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摘要:云南地处高原,多江河峡谷,在公路桥梁建设中,用大跨径桥梁跨越江河是必然的选择,桥梁的结构形式多种多样,施工方法也不一样,如果用拱桥跨越江河或峡谷,就可能使用缆索无支架吊装。因缆索吊机系统,投入较少,施工简单,能根据地形地质条件灵活调整,操作简单,实用性强,使用方便。在缆索吊机系统中,有一个重要的组成部分,锚固系统,亦或称地笼。它的设计和施工,直接影响到整个系统的安全性和经济性。但要考虑的一个重要因素就是水的影响,尽量选择枯水季节。
关键词:桥梁施工 地垄 方案设计
中图分类号:K928文献标识码: A
一、前言
在缆索吊机系统布设中,主索、起重、牵引系统是一个结构受力计算的问题,满足要求即可。但侧拉、揽风系统的布设会因地形地质的原因而不能满足条件,可能是河面较宽,或是滩涂,或河岸是堆积层。如果把侧拉、揽风设在河岸上,一个可能是堆积层上,一个可能角度不能满足要求;如果设在河滩上,则重点考虑的是地质问题。所以,为满足系统受力的要求,就可能将侧拉、揽风设置在河滩或堆积层上,对于侧拉、揽风系统的受力,地锚是一个关键的设计,地锚采用什么样的结构形式,即经济、又安全,就是我们面临的问题。
用施工中常见的三个方案做一个简单的比较:(1)混凝土地锚:受力原理是:锚环承受外力,锚体平衡整个外力。依外力大小,选择和计算出锚环的结构尺寸和内力,计算锚体,挖一个基坑,浇注一个钢筋混凝土地笼,依据受力计算出混凝土的体积和锚定的结构,其设计、施工复杂,产生的费用最大;(2)立式地锚:受力原理是:立式主锚承受外力,挡块承受或平衡主锚滑动。用组合型钢或钢筋混凝土做地锚受力主体,验算其抵抗破坏和变形的情况,再验算上下挡块的受力,上下设置一个挡块。挖一个约5米深的基坑,依据受力计算出型钢的大小,上下挡的设置形式及受力,对于这个方案,型钢容易满足,下挡也可以满足,但对上挡的要求就很高,因上挡的受力最大,对土抗力的要求也高,其结构必须满足要求,从整个结构计算,费用次之,但施工难度最大;(3)无挡卧式地笼,其情况又是如何呢?
二、无挡卧式地笼设计
无挡卧式地笼的受力原理是,主锚(卧笼)承受外力,抵抗因外力而产生的破坏和变形,设计原理是依据外力,计算出卧笼的内力,选择适合的结构以满足要求;压重体平衡外林,因外力产生的滑动或倾覆,用压重产生的摩阻力来平衡其总受力,其计算方法如下。
1.计算卧笼受力
依据受力选择卧笼材料,可以是型钢、木材、钢筋混凝土预制件或其它刚性材料,只要满足受力要求即可。计算时将卧笼视作一简支梁,依下列公式计算:
M=PL/4
计算出其跨中弯矩,
按下列公式计算应力和截面抵抗矩
σ=M/W≤[σ]
W≥M/[σ]
式中:
M—弯矩
P—臥笼受的总力
L—卧笼长度(假设一个长度)
σ—构件应力
[σ]—构件容许应力
W—构件截面抵抗矩
其单位按规定统一。
根据以上公式,选择适合的卧笼材料,计算或查表求出截面抵抗矩W,依照W,计算或选择卧笼的几何尺寸,满足规范要求即可。
2.卧笼压重体计算(抗滑)
卧笼本身受力计算符合要求后,另一个受力就是在外力作用下,卧笼整体的抗滑动稳定,依下列公式计算:
KH=(Q-N)×f/H=2
Q=(2H+f×N) /f
式中:f—卧笼与土体的摩阻系数,依实际查表
N—P(外力)的垂直分力
H—P(外力)的水平分力
Q—压重总重力
KH—抗滑力
2—安全系数
将数据代入公式,计算出Q值,再根据施工条件和现场情况,决定使用的材料,按照其容重计算压重的体积,合理决定其长×宽×高,一般高度控制在150厘米左右,以保证其抗倾覆能力。
压重体材料可任意选择,可以用低标号浆砌片石,砂浆主要是起到固结作用,没有承受力的作用,干码片石也行,或做一个木笼,内填砂砾、土、片石、其它材料都可以,只要满足重量要求即可。
无挡卧式地笼设计的主体是卧笼和压重,卧笼必须满足受力的要求,通过对受力的计算,选择不同的材料做比较,最终选出比较经济合理的结构,如采用型钢或木材时,需做一定的防腐处理。卧笼的断面最好选择圆形,如果是异形,用木块包裹,以改善钢绳的受力条件。
