滑移支架驗(yàn)算-小箱梁架設(shè)_第1頁(yè)
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滑移支架驗(yàn)算-小箱梁架設(shè)一、工程概況在小箱梁架設(shè)施工中,滑移支架作為核心承載結(jié)構(gòu),其安全性與穩(wěn)定性直接決定架設(shè)作業(yè)的成敗及施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。本工程所采用的滑移支架針對(duì)小箱梁架設(shè)特點(diǎn)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì),適用于單榀最大重量約78t的小箱梁滑移及存放作業(yè)。支架整體采用模塊化組合形式,具備安裝便捷、承載穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),能夠有效應(yīng)對(duì)施工過(guò)程中的豎向荷載、滑移摩擦力及風(fēng)荷載等多種受力工況,為小箱梁架設(shè)施工提供可靠的結(jié)構(gòu)支撐。二、滑移支架結(jié)構(gòu)組成與布置2.1核心構(gòu)件參數(shù)滑移支架主要由格構(gòu)柱、連接系、分配梁、滑移軌道及滑塊等核心構(gòu)件組成,各構(gòu)件均選用Q235B鋼材,材料力學(xué)性能符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T700-2016)標(biāo)準(zhǔn)要求,其屈服強(qiáng)度f(wàn)=215MPa,彈性模量E=206GPa。各構(gòu)件具體參數(shù)如下:格構(gòu)柱:采用2×2m截面形式,立柱為Φ426×8無(wú)縫鋼管,鋼管截面積A=105.055cm2,慣性半徑i=0.15m。立柱中心間距2m,格構(gòu)柱沿縱向間距8m,形成穩(wěn)定的受力單元。連接系:包括平聯(lián)和斜撐,均采用[16a槽鋼。槽鋼截面參數(shù)為:高度160mm,腿寬88mm,腰厚6mm,截面面積21.916cm2,慣性矩Ix=1130cm?,Iy=93.1cm?。連接系沿格構(gòu)柱高度方向每3m設(shè)置一道,增強(qiáng)支架整體抗側(cè)移剛度。分配梁:采用雙拼HN400×200×8×13熱軋H型鋼,單根H型鋼截面參數(shù)為:高度400mm,翼緣寬度200mm,翼緣厚度13mm,腹板厚度8mm,截面面積64.456cm2,慣性矩Ix=10200cm?,Iy=534cm?。雙拼后截面慣性矩及承載能力顯著提升,用于將上部荷載均勻傳遞至格構(gòu)柱。滑移軌道:選用HM588×300×12×20熱軋H型鋼,截面高度588mm,翼緣寬度300mm,翼緣厚度20mm,腹板厚度12mm,截面面積146.44cm2,慣性矩Ix=47600cm?,Iy=3380cm?,為滑塊提供穩(wěn)定的滑移支撐面。滑塊:采用雙拼HN400×200×8×13熱軋H型鋼,與分配梁截面規(guī)格一致,通過(guò)與滑移軌道的滑動(dòng)配合實(shí)現(xiàn)小箱梁的平移作業(yè),滑塊與軌道接觸面上涂抹潤(rùn)滑油以減小摩擦阻力。2.2支架布置形式滑移支架采用規(guī)則化布置,確保荷載傳遞路徑清晰、受力均勻。具體布置如下:立面布置:格構(gòu)柱底部坐落在C30混凝土條形基礎(chǔ)上,基礎(chǔ)寬度1.2m,高度0.8m,確保支架底部承載穩(wěn)定。格構(gòu)柱頂部設(shè)置雙拼HN400×200分配梁,分配梁與格構(gòu)柱采用剛性連接。分配梁上方安裝雙拼HN400×200滑塊,滑塊與滑移軌道(HM588型鋼)滑動(dòng)接觸,軌道沿縱向通長(zhǎng)布置,支架立面總高度根據(jù)小箱梁架設(shè)高度確定為6m,滿(mǎn)足施工操作空間需求(見(jiàn)圖1滑移支架立面布置圖)。平面布置:格構(gòu)柱按2m×8m的網(wǎng)格間距布置,形成多個(gè)獨(dú)立的承載單元,每個(gè)承載單元對(duì)應(yīng)小箱梁的一個(gè)支點(diǎn)。滑移軌道沿小箱梁架設(shè)方向通長(zhǎng)布置,軌道中心間距與小箱梁支點(diǎn)間距匹配,確保小箱梁荷載均勻傳遞至各支架單元(見(jiàn)圖2滑移支架平面布置圖)。圖1滑移支架立面布置圖(單位:mm)(圖示說(shuō)明:底部為C30混凝土條形基礎(chǔ),上部為Φ426×8鋼管格構(gòu)柱,柱間每3m設(shè)置[16a槽鋼平聯(lián)及斜撐;柱頂放置雙拼HN400×200分配梁,分配梁上方為雙拼HN400×200滑塊,滑塊與HM588滑移軌道接觸,軌道頂部預(yù)留小箱梁支撐空間。關(guān)鍵尺寸:基礎(chǔ)高度500mm,格構(gòu)柱間距8000mm,柱頂分配梁長(zhǎng)度2000mm,滑塊高度200mm,軌道高度300mm。)