖ”墩采用双墩柱同时施工，考虑到墩柱倾角相近，拟采用槽　钢作骨架，并用拉杆对拉对撑。拉杆布置成横向４排，间距２　ｍ，　竖向６层，间距１．７３　ｍ，在钢平台上搭设３排纵横间距１　ｍ×１　ｍ　２６　ｋＮ／ｍ。模板重量取２　ｋＮ／ｍ　。　，贝０　Ｇ＝１．２　ｍ×７　ｍ×１　ｍ×２６　ｋＮ／ｍ　＋（１．２＋７）ｍ×１　ｍ×　２×２　ｋＮ／ｍ　＝２５１．２　ｋＮ。　：Ｇ×ｓｉｎ（２９．９２。）＝１２５．３　ｋＮ。　Ｆ１＝Ｇ×ＣＯＳ（２９．９２。）＝２１７．７　ｋＮ。　钢管支架防止“Ｖ”墩倾覆及作为施工时的操作平台，支架间用钢　墩柱法向上的荷载集度：Ｐ２＝Ｆ：／（７×１）＝１２５．３／７＝　管拉结，模板采用定型钢模。混凝土分三次浇筑，台座和部分墩柱　１７．９　ｋＮ／ｍ　。　分解成一个水平方向的力　和一个墩柱轴线切　第一次浇筑，墩身部分第二次浇筑，墩身伸入到０号块部分和０号　向的力　，则可以得出　＝　×ｔａｎ（２９．９２。），　＝Ｆ：／ｃｏｓ（２９．９２。），　起第三次浇筑。施工模板支架设计如图１所示。　一如图３所示。　Ｇ　图２质点　受力分析图　图３　受力分析图　３．２对拉杆设计　ａ）支架搭设示意图　ｂ）墩身浇筑重心位置示意图　拉杆垂直方向的间距为１．７３　ｍ，可计算沿模板平面方向的间　距为１．７３　ｍ／ｃｏｓ（２９．２。）＝２　ｍ，由拉杆布局可以得每根拉杆最大承　９受墩柱轴线切向４　ｍ２荷载，从而计算得出　＝Ｐ２　ｘ４　ｍ。＝７１．６　ｋＮ。　图１　Ｖ型墩施工支架设计图　３模板支撑体系设计　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｄｒａｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｉｅｄ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ　ＬＵ　Ｄｉｎｇ－ｋｕｎ。　ＣＨＥＮＧ　Ｈａｉ・ｇｅｎ。　ＺＯＵ　Ｃｈａｎｇ－ｊｉｎ２　（１．Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００１３，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｘｉａｎｋｅ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｉｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｅｘａｍｐｌｅｓ　ｏｆ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ　ｏｆ　ａ　ｔｒａｉｎ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｈｕｎａｎ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｄｒａｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｉｅｄ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ　ｃｒｏｓｓ　ｂｕｓｙ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｓｔａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｍａｄｅ　ｄｒａｇｇｉｎｇ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｕｓｉｎｇ　ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｒｏｄ　ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ　ｄｒａｇ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ａｎｄ　ＰＬＣ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ａｒｃｈ　ａｎｄ　ｄｅｃｋ　ｌｉｎｅａｒ，ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｓｓ，ｅｎｓｕｒｅｄ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ａｓｓｅｍｂｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｖｅｒａｌｌ　ｄｒａｇ，ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｒｏｄ　ｓｕｐｐｏ￣，ＰＬＣ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　收稿日期：２０１３．