力學(xué)與結(jié)構(gòu)施工

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。第 18 章 結(jié)構(gòu)施工與力學(xué) 18.1 纜索吊裝的最佳吊點(diǎn)橋梁工程施工中, 當(dāng)上部構(gòu)件( 如梁節(jié)段或拱肋等) 需跨越深水、 深谷、通航河道或者限于工期必須在洪汛期內(nèi)架設(shè)時, 常采用無支架施工 , 其中更多采用纜索分段吊裝。預(yù)制構(gòu)件在吊移、擱置和拼裝過程中 , 構(gòu)件的受力狀態(tài)往往與成橋使用狀態(tài)不同 , 構(gòu)件的吊點(diǎn) ( 吊環(huán) ) 位置與數(shù)量 , 應(yīng)在設(shè)計(jì)中確定或在施工前驗(yàn)算。 梁段和拱肋一般采用兩點(diǎn)吊 , 當(dāng)構(gòu)件分段或曲率較大時 , 宜采用四點(diǎn)吊 ( 圖 18.1.1) 。最佳吊點(diǎn)位置主要按構(gòu)件吊運(yùn)時的穩(wěn)定與合理受力來確定 , 盡管有時

2、還需要綜合各種次要因素的影響。這里 , 以最大拉應(yīng)力為控制目標(biāo) , 選擇纜索吊裝中的最佳吊點(diǎn) , 得出等截面四吊點(diǎn)的位置。對于兩點(diǎn)吊和四點(diǎn)吊的變截面構(gòu)件超靜定問題, 用尋優(yōu)迭代的方法和總和試算法19 , 可得出吊點(diǎn)的變化規(guī)律和實(shí)用的計(jì)算結(jié)果。圖 18.1.1 剛架拱橋吊裝分段構(gòu)件均近似按直梁驗(yàn)算。當(dāng)構(gòu)件截面上下配置相等鋼筋并采用兩吊點(diǎn)時, 構(gòu)件受力特點(diǎn)如雙伸臂簡支梁, 吊點(diǎn)宜對稱布置,資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除?？刂颇繕?biāo)為兩吊點(diǎn)處最大負(fù)彎矩M 1與跨中最大正彎矩M 2絕對值相等 ( 亦即最大拉應(yīng)力相等 ) , 由此可解得 x=0.207L( L 為拱肋構(gòu)件長度

3、 ) ?？紤]斜索產(chǎn)生偏心拉壓、 上下緣配筋數(shù)量、 端頭接口及彎拱肋重心位置等因素后 , 實(shí)際吊點(diǎn)位置選在距拱肋端 0.22L 左右 ( L為拱肋構(gòu)件長度) 。當(dāng)橋梁跨徑大, 吊裝設(shè)備噸位許可時, 可按較長的分段預(yù)制拱肋 ( 特別是拱頂段 ) , 以減少空中操作 ; 當(dāng)拱段曲率較大時 , 也采用四點(diǎn)吊 , 并使用轉(zhuǎn)向滑輪。四吊點(diǎn)構(gòu)件受力是超靜定問題利用對稱性取半結(jié)構(gòu)后 , 按一次超靜定梁分析 選如圖 18.1.2所示的基本體系 , 多余未知力 X 1即為構(gòu)件中部的正彎矩M 1, 力法方程為 11X 1+1P =0 。設(shè)外側(cè)吊點(diǎn)距桿端為 x, 考慮施工方便 , 一般取內(nèi)外側(cè)吊點(diǎn)間距為 0.2L(小

4、于 0.27L 時 , 其跨間彎矩均較小 ) 用圖乘法計(jì)算主系數(shù) 11和自由項(xiàng)1P后 , 可求得M 11P( 4313xx 2x 3) /( 11x) 。1160002005630x1321x0.2L0.3L-x半結(jié)構(gòu)基本體系圖18.1.2基本體系簡化若 以 M 1M 2M 3 為 控 制 目 標(biāo) ,則 不 必 解 超 靜 定 。 由(0.3L x) 2 / 4x 2 / 2 ,直接解得 : x = 0.124L 。為適應(yīng)內(nèi)力的變化, 連續(xù)梁、伸臂梁以及桁架拱和剛架拱的拱頂實(shí)腹段 , 經(jīng)常采用縱向變截面, 截面變化規(guī)律多為直線或二次拋資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除