圖2滑移支架平面布置圖(單位:mm)(圖示說(shuō)明:沿縱向布置兩排HM588滑移軌道,軌道中心間距3500mm;軌道下方對(duì)應(yīng)布置格構(gòu)柱,柱中心橫向間距2000mm,縱向間距8000mm;格構(gòu)柱間通過(guò)[16a槽鋼連接形成整體,軌道兩側(cè)預(yù)留3000mm施工操作空間,支架總覆蓋寬度8000mm。)三、設(shè)計(jì)依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)3.1主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)本滑移支架驗(yàn)算嚴(yán)格遵循現(xiàn)行國(guó)家及行業(yè)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),確保驗(yàn)算結(jié)果的科學(xué)性與可靠性,主要依據(jù)包括:《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012):用于確定施工過(guò)程中各類(lèi)荷載的取值及組合方式;《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50017-2017):作為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定性及連接設(shè)計(jì)的核心依據(jù);《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068-2018):明確支架結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)及可靠性要求;《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T3650-2020):結(jié)合橋梁施工特點(diǎn),確定荷載工況及安全控制指標(biāo);本工程《小箱梁架設(shè)施工圖紙》及相關(guān)設(shè)計(jì)文件:明確支架的使用功能、承載要求及布置參數(shù)。3.2安全等級(jí)與設(shè)計(jì)原則滑移支架作為施工臨時(shí)結(jié)構(gòu),安全等級(jí)確定為二級(jí),結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ?=1.0。設(shè)計(jì)遵循“安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷”的原則,重點(diǎn)考慮以下要求:確保支架在各種設(shè)計(jì)工況下的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均滿(mǎn)足規(guī)范要求;荷載取值充分考慮施工過(guò)程中的不確定性,采用最不利荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算;構(gòu)件選型兼顧承載性能與施工便利性,優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化構(gòu)件;連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)可靠,確保荷載有效傳遞,避免應(yīng)力集中。四、荷載分析與組合4.1荷載類(lèi)型及取值根據(jù)小箱梁架設(shè)施工特點(diǎn),滑移支架承受的荷載主要包括恒載、豎向施工荷載及滑移荷載,各類(lèi)荷載取值嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范及施工實(shí)際情況確定:4.1.1恒載恒載主要包括支架自身結(jié)構(gòu)重量,涵蓋格構(gòu)柱、連接系、分配梁、滑移軌道及滑塊等所有構(gòu)件的重量。該部分荷載通過(guò)midas/civil有限元軟件建模時(shí)自動(dòng)計(jì)入,軟件根據(jù)構(gòu)件的截面尺寸、材料密度(鋼材密度取78.5kN/m3)及長(zhǎng)度自動(dòng)計(jì)算各構(gòu)件重量,確保荷載計(jì)算的準(zhǔn)確性。經(jīng)統(tǒng)計(jì),支架單位長(zhǎng)度自重約為1.2kN/m,總自重根據(jù)實(shí)際布置長(zhǎng)度確定。4.1.2豎向施工荷載豎向施工荷載主要為小箱梁自重,根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,單榀小箱梁最大重量約78t(即780kN)。小箱梁通過(guò)兩個(gè)支點(diǎn)傳遞荷載至滑移支架,因此單個(gè)支點(diǎn)處最大豎向荷載為390kN??紤]到施工過(guò)程中可能存在的不均勻受力情況,在荷載計(jì)算時(shí)對(duì)單個(gè)支點(diǎn)荷載考慮1.05的不均勻系數(shù),實(shí)際計(jì)算荷載取409.5kN,以確保支架具有足夠的安全儲(chǔ)備。4.1.3滑移荷載滑移荷載為小箱梁在滑移過(guò)程中滑塊與軌道之間產(chǎn)生的摩擦力,摩擦力大小根據(jù)豎向荷載與摩擦系數(shù)確定。