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T梁模型的设计与制作

[日期:2013-05-31]
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府沦河大桥全桥预制T梁共2352片,是整个合同段施工的关键控制工序工程,因此除必须具备有配套的、专业的施工起重机械设备及足够的劳动力外,还要求有成套的质量及精度符合要求且倒用周期长的模型,故而,在模型设计上,先是参照其它前期已使用过的模型设计初坯,结合该桥预制数量多这一特点,几经比选后定出了最后的设计方案,其设计意图满足组拼及拆装容易,重量轻便,稳固性能好,倒用周转周期长等特点。其拼装后截面形状如图1所示,分底板模型和侧板模型两大部分。

1、 模板设计荷载计算资料

本桥模板在设计过程中,模板及支架的容重按0.75KN/m3考虑,混凝土容重按26KN/m3计算,振捣混凝土时对水平面模板产生的荷载为2.0KPa,对垂直面模板产生的荷载为4.0KPa。

浇注混凝土时对侧板模板产生的侧压力:

插入式捣固棒振捣时:           Pmax=kγh

v/t<0.035时,h=0.22+24.9 v/t     当 v/t>0.035时,h=1.53+3.8 v/t 

式中      Pmax——浇注混凝土对模板的最大侧压力(KPa)

               h——有效压头高度(m)

               v——混凝土的浇注速度(m/h)

               t——混凝土入模时的温度(℃)

              γ——混凝土的容重(KN/m3

               k——修正系数              k=1.2

附着式捣固器振捣时

v<4.5,h≤2R时  Pmax=γh; 当 v≥4.5,h≤2R时

Pmax=γ(0.27v+0.78)k1k2

式中  H——对模板产生压力的混凝土灌注层高度(m)

      R——附着式震动器的作用半径(m)R=1

      k1——混凝土坍落度影响系数      k=1.2

      k2——混凝土拌和物温度系数,5℃~7℃为1.15,12℃~17℃为1.0,28℃~32℃为0.85。

倾倒混凝土时产生的水平荷载按4.0KPa进行计算

1.1 刚度   模板设计刚度以下列限值作为控制指标:

(1) 模型面板变形为1.5mm;

(2) 主骨架及加劲肋变形为3.0mm;

(3) 挠度为模板构件跨度的1/400。

1.2 强度验算   模型设计采用如下荷载组合对强度进行验算:

1.2.1 底板模型

     施工人员及机料具堆放荷载;

     张拉时产生的分力;

     混凝土结构自身重力;

     振捣时产生的荷载;

     模板及支架自身的自重;

     冬季施工中保温设施荷载。

1.2.2 侧板模型

     施工人员及机料具堆放荷载;

     倾倒混凝土时产生的水平荷载;

     混凝土水化热释放产生的荷载;

     振捣时产生的荷载;

     模板与混凝土表面的粘结力;

     新浇混凝土对侧板模型产生的侧压力。

另外还综合考虑其他一些对模型有影响的不利因素并计算模型的整体稳定性,通过计算后确定模型所需的各种规格类型的材料。

2.  材料选型

通过计算后,府沦河大桥模型在设计过程中,其主要结构型为如下几种材料:

2.1 底板模型(如图2):

模型面板为δ=8mm厚A3钢板,骨架为[12槽钢与∠75×75×5角钢焊接形成整体后再通过螺栓与底部[14槽钢座架连接,面板与骨架通过沉头螺栓进行连接。

2.2 侧板模型

模型面板为δ=6mm厚A3钢板,主骨架竖向为14工字钢,横向加劲肋为[14槽钢,模板块件与块件间采用∠75×75×5角钢配以螺栓进行连接,模型底部为定位紧固[18槽钢,模型上部边缘设置

有δ=6mm厚A3钢板割制而成的安放行车道板钢筋的梳形板,且每隔一定距离设有一14工字钢与[12槽钢焊接组成的拉杆骨架,模板中部适当位置(通过计算确定)布设有由[12槽钢与模上横向加劲肋[14槽钢焊接组成的震动器座架,详见图3。侧面模板设计为5m一块,相邻两块模板间接缝通过沉头螺栓配以扁钢及槽形止浆胶条固定于另一面后达到止浆效果。

在设计过程中,为了便于脱模,一方面,将所有转角处折线过渡均设计为圆弧形过渡,减小脱模时混凝土对模型的切向及法向粘结力,降低操作时的劳动强度;另一方面将横隔板外露于行车道板的部分截除,留待吊装后再进行整体封闭,通过减少模板与横隔板的接触面积来减小模板与混凝土之间的粘结力,节约了后期梁片吊装后焊接两片梁间横隔板连接处的连接钢板,以同规格的短钢筋节来焊接替代。在考虑安装及拆除行车道板边缘模型(梳形板)的难易程度时,将原采用焊接连接的梳形板改为螺栓连接形式,方便了模型的拆除,同时减少了因模型拆除困难而过早损坏梳形板,降低了因操作不当或难于操作而带来的材料损耗。