5、。物線 , 并常見兩點(diǎn)吊或四點(diǎn)吊。變截面構(gòu)件吊點(diǎn)的確定 , 即使是兩點(diǎn)吊 , 也是一個超靜定問題 , 這里 , 最優(yōu)控制目標(biāo)是使吊點(diǎn)截面及跨內(nèi)截面上下緣的最大拉應(yīng)力盡可能小且均等。這對于少筋混凝土構(gòu)件尤為重要。以拋物線變截面構(gòu)件兩點(diǎn)吊為例( 圖 18.1.3) , 取厚度 B=1, 容重 =1計(jì)算。N2N1bL-a-baXhhPY2Y1HY3PxcLY圖 18.1.3變截面構(gòu)件兩點(diǎn)吊重心位置 :X C3( 2hH )L4(3hH )控制截面彎矩 :M 1a 2(6hy1 ) , M 3hb2HL (4bL)y 2(L b) 2 ,1221212M 2M 1M 3L12(12hy1 10 y2y

6、3 ).296其中 : y1Ha 2, y3H ( L b) 2, y2H (L a b)2,L1L a bL2L24L2對于少筋或素混凝土 ,抗彎截面模量 : Wi(hyi)2, ( i1, 2, 3 )6優(yōu)化目標(biāo) :123, 即 M 1M 2M 3W1W2W3資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。這里,中段最大彎矩用中截面彎矩代替, 以避免逐次求彎矩極值 ,誤差不大于2%。為了計(jì)算穩(wěn)定和易于控制計(jì)算精度, 在輸入L,H, h 常數(shù)后 , 作無量綱處理 , H=0 即為等截面情況。用合理的步長在計(jì)算機(jī)上試算 a, b值。首先在 00.5L 或更小的給定區(qū)間內(nèi) , 取

7、a初值并計(jì)算 1, 用0.618法逐次迭代 , 縮短區(qū)間 ; 每取一個 a值, 就該以 2= 3為目標(biāo) , 用進(jìn)退法尋找合適的 b值 , 并以 1- 3 ( 為給定精度 ) 控制迭代 , 以盡可能少的迭代次數(shù)求得符合滿意精度的兩個吊點(diǎn)位置后 , 再由重心位置確定兩根纜索的豎向索力分量。對于變截面構(gòu)件 , 無法同時滿足兩吊索的索力相等。確定變截面構(gòu)件四點(diǎn)吊的最佳吊點(diǎn) , 應(yīng)以合理的截面應(yīng)力 ( 若干吊點(diǎn)截面和構(gòu)件薄弱及敏感截面 ) 為控制目標(biāo)。拱頂實(shí)腹段的吊裝常見四點(diǎn)吊 , 用總和法試算能得到滿足工程精度的結(jié)果20 。圖 18.1.4 剛架拱實(shí)腹段四點(diǎn)吊 18.2 雙人字扒桿吊裝與膺架橫移某高架

8、橋除了第一聯(lián)均為膺架現(xiàn)澆等截面箱梁5 孔為掛籃懸澆變截面箱梁外, 其余, 長 615m( 墩間凈距41m) ,橋面寬15 孔32m,分左右幅(單向橋面寬為15.75m,中間留有0.5m空隙 ) , 墩高達(dá)40資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。余米。該橋位于閩江口, 風(fēng)大且淤泥軟土層厚, 因此選擇全跨度桁架法施工?，F(xiàn)澆膺架利用高墩和現(xiàn)有簡易拆裝梁構(gòu)件作縱梁 , 拆裝梁每組重 60t, 在寬僅 1.8m 的高墩頂上吊裝和安裝是件相當(dāng)困難的事 , 塔式起重機(jī)或汽車吊等起重機(jī)械均無能為力 , 最后卻由簡單的雙人字扒桿來完成 , 靠的就是力學(xué)原理和起重工的經(jīng)驗(yàn)。所謂雙人字扒桿

9、吊裝設(shè)備是在墩頂裝兩副相同的人字扒桿, 底座均錨固于墩中心 ( 圖 18.2.1) 。在受力上 , 起重桿稱主桿 , 另一固定桿稱副桿 , 安裝一次可主、 副桿互換來吊裝前后兩孔拆裝梁。 兩扒桿頂部用滑輪組變幅時 , 能使主桿轉(zhuǎn)動以改變主桿仰角 , 達(dá)到使梁少許縱移的目的 , 不但操作方便 , 也易于協(xié)調(diào)。圖 18.2.1雙人字扒桿簡易設(shè)備圖 18.2.2膺架體系整體橫移工藝雙人字扒桿兩腿高度和夾角根據(jù)拆裝梁的尺寸和起吊時高端進(jìn)入墩頂長度而確定, 副桿仰角按主桿最小和最大仰角( 45 75 )之平均值設(shè)定。 扒桿底座只要順橋方向前后卡在墩頂就能固定。 扒桿結(jié)構(gòu)的受力情況較為復(fù)雜 , 一般假定扒