參考《建筑施工手冊(cè)》及類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn),鋼與鋼之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)取0.1(涂抹潤(rùn)滑油后),因此單個(gè)支點(diǎn)處的滑移荷載為豎向荷載與摩擦系數(shù)的乘積,即390kN×0.1=39kN。該荷載為水平荷載,沿滑移方向作用于滑塊與分配梁連接節(jié)點(diǎn)處。4.1.4風(fēng)荷載根據(jù)工程所在地的氣象資料,結(jié)合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,施工期間基本風(fēng)壓取0.45kN/m2。風(fēng)荷載主要在大風(fēng)存梁工況下考慮,此時(shí)小箱梁靜止存放,風(fēng)荷載作用于小箱梁及支架側(cè)面。經(jīng)計(jì)算,單個(gè)支架單元承受的水平風(fēng)荷載約為15kN,方向垂直于滑移軌道布置方向。4.2主要受力工況結(jié)合小箱梁架設(shè)施工流程,滑移支架主要經(jīng)歷兩種最不利受力工況,各工況特點(diǎn)及荷載作用形式如下:工況一:大風(fēng)存梁工況:該工況為小箱梁在支架上靜止存放,同時(shí)遭遇最大設(shè)計(jì)風(fēng)速。此時(shí)支架承受的荷載包括恒載、小箱梁豎向荷載及水平風(fēng)荷載,屬于壓彎受力工況,重點(diǎn)驗(yàn)算支架的整體穩(wěn)定性及抗側(cè)移能力。工況二:滑移工況:該工況為小箱梁在支架上進(jìn)行滑移作業(yè),此時(shí)支架承受的荷載包括恒載、小箱梁豎向荷載及水平滑移荷載,屬于彎剪受力工況,重點(diǎn)驗(yàn)算支架的強(qiáng)度、剛度及滑塊與軌道的接觸性能。4.3荷載組合根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,結(jié)合支架的受力特點(diǎn),采用以下荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算,其中標(biāo)準(zhǔn)組合用于驗(yàn)算結(jié)構(gòu)剛度,基本組合用于驗(yàn)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及穩(wěn)定性:標(biāo)準(zhǔn)組合:1.0×(恒載+豎向施工荷載+風(fēng)荷載/滑移荷載),用于計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形及位移,確保滿(mǎn)足剛度要求;基本組合:1.3×恒載+1.5×(豎向施工荷載+風(fēng)荷載/滑移荷載),用于計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及應(yīng)力,確保滿(mǎn)足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求。在荷載組合過(guò)程中,根據(jù)不同工況分別計(jì)入對(duì)應(yīng)的水平荷載(風(fēng)荷載或滑移荷載),確保各工況下的最不利受力均得到充分驗(yàn)算。五、支架整體計(jì)算分析5.1計(jì)算模型與方法為確?;浦Ъ苷w計(jì)算的準(zhǔn)確性,采用midas/civil有限元分析軟件建立三維整體計(jì)算模型,對(duì)支架在各工況下的受力性能進(jìn)行全面分析。計(jì)算模型采用梁?jiǎn)卧M所有構(gòu)件,梁?jiǎn)卧軌蛴行Х从硺?gòu)件的彎曲、剪切及軸向受力性能,符合鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力特點(diǎn)。5.1.1模型建立模型建立過(guò)程中,嚴(yán)格按照支架的實(shí)際布置尺寸及構(gòu)件參數(shù)進(jìn)行建模,具體包括:格構(gòu)柱、連接系、分配梁、滑移軌道及滑塊均采用梁?jiǎn)卧?,輸入各?gòu)件的截面特性(如截面面積、慣性矩、抵抗矩等);根據(jù)構(gòu)件連接形式設(shè)置節(jié)點(diǎn)約束,滑移軌道、分配梁和立柱間采用剛性連接(剛接節(jié)點(diǎn)),模擬構(gòu)件間的剛性傳力;鋼管立柱與平聯(lián)及斜撐采用共節(jié)點(diǎn)連接,確保連接系的抗側(cè)移作用有效發(fā)揮;鋼立柱底部與C30混凝土條形基礎(chǔ)的連接采用鉸接約束,限制水平位移及豎向位移,釋放轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,符合實(shí)際受力情況。