１２．２０　作者简介：张灵辉（１９７４－），男，博士，讲师；　杜可爱（１９８６．），女，助理工程师；　刘嘉源（１９８６．），男，助理工程师　梁兆玲（１９９２一），女，在读本科生　爹　掌荦　张灵辉等：大体积Ｖ型墩支撑体系结构的设计与施工　　一・１６７・　因此，每根拉杆受到的水平拉力为　＝　／ｃｏｓ（２９．９２。）＝８２．６　ｋＮ。　９６　ＭＰａ，符合受力要求。　拉杆拟采用４，３２　ｍｍ的Ｑ３４５钢材，抗拉强度设计值　２９５　ＭＰａ，抗剪设计强度值１７０　ＭＰａ。截面面积Ａ＝８．０４２　ａｍ　。考　符合变形要求。　双１８ａ号槽钢位移验算：ｙｍ　＝０．００１　５　ｍｍ≤Ｌ／４００＝５　ｍｍ，　虑河面上作业，安全系数采用１．３，因此，４，３２　ｍｍ拉杆最大容许应　３．４支撑体系稳定性计算　力值为：抗拉压［ｏｒ］＝２９５／１．３＝２２７　ＭＰａ；抗剪［ｏｒ　］＝１７０／１．３＝　采用有限元软件ＡＮＳＹＳ进行分析，钢材弹性模量２．０６×　１３１　ＭＰａ。　１０。Ｎ／ｍｍ　，密度７　８００　ｋｇ／ｍ　，泊松比０．３，屈服强度２３５　ＭＰａ。半　，４３２　ｍｍ拉杆抗拉强度验算：　＝　／Ａ＝８２．６　ｋＮ／８．０４２　ａｍ２＝　刚性节点通过耦合重合节点　，Ｙ，ｚ　３个方向自由度，弹簧单元　１０２．７　ＭＰａ＜［ｏｒ）＝２２７　ＭＰａ，符合受力要求。　Ｃｏｍｂｉｎｌ４模拟扭转刚度来实现，钢管采用Ｂｅａｒｎ１８８单元模拟，荷　施工时拉杆除受到轴向拉力作用外，还将受到一个平行于墩　载用几种荷载形式加于各立杆顶端，风荷载０．５　ｋＮ。立杆底部铰　柱轴线的剪力作用，剪力大小Ｆ３＝　×ｔａｎ（２９．９２。）：４１．２　ｋＮ。　接约束。按照设计图纸和上述要求，节点扭转刚度２５　ｋＮ・ｍ／ｒａｄ，　则４，３２　ｍｍ拉杆抗剪强度：ｏｒ　＝Ｆ３／Ａ＝４１．２　ｋＮ／８．０４２　ｃｍ　：　对其进行特征值屈曲分析。其架体稳定承载力达到了２１．４４　ｋＮ，　一　５１．２　ＭＰａ＜［ｏｒ　］＝１３１　ＭＰａ，符合受力要求。　底层立杆发生较大的位移，为１．０５１　ｍｌｎ。一阶屈曲失稳模态见图５。　３．３骨架槽钢设计　拟用双１８ａ号槽钢作为模板支撑的骨架，双１８ａ号槽钢的基　本特性为Ｑ２３５钢材，抗拉压强度设计值２１５　ＭＰａ，抗弯强度设计　值２１５　ＭＰａ，抗剪强度设计值１２５　ＭＰａ。截面性质为Ａ：　５１．４　ｃｍ　，Ｗｘ＝２８２　ｃｍ　。同样采用１．３的安全系数，则最大容许　应力值为：抗拉压［ｏｒ］：１６５　ＭＰａ；抗弯［ｏｒ　］＝１６５　ＭＰａ；抗剪　［ｏｒ　］＝９６　ＭＰａ。　施工过程中拉杆受力时，　的力将作用在槽钢上，方向沿槽　图５一阶屈曲失稳模态图　从上述计算结果可知，采用Ｑ３４５　４，３２　ｍｍ的钢材作拉杆和双　钢轴线，因此槽钢受最大压力Ｆ５＝（　／４）×２×１１．２＝２３０．７　ｋＮ。　双１８ａ号槽钢抗压强度验算：ｒ＝　／，ｏ４＝２３０．７　ｋＮ／５１．４　ａｍ２：　１８ａ号槽钢作支撑体系骨架，在施工最不利条件下均能保证体系　４４．９　ＭＰａ￣＜［ｏｒ］＝１６５　ＭＰａ，符合受力要求。　变形很小，不因受力而破坏，结构是安全的。　另外，定型钢模板的背钢直接作用在双１８ａ号槽钢上，背钢　４施工工艺流程　间距１　ｍ，由布距可以得出背钢与双１８ａ号槽钢接触点承受２　ｍ　测量放样一台座及部分墩柱钢筋绑扎一预应力管道埋设一台　面积的荷载，Ｆ６＝２×Ｐ２＝３５．８　ｋＮ，简化为简支梁，可以得出双　座及部分墩柱模板安装一第一次混凝土浇筑一钢管架的搭设一双　１８ａ号槽钢最不利受力状态，并参照结构力学超静定简支梁计算　１８ａ号槽钢骨架铺设一底模安装一钢筋绑扎一预应力管道埋设一　方法可求解出最不利状态条件下，双１８ａ号槽钢弯矩、剪力和位　侧模安装一穿对拉对撑螺杆一第二次混凝土浇筑一０号块施工　移。