工程名称
第一卷弧形可变桁架在曲面建筑模板工程施工中的应用
弧形可变桁架是指由扁钢制弦材、圆钢制格条、螺栓及垫板构成的活动节点以及其他连接件通过焊接、拼装而成的弧度可变的工具式桁架。它主要用于弧形结构的支撑。我国首先应用于宝钢一号高炉基础圆台混凝土工程的钢模板支撑,收到了很好的效果。传统的曲面建筑物模板支撑方法,是采用术制拱圈或将型钢加工成弧形来支撑模板,而对于圆形、曲线形混凝土结构(如取水井工程等),需搭设满堂脚手架,因而施工面狭窄,不利施工。采用弧形可变椅架支模,能克服上述缺陷,它具有以下优点:
无论曲面外弯或内弯,由不同的曲率半径组成或外弯、内弯、曲率半径任意变化三者的组合,只要其满足弯曲.半径不小于3m,可变桁架都能拼合,得到圆滑的曲面。
操作时只需按曲面轮廓将可变桁架拼装、对齐、紧固螺栓即可,操作简便、迅速,省工省时,劳动强度低,生产效率高。
安装制作容易,加工方便,并能多次回收,重复周转使用。节省空间,可扩大施工作业面,解决了因满堂脚手架带来的场地狭小问题。
第1章弧形可变街架的用途
弧形可变桁架主要用于曲面形建筑结构的支撑,如井壁、沉井、混凝土筒仓等圆形建筑物的模板支撑及圆形基础、基础承台拱等的模板支撑;明沟、暗渠的曲线部位支撑;上下水道的沉淀池支撑;曲面挡土墙、挡土坡的支撑结构;小型拱坝支撑;曲线形栏杆和钢罐、钢贮存器等的加固。
第2章弧形可变桁架的组成及力学性能
可变桁架的主要构件有:桁架、连接板、夹板、系紧杆、拉结件、模铁、系紧扣件、方垫板、花篮螺栓等。衍架用扁钢和圆钢筋焊接而成,内弦与腹杆焊接固定,外弦可以伸缩,曲面弧度可自由调节(图2-10-l)。可变桁架的允许弯矩为8kN·m,允许剪力为11kN,EI=3.1X103kN·m2,R≥ 3m。
第3章可变桁架的内力计算
由于可变桁架是承受均布荷载的受弯桁架结构,施工时每隔一定距离布置竖向钢楞,紧贴在内弦杆上,并用对拉螺栓(或其他方式固定)拉紧,故桁架既受弯,又受剪。
第1节内弦杆剪切计算
q=F·a                                          (2-l0-1)
P=q·b= F·a·b                                (2-10-2)
τmax=P/A                                    (2-l0-3)
式中F为混凝土侧压力(N/mm2),q为可变桁架承受的均布荷载(N/mm);P为对拉螺栓承受的集中荷载(N);a为可变桁架间距(mm);b为竖向钢楞间距(mm);」A为双根内弦杆截面积(mm2)。
A=4×25×2=200m2,[τ]=110Mpa
代人(2-10-3)式得F·a·b≤[τ]·A=ll0×220=2.2×104;
则                                    F·a·b≤2.2×104                            (2-10-4)
式(2-10-4)为混凝土对模板的侧压力与椅架间距、竖向钢楞三者之间的关系。满足!
(240-4)式,则可变椅架受剪即满足要求。反之,只要确定了混凝土的浇灌速度、可变桁架间距(为便于安装一般取750mm),即可算出竖向钢楞的最大间距,以此就可安全可靠地|布置可变析架。
【例】:设混凝土的浇筑速度ν=3m/h,每次浇灌高度为3m,混凝土人模温度7=20℃,
外加剂影响修正系数β1=1,塌落度影响修正系数β2=l,根据《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-92)推荐的混凝土侧压力公式得:t。=5.7l,F=52.2kN/m2；
取a=750mm,则b=562mm。
故竖向钢楞间距b≤562mm,为满足可变桁架三角孔眼位置和模板安装要求可取占=500mm。如果混凝土浇灌速度低,模板侧压压力小,或者可变桁架间距小,由公式(2-l0-4)算出的竖向钢楞间距大于3m时,还需验算可变桁架的受弯强度。
第2节可变桁架的受弯强度验算
取可变桁架单位长度(lm)为计算单元。为简便计算,假定在单位长度内可变桁架为直线型,其计算简图见图2-l0-2。
桁架承受均布荷载q=F·a ,节点荷载P=250q=250F·a。为简化计算,将可变椅桁架内力计算结果参数列于表2-I0-1。
桁架杆件内力计算参数表                            表2-10-1
杆件编号
杆件规格
截面面积（mm2）
内力系数
杆件长度（mm）
惯性矩
（×10-4）
回转半径
（mm）
内弦BC
25×4
200
-1.77P
250
4.93
15.7
外弦GH
25×4
200
+2.025P
250
4.93
15.7
腹杆AF
φ18
254
+1.68P
277
0.52
4.5
腹杆FB后弦
φ18
254
-1.68P
277
0.52
4.5
如:F=0.05N/mm2,a=750mm,b=1000mm；
压杆BC:N=l6.6kN;λ=15.92,查表得γ=l5.7φ=0.988
则σ=84MPa(小于220MPa)。
外弦杆拉杆、腹筋(包括拉杆、压杆)计算略。经内力验算无误后,方可进行可变桁架的安装。
第4章可变桁架的安装
圆形构筑物支模时,钢模板必须立正放,此时可变桁架起里楞的作用。使用可变桁架时,首先将可变桁架按设计要求弧度拼装成形,拧紧每一个螺栓,并保证每一圈在同一平面内。
可变椅架的安装顺序和操作要点如下:
l.拼装可变桁架时,先在平整的场地上按设计尺寸要求的弧度放线,再将可变桁架依弧线定型,拧紧桁架上每个螺栓,并确保每一圈可变桁架在同一个平面内。
2.支撑弧形模板的基底如为垫层混凝土或上一次混凝土浇灌层顶面,要平或用高标号水泥砂浆按弧形抹一个5cm左右的小台阶用以支平模板。
3.可变桁架安装时,先将支撑件挂于钢模板上,然后将可变桁架放置于支撑件上就位,再挂拉结件,用楔铁插入拉结件与街架内弦带间楔紧,紧固钢模板与可变桁架的连接。每榀可变桁架不得少于3个支承件和2个拉结件,支撑件最大间距不宜超过l..5m,拉结件最大间距不宜超过1.8m。紧固拉结件时应注意楔铁的方向,使直角边向模板的一侧。
4.可变桁架接长时,相邻两榀桁架的连接方法是:先拧紧接头前面的螺栓,再用花篮螺栓拉紧两榀可变桁架,使钢带就位。用螺栓将固定卡子与钢带压紧,最后取下花篮螺栓,;再进行下一榀桁架的连接。但必须注意连接处不得少于5个螺栓,固定卡子一反一正交替|夹住钢带。
5.可变桁架合圈时,合圈处上面叠放一榀桁架,用专用的连接板或连接垫连接,前后弦钢带均用螺栓联接牢固。
6.上下相邻的可变桁架接头位置须错开,并使上下各桁架的三角孔眼对齐,以保证竖|向钢楞的穿入与固定。