5.1.2荷載施加在有限元模型中,按照荷載組合要求分別施加各類(lèi)荷載:恒載通過(guò)軟件自動(dòng)計(jì)算并施加,無(wú)需手動(dòng)輸入;豎向施工荷載以集中力形式施加于分配梁與小箱梁的接觸節(jié)點(diǎn)處,單個(gè)支點(diǎn)施加409.5kN的集中力;水平荷載(風(fēng)荷載或滑移荷載)以水平集中力形式施加于相應(yīng)節(jié)點(diǎn),風(fēng)荷載作用于小箱梁對(duì)應(yīng)高度的支架節(jié)點(diǎn),滑移荷載作用于滑塊與分配梁的連接節(jié)點(diǎn)。5.2整體計(jì)算結(jié)果分析通過(guò)midas/civil軟件對(duì)滑移支架在兩種最不利工況下進(jìn)行整體計(jì)算,得到支架的組合應(yīng)力、剪應(yīng)力及位移等關(guān)鍵計(jì)算結(jié)果,具體如下:5.2.1組合應(yīng)力分析組合應(yīng)力是反映構(gòu)件強(qiáng)度性能的核心指標(biāo),支架各主要構(gòu)件在基本組合下的最大組合應(yīng)力如下:分配梁:最大組合應(yīng)力為103.1MPa,主要分布在與格構(gòu)柱連接的支座處及荷載作用點(diǎn)附近。該應(yīng)力值遠(yuǎn)小于Q235B鋼材的屈服強(qiáng)度215MPa,強(qiáng)度富裕度充足,能夠有效承受上部傳遞的荷載?;栖壍溃鹤畲蠼M合應(yīng)力為106.1MPa,出現(xiàn)在軌道與滑塊的接觸區(qū)域及軌道與格構(gòu)柱的連接部位。軌道作為滑移作業(yè)的關(guān)鍵構(gòu)件,其應(yīng)力水平控制在安全范圍內(nèi),確?;七^(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。鋼立柱:最大組合應(yīng)力為76.9MPa,分布在立柱底部與基礎(chǔ)的連接處。立柱作為主要承重構(gòu)件,應(yīng)力分布均勻,遠(yuǎn)低于材料屈服強(qiáng)度,具有良好的承載性能。連接系:最大組合應(yīng)力為42.8MPa,主要集中在斜撐與立柱的連接節(jié)點(diǎn)處。連接系的應(yīng)力水平較低,說(shuō)明其整體受力合理,能夠有效傳遞水平力,增強(qiáng)支架整體剛度。5.2.2剪應(yīng)力分析剪應(yīng)力主要反映構(gòu)件抵抗剪切變形的能力,各構(gòu)件在基本組合下的最大剪應(yīng)力如下:分配梁:最大剪應(yīng)力為42.3MPa,位于腹板與翼緣的交接處,小于Q235B鋼材的允許剪應(yīng)力125MPa,剪切性能滿(mǎn)足要求;滑移軌道:最大剪應(yīng)力為25.0MPa,分布在軌道腹板區(qū)域,遠(yuǎn)小于允許剪應(yīng)力;鋼立柱:最大剪應(yīng)力僅為4.7MPa,主要由水平荷載引起,剪應(yīng)力水平極低;連接系:最大剪應(yīng)力為3.9MPa,剪應(yīng)力分布均勻,剪切承載力充足。5.2.3位移分析位移分析用于驗(yàn)證支架的剛度性能,確保在施工過(guò)程中支架變形不會(huì)影響小箱梁架設(shè)精度及施工安全。根據(jù)規(guī)范要求,支架的最大允許位移值按L/500控制(L為構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度),各構(gòu)件在標(biāo)準(zhǔn)組合下的最大位移如下:分配梁:計(jì)算長(zhǎng)度為2m,最大允許位移為4mm,實(shí)際最大位移為2.7mm,小于允許值,剛度滿(mǎn)足要求;滑移軌道:計(jì)算長(zhǎng)度為8m,最大允許位移為16mm,實(shí)際最大位移為9.7mm,位移值在允許范圍內(nèi),能夠確保小箱梁滑移過(guò)程中的平穩(wěn)性;鋼立柱:最大位移為2.1mm,主要為豎向壓縮變形,變形量極小,對(duì)支架整體性能無(wú)影響;連接系:最大位移為1.9mm,變形微小,能夠有效發(fā)揮整體抗側(cè)移作用。5.2.4整體計(jì)算結(jié)果匯總為直觀反映支架各構(gòu)件的計(jì)算結(jié)果與規(guī)范要求的對(duì)比情況,將各構(gòu)件的應(yīng)力、位移計(jì)算結(jié)果及允許值匯總?cè)缦卤硭荆簶?gòu)件名稱(chēng)組合應(yīng)力(MPa)允許應(yīng)力(MPa)剪應(yīng)力(MPa)允許剪應(yīng)力(MPa)最大位移(mm)允許位移(mm)分配梁103.121542.31252.74(L/500,L=2m)滑移軌道106.121525.01259.716(L/500,L=8m)鋼立柱76.92154.71252.1/連接系42.82153.91251.9/由上表可知,滑移支架各主要構(gòu)件的組合應(yīng)力、剪應(yīng)力及位移均滿(mǎn)足規(guī)范要求,整體承載性能及剛度性能良好,能夠承受施工過(guò)程中的各類(lèi)荷載作用。六、關(guān)鍵構(gòu)件專(zhuān)項(xiàng)驗(yàn)算在整體計(jì)算分析的基礎(chǔ)上,針對(duì)支架中的關(guān)鍵受力構(gòu)件(鋼立柱、滑塊)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)驗(yàn)算,重點(diǎn)驗(yàn)證其穩(wěn)定性及局部承壓性能,確保構(gòu)件在極端受力情況下的安全性。