在设计过程中底板模型还必须设置有留待提移梁的吊装孔活动段,其设置位置必须在梁体支承线范围内,设置长度为30cm~50cm,该位置拼装后必须经过严格检查保证其接缝严密,不得有漏将现象。模型设计时,应充分考虑设置预留拱度,预拱度的设置可按设计图纸规定设置(若图纸未作明确规定,则按结构自重和1/2汽车荷载不计(冲击力)所产生的挠度来设置预拱度),预拱度设成圆曲线或抛物线形,底板模型在拼装时设置,侧板模型在设计过程中均应将预拱度考虑设置成型。

模型初期方案设计好后,由于本桥工期紧,故而部分模型在设计图出图过程中就交于兄弟单位进行制作加工,另一部分则在模型设计图完全出图后通过招投标竞争的方式择优选加工制作单位。

在模型制作过程中,随时委派专人进行现场指导、监督和检查,及时解答对设计图纸不明了的地方,杜绝加工过程中出现的错误,使加工精度误差严格控制在允许范围内,对于一些重要部位及加工过程中的难点,均在现场通过绘制大样详图的方式仔细地进行讲解及交底,一是对于模型接缝处槽形止浆胶条的预留特别关键,它是控制模型止浆好坏的重要环节,预留过大则起不到止浆作用,反之则影响整个梁体长度,导致梁体偏长,直接关系到预制出的成品质量的好坏。二是两模型连接处的连接角钢,其焊接后与模型面板的垂直与否是整套模型拼装连接后整个纵向线型顺畅的关键,一旦稍有偏差,最后预制出的梁线型必然是一波三折,尤其是边梁模型,一旦成型后将直接影响整个上部结构的开展及后续施工工序的顺利进行。

模型加工过程中,侧板模型与混凝土接触之板面接缝均进行双面满焊后,焊缝打磨平滑或打磨成R=30mm光滑圆弧,焊接均采用合理工艺进行,以保证焊后变形量最小,对于焊后变形较大的,均及时进行修正使之满足断面尺寸要求。竖向主工字钢骨架采用两边满焊于模板面上,焊角高h=6mm,横向加劲槽钢则采用间隔焊接于模板面上,焊缝长100mm,间隔100mm,焊角高h=6mm;连接角钢与模面板连接采用φ20塞焊,间距200mm,其余部位均采用间隔焊,焊100 mm,间隔200mm,焊角高h=6mm。底板模型两侧止浆扁钢(D4×40)及槽形止浆胶条用沉头螺钉带母(M10×50)固定于[12槽钢之上,其眼孔间隔距离不得大于200mm,端部眼孔距离模板端头不得大于30mm,扁钢以压紧槽形止浆胶条不翘曲为度,底板模型面板与下部骨架连接采用间隔焊接,焊100 mm,间隔200mm,焊角高h=6mm。

横隔板模型的加工制作在整个梁模制作中是一难度最大的工序之一,首先,其与大面模板连接近于90°但略大于90°,其次,其拼装后上下、内外尺寸均不一致,形状为一四边形楔体,上下尺寸相差20mm,内外尺寸相差10mm,第三,横隔板还有一定的坡度(随梁体坡度一致)。因此,如何加工好满足梁体尺寸要求的横隔板是操作者最感棘手的问题,通过前期加工过程中的再三摸索,采用制作标准模具的方法来进行下料及组拼,每一道工序均进行严格检查和计算,严格控制下料及加工误差,使最后加工出的产品达到了质量标准要求。

加工过程中对于所下料具应分类堆放,标识清楚。因受梁体坡度的影响,同套梁模板下料块件左右面形状看似相同,但具体尺寸却大不一样,一旦用错,加工出来后因高低不一或宽窄不一而无法进行拼装作业,或者拼装出后的模型空间尺寸与所设计的空间尺寸出现较大的差异,这样材料无形中被浪费掉,同时还浪费了不少的时间,使效益白白地流失。

模型加工制作完毕后,需进行拼装自行检查其各部位加工质量及组拼后的实际尺寸,以便与设计尺寸相比较,对误差较大者,及时作好标记并进行整修满足加工精度的要求后,报现场监理检查验收签认合格后方可投入使用。其加工后检查项目及精度如下表

预制T梁模型制作及拼装检查表

序号

    

规定值或允许偏差(mm)

1

单扇模型全长

0,-2

2

单扇模型总高

±3

3

单扇模型方正(对角线)

3

4

单扇模型板面局部不平整

2.5

5

单扇模型控制断面尺寸

2

6

单扇模型挠曲

3

7

组装后相邻模板之间隙

2

8

组装后相邻模板之高差

3

9

组装后端模间距离

8

10

组装后模板倾斜度

3

11

组装后断面偏离中轴线

2,-3

12

组装后顶面总宽度

±4

13

组装后预留孔偏离设计位置

2

14

组装后横隔板上下位置偏差

±5

15

连接部分

孔眼能顺利穿入螺栓,连接密贴,

连接面与模面垂直

16

模板接口止浆胶条

外口平顺,无烧伤

17

预埋件中心线位置

±3

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