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各类满堂支架设计在桥梁中的应用

分类:行业论坛 364

一、摘要

在当前的各类建筑施工活动中,支架事故频发,施工支架的承载力及安全稳定性问题引起了人们的高度关注。支架按材质、组合形式不同,种类较多,适用规范也较多,最常见的为钢管类支架。本文以实际案例,为大家提供参考。

二、关于荷载组合及施工荷载取值总结

目前有应力法和极限状态法两种,对应临时支撑结构都是选择后者,针对常用木方及模板应力取值依据的选择,有部门规定的按规定,没有规定的按《建筑施工模板安全技术规范》;对应目前临时设施还大量使用的Q235钢材应力取值原则:一般情况下按《钢结构设计规范取值》对应钢材常用的钢管及型钢等(轴向应力)抗拉、抗压、抗弯取205MPa,抗剪取120MPa,以前一些方案采用的是容许应力法及柱轴向应力取成140MPa、弯曲应力145MPa,剪切应力85MPa其实是不对的,大多参照的《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》和铁路桥梁设计规范,而此规范目前以作废且只使用与桥梁工程设计而不是用于临时支撑结构,如果容许应力取值太小了会大大增加钢材用量增加成本。现行的规范中,既有综合系数法,也有分项系数法(极限状态法)。

贝雷梁其主要技术数据来自《装配式公路钢桥多用途使用手册》,采用的规范是《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》,该规范采用的综合系数法,也叫容许应力法。现在许多施工手册有关贝雷梁的数据都来自于这本书。对贝雷梁设计时,我们直接或间接地引用了《装配式公路钢桥多用途使用手册》中推荐的数据,其实不一定正确的。该手册采用当时现行的《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》是很正常的,这个规范不修订,则手册也不会修订。

而《钢结构设计规范》等规范,采用的分项系数法。该规范中材料抗力叫材料设计强度,不叫容许应力。和容许应力比起来,采用分项系数法,强度设计值增加了许多。比如Q345(16Mn钢)在86年规范中,抗弯容许应力为210MPa,其在《钢结构设计规范》中的设计强度取值为250-310MPa。

如果我们采用分项系数法计算,则永久作用和可变作用都有不同的分项系数,都要分别去乘。与此同时,材料的抗力则要采用设计强度,要比相应的容许应力大许多才是,16Mn就是Q345分类,极限状态法设计时用Q345的强度设计值是对的

脚手架安全等级和结构重要性系数:大多人设计时为考虑脚手架安全等级和结构重要细数,这样做是不对的,是违法规范要求的,根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》:3.2.1  脚手架结构设计应根据脚手架种类、搭设高度和荷载采用不同的安全等级。脚手架安全等级的划分应符合表3.2.1的规定。3.2.3  脚手架结构重要性系数 ,应按表3.2.3的规定取值。

三、关于立杆稳定性计算总结

1.对于满堂脚手架应按相应规范计算,但是现在规范对于大多数支架高度在16m以下的是保守的,尤其是扣件式脚手架规范,作为方案编制人员要清楚认识这一点,我们可以从规范计算的计算长度和欧拉公式中立杆长度对比知道;

2.采用脚手架规范计算的立杆稳定性结果随脚手架高度变化基本保守,在一定高范围内脚手架高度越高不等于危险性就越大,而采用三维软件建模模拟的稳定性是随着支架高度变高而降低的,能真实反映架体稳定情况,但是目前软件都是以屈曲分析来计算立杆承载能力的,而目前取安全系数都参照桥梁设计规范,但与规范计算结果比较非常保守,安全储备过大 存在很大部分材料未发挥作用而浪费,不建议使用有限元分析;

3.采用有限元分析立杆稳定性易出现误区,尤其是软件初学者往往通过查看立杆应力图中相应值与材料设计标准值直接比较,这是打错,我们可以采用脚手架规范或者(桥梁工程的大钢管)欧拉公式计算结果与有限元软件应力图结果对比,相差几倍。采用有限元对结构进行分析建议适用部位:非受压件如贝雷梁、型钢梁、方木、抱箍、桁架、水化热等计算结果非常准确,对应受压构件可以通过有限元分析得出的轴向力通过脚手架规范或欧拉公式计算程序进行计算,这样更可靠。

四、实例分析

1.关于压杆稳定性计算总结:失稳实例介绍

各类满堂支架设计在桥梁中的应用插图

各类满堂支架设计在桥梁中的应用插图1

该项目采用了大跨度钢管支撑柱 贝雷梁,每孔布置10根钢管,按照如图做成两端铰接,每根钢管可承载350t,10根共计3500t,而每孔箱梁870t,加上模板不足1200t,安全储备系数2.91,用6根就够了,浪费了4根;若在钢管支撑柱中间设置一道约束用4根就够了,浪费6根。

2.工程实体支架案例:某工程边跨支架方案图

各类满堂支架设计在桥梁中的应用插图2

3.工程实体支架案例:某工程边跨支架方案优化后图

各类满堂支架设计在桥梁中的应用插图3

变为此依靠架后大大减少了材料用量节约 成本。

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