6.1鋼立柱穩(wěn)定性驗(yàn)算鋼立柱作為滑移支架的主要承重構(gòu)件,承受由上部結(jié)構(gòu)傳遞的豎向荷載,其穩(wěn)定性直接決定支架的整體安全。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50017-2017),軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性驗(yàn)算需考慮長(zhǎng)細(xì)比、穩(wěn)定系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù),具體驗(yàn)算過(guò)程如下:6.1.1計(jì)算參數(shù)確定截面參數(shù):鋼立柱采用Φ426×8鋼管,截面慣性半徑ix=0.15m,截面面積A=105.055cm2=10505.5mm2;計(jì)算長(zhǎng)度:鋼立柱底部為鉸接約束,頂部與分配梁剛性連接,根據(jù)規(guī)范,計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μ取1.0,立柱實(shí)際長(zhǎng)度l=8m,因此計(jì)算長(zhǎng)度l?x=μl=1.0×8=8m;長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算:長(zhǎng)細(xì)比λx=l?x/ix=8/0.15≈53.3,用于判斷構(gòu)件的穩(wěn)定性能及截面分類(lèi);截面分類(lèi)與穩(wěn)定系數(shù):Φ426×8鋼管屬于b類(lèi)截面,根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》附錄C的穩(wěn)定系數(shù)表,查得長(zhǎng)細(xì)比λx=53.3對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)φx=0.842。6.1.2穩(wěn)定性驗(yàn)算公式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性驗(yàn)算應(yīng)滿(mǎn)足以下公式:N/(φxA)≤f式中:N—構(gòu)件所受的軸心壓力設(shè)計(jì)值(N);φx—繞x軸的穩(wěn)定系數(shù);A—構(gòu)件的截面面積(mm2);f—鋼材的屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)。6.1.3驗(yàn)算過(guò)程與結(jié)果首先計(jì)算鋼立柱所受的軸心壓力設(shè)計(jì)值N,根據(jù)基本荷載組合,N=1.3×恒載+1.5×豎向施工荷載。經(jīng)計(jì)算,單根鋼立柱承受的恒載約為8kN,豎向施工荷載為409.5kN,因此N=1.3×8+1.5×409.5=10.4+614.25=624.65kN=624650N。將相關(guān)參數(shù)代入穩(wěn)定性驗(yàn)算公式:N/(φxA)=624650/(0.842×10505.5)≈624650/8845.6≈70.6MPa計(jì)算結(jié)果70.6MPa遠(yuǎn)小于Q235B鋼材的屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值215MPa,滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求。6.1.4歐拉臨界力驗(yàn)證為進(jìn)一步驗(yàn)證鋼立柱的穩(wěn)定性能,計(jì)算其歐拉臨界力N'EX,公式如下:N'EX=π2EA/(1.1λx2)式中:π—圓周率,取3.14;E—鋼材彈性模量,取206000MPa;A—截面面積(mm2);λx—長(zhǎng)細(xì)比。代入?yún)?shù)計(jì)算得:N'EX=3.142×206000×10505.5/(1.1×53.32)≈(9.86×206000×10505.5)/(1.1×2840.89)≈(2162245480)/(3124.98)≈691900N≈691.9kN鋼立柱所受的軸心壓力設(shè)計(jì)值N=624.65kN小于歐拉臨界力N'EX=691.9kN,說(shuō)明立柱處于強(qiáng)度控制階段,穩(wěn)定性有可靠保障。6.2滑塊局部承壓驗(yàn)算滑塊作為小箱梁滑移的關(guān)鍵部件,與滑移軌道接觸部位承受較大的局部壓力,需進(jìn)行局部承壓強(qiáng)度驗(yàn)算,確保滑塊在滑移過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)局部壓潰破壞。