结果如图４所示。　（第三次混凝土浇筑）一预应力钢束张拉一预应力孔道灌浆。　Ｉ（１　ｌ７．９０　１７．９０　５结语　支撑体系布设的基本要求是满足施工技术需要和确保使用　安全。实体Ｖ型墩结构在梅州桥梁建设中应用很少，工程施工过　程中选择和使用合适的模板支撑结构体系，能保证工程施工作业　的顺利开展，满足施工安全要求而且确保工程质量，从而为企业　带来经济效益。该工程支撑体系的实施为梅州市实际工程中支　模结构选型布设和优化提供了一种参考。　参考文献：　ｂ）弯矩图（Ｍ￣＝１７．９０　ｋＮ・ｉｎ）　ｚ　３５．８０　—３５．８０　■——＿Ｔ　—　、一　．　一ｅ）剪力图（７ｍ＝３５．８　ｋＮ）　ｄ）位移图（Ｙ　．００１　５　ｍｍ）　图４双１８ａ号槽钢受力分析图　由图４受力分析计算可知，在工作状态下，双１８ａ号槽钢最大弯　［１］　ＪＧＪ　１６２．２００８，建筑施工模板安全技术规范［Ｓ］．　一　矩为１７．９ｏ　ｋＮ・ｍ，最大剪力为３５．８　ｋＮ，最大位移】，一＝０．００１　５　ｍｍ。　［２］　刘明晖，王伟．模板支撑结构体系的模型试验研究［Ｊ］．四　根据上面计算最大弯矩对双１８ａ号槽钢进行抗弯、抗剪强度　川建筑科学研究，２０１３（１）：６＿９．　验算。　［３］ＪＧＪ　１３０－２０１１，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范　抗弯强度ｏｒ　＝Ｍ　／Ｗ＝１７．９　ｋＮ’ｍ／２８２　ｃｍ　＝６３．５　ＭＰａ￣＜　［ｓ］．　［　］＝１６５　ＭＰａ，符合受力要求。　［４］ＤＧ／Ｔ　Ｊ０８．０１６－２００４，钢管扣件水平模板的支撑系统安全技　抗剪强度ｏｒ　＝％￣ｘ／Ａ＝３５．８　ｋＮ／５１．４　ａｍ　＝７．０　ＭＰａ￣＜［ｏｒ　］＝　术规程［ｓ］．　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｖ－ｓｈａｐｅ　ｐｉｅｒ　ＺＨＡＮＧ　Ｌｉｎｇ．ｈｕｉ。ＤＵ　Ｋｅ－ａｉ　ＬＩＵ　Ｊｉａ－ｙｕａｎ　ＬＩＡＮＧ　Ｚｈａｏ－ｌｉｎｇ。　（１．ｆｌａｙｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｍｅｉｚｈｏｕ　５１４０１５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｍｅｉｚｈｏｕ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｍｅｉｚｈｏｕ　５１４０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅ．ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　Ｖ—ｓｈａｐｅ　ｐｉｅｒ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｕｐ。　ｐｏｒｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｙｉｅｌｄ　ｓｔｒａｉｎ　ｗｉｔｈ　ＡＮＳＹＳ．Ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｏｎ。　ｎ　ａｎｄ　ｍｅｅｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｄｅ—　ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｔｅｍｐｌａｔｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｔｈｅ　ｓｍｏｏｔｈ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏ，ｍａｎｄｓ　ａｎｄ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈ　ｗｉｌｌ　ｂｒｉｎｇ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ　ｆｏｒ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｙｓｔｅｍ，ｄｅｓｉｎ，ｃｏｎｓｔｒｇｕｃｔｉｏｎ，Ｖ—ｓｈａｐｅ　ｐｉｅｒ