10、桿的節(jié)點(diǎn)鉸接 , 扒桿的綁扎緊密 , 除了求長細(xì)比時乘以松弛系數(shù) 1.1 以外 , 不考慮其它影資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。響 ; 計(jì)算中只考慮風(fēng)纜自重對扒桿產(chǎn)生的軸壓力。作為一般空間力系分析 , 桿頂軸要承受起吊滑輪和前變幅滑輪的力 , 副桿頂軸要承受后錨固繩和后變幅滑輪的力 , 即頂軸要承受兩個力的組合。雙人字扒桿對墩頂?shù)淖饔昧ΠㄘQ直壓力和水平推力。 副桿后錨固繩錨固在相鄰墩底承臺上 , 比錨固在相鄰墩頂 , 可獲得更大的副桿軸壓力 , 從而對墩頂?shù)鬃a(chǎn)生更大的反向水平分力 , 抵消主桿在最不利情況下產(chǎn)生水平力的 35%左右 , 故雙人字扒桿在減小墩頂水

11、平力方面極為有利。由于高架橋墩高 , 墩頂扒桿底座較小的水平力就會對墩底產(chǎn)生很大的彎矩 , 而橋墩厚度只有 1.8m, 順橋向承受彎矩的能力較弱 , 故需仔細(xì)驗(yàn)算扒桿水平力對墩身產(chǎn)生的彎矩以及橋墩本身的抗彎能力。 雙人字扒桿直接在運(yùn)梁小車上起吊時, 主桿單腿受力 ,故設(shè)計(jì)時以主桿單腿受力且仰角 45 為最不利工況。由于只有提升、變幅兩個步驟 , 因此吊裝較平穩(wěn)、 安全 ; 每個墩頂只需安裝一次 , 就可吊裝前后兩孔 , 投入少、 效率高。高速公路高架橋分左右幅單向橋, 在施工中先右幅、后左幅現(xiàn)澆箱梁。如果使膺架在右幅澆筑完成后 , 縱梁不落地 , 澆左幅時也不必重新吊裝 , 而是在高空中橫移到

12、位 , 則大大提高施工效率。實(shí)際上 , 如果將支承于托架上的橫向桁架梁連成整體, 使之成為兩端伸臂多點(diǎn)支承的的連續(xù)桁梁。作出跨中 ( 左右兩墩間 ) 節(jié)點(diǎn)位移和弦桿內(nèi)力影響線。 橫移時 , 膺架連同橫楞和部分模架、 模板原樣不動 ( 重約 200t) , 只需將右幅的兩組膺架縱梁暫時連成整體 , 作為移動荷載從右向左橫移。 只要橫向桁架強(qiáng)度、 剛度允許 , 在上弦頂上資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。鋪設(shè)滑槽 , 同時給縱梁支座安裝上滑板, 然后下落縱梁, 使滑板落到滑槽內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)橫移。若滑槽鋪四氟乙烯板, 滑板表面焊不銹鋼板, 兩者間摩阻系數(shù)為 0.06, 每端

13、牽引力約 6.0t, 故每端用一臺 10t 的鏈滑車 , 由人工倒鏈牽引。若槽內(nèi)用油脂潤滑 , 鋼對鋼的摩阻系數(shù)為 0.12 , 則每端牽引力約 12t,宜用卷揚(yáng)機(jī)牽引。 橫移時要適當(dāng)考慮高空風(fēng)荷載的作用。應(yīng)用力學(xué)原理可實(shí)現(xiàn)簡易設(shè)備吊大梁 , 并創(chuàng)造膺架、 模具整體橫移新工藝。 由于整體橫移簡化工序、 節(jié)省工日 , 提高膺架的完好率和增加周轉(zhuǎn)次數(shù) , 不但有利于施工安全 , 還取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 18.3 利用廢橋現(xiàn)澆箱形拱舊橋改建或重建時往往要考慮舊橋的拆除或新橋位的選定, 并確定橋型及其施工方案。深入研究施工中的結(jié)構(gòu)力學(xué)問題, 優(yōu)化施工方案 , 不但保證工程順利進(jìn)展, 還能取很好的經(jīng)濟(jì)效益。曾有一座舊橋位于新建電站庫區(qū), 為五跨石拱橋 , 竣工跨徑分別為15.3m,15.2m, 215.1m 和