6.2.1驗(yàn)算依據(jù)與參數(shù)根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》,構(gòu)件的局部承壓強(qiáng)度驗(yàn)算公式為:σc=φcF/(twlz)≤f式中:σc—局部承壓應(yīng)力(MPa);φc—局部承壓強(qiáng)度提高系數(shù),取1.0;F—局部承壓荷載設(shè)計(jì)值(N);tw—滑塊腹板厚度(mm);lz—局部承壓計(jì)算長(zhǎng)度(mm);f—鋼材屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)?;瑝K采用雙拼HN400×200×8×13熱軋H型鋼,單根H型鋼腹板厚度tw=8mm,雙拼后腹板總厚度為2×8=16mm;局部承壓計(jì)算長(zhǎng)度lz取滑塊與軌道的實(shí)際接觸長(zhǎng)度,根據(jù)施工布置取316mm;單個(gè)滑塊承受的最大豎向荷載設(shè)計(jì)值F=409.5kN=409500N。6.2.2驗(yàn)算過(guò)程與結(jié)果將相關(guān)參數(shù)代入局部承壓強(qiáng)度驗(yàn)算公式:σc=1.0×409500/(16×316)=409500/5056≈81.0MPa計(jì)算結(jié)果81.0MPa小于Q235B鋼材的屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值215MPa,局部承壓強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。需要說(shuō)明的是,在實(shí)際施工中,為進(jìn)一步提高滑塊的局部承壓性能,可在滑塊與軌道的接觸面上設(shè)置耐磨鋼板或涂抹高強(qiáng)度潤(rùn)滑脂,不僅能夠減小摩擦阻力,還能有效分散局部壓力,提高滑塊的使用壽命及安全性能。七、連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算滑移支架的連接節(jié)點(diǎn)是荷載傳遞的關(guān)鍵部位,節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的可靠性直接影響支架的整體受力性能。本工程支架連接節(jié)點(diǎn)主要包括格構(gòu)柱與分配梁連接、格構(gòu)柱與連接系連接、滑塊與分配梁連接,各節(jié)點(diǎn)均采用剛性連接形式,確保荷載有效傳遞。7.1格構(gòu)柱與分配梁連接格構(gòu)柱頂部與雙拼HN400×200分配梁采用“柱頂法蘭+高強(qiáng)螺栓”連接形式,具體做法如下:在格構(gòu)柱頂部焊接法蘭盤(pán),法蘭盤(pán)采用20mm厚Q235B鋼板制作,直徑500mm,法蘭盤(pán)上均勻布置8個(gè)M24高強(qiáng)螺栓孔;分配梁底部對(duì)應(yīng)位置焊接同樣規(guī)格的法蘭盤(pán),通過(guò)8.8級(jí)M24高強(qiáng)螺栓將兩者連接固定,螺栓預(yù)拉力按規(guī)范要求控制。該連接節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)算重點(diǎn)為高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力及法蘭盤(pán)的抗彎承載力:高強(qiáng)螺栓抗剪驗(yàn)算:?jiǎn)蝹€(gè)M24高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為60kN,8個(gè)螺栓總抗剪承載力為480kN,大于節(jié)點(diǎn)所受的剪力設(shè)計(jì)值(約80kN),抗剪性能滿(mǎn)足要求;法蘭盤(pán)抗彎驗(yàn)算:法蘭盤(pán)厚度20mm,其抗彎截面模量W=π(D3-d3)/(32D),經(jīng)計(jì)算W≈156000mm3,節(jié)點(diǎn)彎矩設(shè)計(jì)值M≈12kN·m,法蘭盤(pán)最大彎曲應(yīng)力σ=M/W≈12×10?/156000≈76.9MPa,小于鋼材屈服強(qiáng)度215MPa,抗彎性能滿(mǎn)足要求。7.2格構(gòu)柱與連接系連接格構(gòu)柱與[16a槽鋼連接系采用焊接連接,槽鋼端部與鋼管柱壁滿(mǎn)焊,焊縫高度hf=8mm,焊縫長(zhǎng)度不小于槽鋼截面高度(160mm)。連接節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)算重點(diǎn)為焊縫的抗剪承載力,計(jì)算公式為:τ=V/(0.7hfΣlw)≤fvw式中:V—焊縫所受剪力設(shè)計(jì)值(N);hf—焊縫高度(mm);Σlw—焊縫總長(zhǎng)度(mm);fvw—焊縫抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,取140MPa。單個(gè)連接節(jié)點(diǎn)所受剪力V≈30kN,焊縫總長(zhǎng)度Σlw=4×160=640mm,代入公式得:τ=30×103/(0.7×8×640)=30000/(3584)≈8.4MPa≤140MPa,焊縫抗剪承載力滿(mǎn)足要求。7.3滑塊與分配梁連接滑塊與分配梁同樣采用焊接連接,雙拼HN400×200滑塊與分配梁的翼緣及腹板均采用角焊縫連接,焊縫高度hf=10mm,確保滑塊與分配梁形成整體,共同承受荷載。經(jīng)驗(yàn)算,焊縫的抗剪承載力及抗彎承載力均滿(mǎn)足規(guī)范要求,能夠有效傳遞滑移荷載及豎向荷載。八、施工工藝與質(zhì)量控制措施滑移支架的施工質(zhì)量直接影響其受力性能及使用安全,因此必須制定嚴(yán)格的施工工藝及質(zhì)量控制措施,確保支架制作、安裝及使用過(guò)程中的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。8.1施工工藝流程滑移支架施工遵循“工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)安裝、分級(jí)驗(yàn)收”的原則,具體工藝流程如下:施工準(zhǔn)備→基礎(chǔ)施工→格構(gòu)柱制作與安裝→連接系安裝→分配梁安裝→滑移軌道安裝→滑塊安裝→支架整體驗(yàn)收→小箱梁架設(shè)與滑移→支架拆除8.2關(guān)鍵施工工藝要求8.2.1基礎(chǔ)施工C30混凝土條形基礎(chǔ)施工前需對(duì)地基進(jìn)行壓實(shí)處理,地基承載力要求不低于200kPa,若地基承載力不足,需采用換填碎石或夯實(shí)處理。基礎(chǔ)模板采用鋼模板,混凝土澆筑過(guò)程中采用插入式振搗器振搗密實(shí),澆筑完成后覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)不少于7天,確?;炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上方可進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)安裝。基礎(chǔ)頂面需預(yù)留預(yù)埋鋼板,用于格構(gòu)柱的定位與固定。8.2.2構(gòu)件制作格構(gòu)柱、分配梁、滑塊等構(gòu)件均在工廠預(yù)制,制作過(guò)程中嚴(yán)格控制下料精度及焊接質(zhì)量:鋼材下料采用數(shù)控切割機(jī)切割,確保切口平整,尺寸偏差控制在±2mm范圍內(nèi);焊接采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊,焊工必須持證上崗,焊接前清除坡口處的鐵銹、油污等雜質(zhì);格構(gòu)柱鋼管對(duì)接焊縫需進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)(超聲波探傷),檢測(cè)比例不低于20%,確保焊縫質(zhì)量等級(jí)達(dá)到二級(jí)及以上;構(gòu)件制作完成后進(jìn)行除銹處理,除銹等級(jí)達(dá)到Sa2.5級(jí),然后涂刷兩道防銹漆及一道面漆,確保構(gòu)件防腐性能。8.2.3現(xiàn)場(chǎng)安裝現(xiàn)場(chǎng)安裝采用汽車(chē)起重機(jī)配合人工進(jìn)行,安裝順序嚴(yán)格遵循“自下而上、分層安裝”的原則,具體要求如下:格構(gòu)柱安裝前,根據(jù)基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板上的定位線進(jìn)行精確就位,采用臨時(shí)支撐固定,調(diào)整垂直度偏差不大于1/1000柱高,然后與預(yù)埋鋼板焊接固定;連接系安裝需與格構(gòu)柱安裝同步進(jìn)行,每安裝完一層格構(gòu)柱,立即安裝對(duì)應(yīng)高度的平聯(lián)及斜撐,確保支架在安裝過(guò)程中的穩(wěn)定性;分配梁、滑移軌道及滑塊安裝時(shí),需嚴(yán)格控制安裝標(biāo)高及平面位置,分配梁頂面標(biāo)高偏差控制在±5mm范圍內(nèi),滑移軌道的直線度偏差控制在3mm/10m范圍內(nèi);所有連接節(jié)點(diǎn)的焊縫均需滿(mǎn)焊,焊縫高度及長(zhǎng)度需符合設(shè)計(jì)要求,焊接完成后及時(shí)清除焊渣,進(jìn)行外觀檢查。8.3質(zhì)量控制措施建立“班組自檢、項(xiàng)目部復(fù)檢、監(jiān)理驗(yàn)收”的三級(jí)質(zhì)量控制體系,對(duì)支架施工全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量管控,重點(diǎn)控制以下環(huán)節(jié):原材料質(zhì)量控制:鋼材、高強(qiáng)螺栓、焊條等原材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須提供質(zhì)量證明書(shū)及檢驗(yàn)報(bào)告,按規(guī)范要求進(jìn)行抽樣送檢,不合格材料嚴(yán)禁使用;構(gòu)件制作質(zhì)量控制:對(duì)構(gòu)件的尺寸、焊縫質(zhì)量、防腐涂層厚度等進(jìn)行全面檢查,做好檢查記錄,不合格構(gòu)件嚴(yán)禁出廠;現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量控制:采用全站儀、水準(zhǔn)儀等精密儀器對(duì)支架的安裝位置、垂直度、標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量控制,每道工序完成后必須經(jīng)檢驗(yàn)合格方可進(jìn)入下道工序;驗(yàn)收質(zhì)量控制:支架安裝完成后,組織施工、技術(shù)、質(zhì)量及監(jiān)理人員進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收,驗(yàn)收內(nèi)容包括構(gòu)件尺寸、連接質(zhì)量、整體穩(wěn)定性等,驗(yàn)收合格并簽署驗(yàn)收記錄后,方可投入使用。九、安全使用與監(jiān)測(cè)措施為確?;浦Ъ茉谑褂眠^(guò)程中的安全,必須制定嚴(yán)格的安全使用規(guī)定及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)措施,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患。9.1安全使用規(guī)定支架使用前必須進(jìn)行加載預(yù)壓試驗(yàn),預(yù)壓荷載取小箱梁自重的1.1倍,預(yù)壓時(shí)間不少于24小時(shí),觀察支架的沉降變形情況,確認(rèn)支架穩(wěn)定后方可正式使用;小箱梁滑移過(guò)程中,需安排專(zhuān)人指揮,確?;扑俣染鶆颍刂圃?.5m/min以?xún)?nèi)),避免突然啟動(dòng)或制動(dòng)導(dǎo)致荷載沖擊;嚴(yán)禁超載使用支架,小箱梁的重量及支點(diǎn)位置必須符合設(shè)計(jì)要求,不得隨意更改;遇大風(fēng)(風(fēng)力≥6級(jí))、暴雨、大霧等惡劣天氣時(shí),立即停止支架使用及小箱梁滑移作業(yè),對(duì)支架采取加固措施,確保支架安全;定期對(duì)支架的連接節(jié)點(diǎn)、焊縫及構(gòu)件變形情況進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)松動(dòng)、開(kāi)裂等問(wèn)題及時(shí)處理。9.2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)措施在支架使用過(guò)程中,設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)支架的關(guān)鍵部位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法如下:沉降監(jiān)測(cè):在分配梁及滑移軌道上設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn),采用精密水準(zhǔn)儀定期測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高變化,監(jiān)測(cè)頻率為小箱梁滑移期間每小時(shí)1次,靜止存放期間每天2次,若沉降量超過(guò)5mm,立即停止使用并分析原因;位移監(jiān)測(cè):在格構(gòu)柱頂部設(shè)置水平位移觀測(cè)點(diǎn),采用全站儀測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)的水平位移,監(jiān)測(cè)頻率與沉降監(jiān)測(cè)一致,若水平位移超過(guò)3mm,及時(shí)采取加固措施;應(yīng)力監(jiān)測(cè):在鋼立柱底部及分配梁荷載作用點(diǎn)附近粘貼應(yīng)變片,通過(guò)應(yīng)力采集儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)構(gòu)件的應(yīng)力變化,若應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)值的80%,立即發(fā)出預(yù)警信號(hào);裂縫監(jiān)測(cè):定期檢查支架構(gòu)件及連接節(jié)點(diǎn)的焊縫是否出現(xiàn)裂縫,若發(fā)現(xiàn)裂縫,及時(shí)記錄裂縫的長(zhǎng)度、寬度及發(fā)展趨勢(shì),必要時(shí)采取補(bǔ)焊或加固措施。十、支架拆除方案小箱梁架設(shè)完成后,需及時(shí)拆除滑移支架,拆除過(guò)程必須遵循“安全有序、自上而下”的原則,確保拆除作業(yè)安全。10.1拆除前準(zhǔn)備編制專(zhuān)項(xiàng)拆除施工方案,明確拆除順序、人員分工及安全措施,并對(duì)

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