施工时,不论任何土体或地质,最好在卧笼位置挖一个槽,将卧笼放在槽内,其上布一层木料或其它材料,面积以压重的底面积大小为宜,卧笼距压重前端三分之二的位置,横置,与力的方向成九十度角,钢绳出来的位置留洞,以免钢绳受力后,将压重拉到,四周做排水处理。
三、结束语
通过对以上三种不同形式的卧笼使用情况看,混凝土地笼的施工难度大,费用高,它的受力原理是靠结构体的重量或配重来平衡外作用力,还要重点计算和考虑钢筋或型钢锚环的受力;有挡式立式地笼的施工难度和经济性次之,但对土体地质条件要求较高,如果前后挡土抗力能满足要求,情况会好一点,如果不能满足要求,前后挡需浇注混凝土、浆砌片石或其它方式进行处理,成本会增加很多。
卧式地笼是最经济,最实用,施工最简单、方便的结构。它不受地形、地质条件的影响,维护方便,可因地制宜,只要投入一定的劳力和简单的材料,即可达到目的,可以在施工中广泛使用。但要考虑的一个重要因素就是水的影响,尽量选择枯水季节。
关键词:桥梁施工 地垄 方案设计
中图分类号:K928文献标识码: A
一、前言
在缆索吊机系统布设中,主索、起重、牵引系统是一个结构受力计算的问题,满足要求即可。但侧拉、揽风系统的布设会因地形地质的原因而不能满足条件,可能是河面较宽,或是滩涂,或河岸是堆积层。如果把侧拉、揽风设在河岸上,一个可能是堆积层上,一个可能角度不能满足要求;如果设在河滩上,则重点考虑的是地质问题。所以,为满足系统受力的要求,就可能将侧拉、揽风设置在河滩或堆积层上,对于侧拉、揽风系统的受力,地锚是一个关键的设计,地锚采用什么样的结构形式,即经济、又安全,就是我们面临的问题。
用施工中常见的三个方案做一个简单的比较:(1)混凝土地锚:受力原理是:锚环承受外力,锚体平衡整个外力。依外力大小,选择和计算出锚环的结构尺寸和内力,计算锚体,挖一个基坑,浇注一个钢筋混凝土地笼,依据受力计算出混凝土的体积和锚定的结构,其设计、施工复杂,产生的费用最大;(2)立式地锚:受力原理是:立式主锚承受外力,挡块承受或平衡主锚滑动。用组合型钢或钢筋混凝土做地锚受力主体,验算其抵抗破坏和变形的情况,再验算上下挡块的受力,上下设置一个挡块。挖一个约5米深的基坑,依据受力计算出型钢的大小,上下挡的设置形式及受力,对于这个方案,型钢容易满足,下挡也可以满足,但对上挡的要求就很高,因上挡的受力最大,对土抗力的要求也高,其结构必须满足要求,从整个结构计算,费用次之,但施工难度最大;(3)无挡卧式地笼,其情况又是如何呢?
二、无挡卧式地笼设计
无挡卧式地笼的受力原理是,主锚(卧笼)承受外力,抵抗因外力而产生的破坏和变形,设计原理是依据外力,计算出卧笼的内力,选择适合的结构以满足要求;压重体平衡外林,因外力产生的滑动或倾覆,用压重产生的摩阻力来平衡其总受力,其计算方法如下。
1.计算卧笼受力
依据受力选择卧笼材料,可以是型钢、木材、钢筋混凝土预制件或其它刚性材料,只要满足受力要求即可。计算时将卧笼视作一简支梁,依下列公式计算:
M=PL/4
计算出其跨中弯矩,
按下列公式计算应力和截面抵抗矩
σ=M/W≤[σ]
W≥M/[σ]
式中:
M—弯矩
P—臥笼受的总力
L—卧笼长度(假设一个长度)
σ—构件应力
[σ]—构件容许应力
W—构件截面抵抗矩
其单位按规定统一。
根据以上公式,选择适合的卧笼材料,计算或查表求出截面抵抗矩W,依照W,计算或选择卧笼的几何尺寸,满足规范要求即可。
2.卧笼压重体计算(抗滑)
卧笼本身受力计算符合要求后,另一个受力就是在外力作用下,卧笼整体的抗滑动稳定,依下列公式计算:
KH=(Q-N)×f/H=2
Q=(2H+f×N) /f
式中:f—卧笼与土体的摩阻系数,依实际查表
N—P(外力)的垂直分力
H—P(外力)的水平分力
Q—压重总重力
KH—抗滑力
2—安全系数
将数据代入公式,计算出Q值,再根据施工条件和现场情况,决定使用的材料,按照其容重计算压重的体积,合理决定其长×宽×高,一般高度控制在150厘米左右,以保证其抗倾覆能力。
压重体材料可任意选择,可以用低标号浆砌片石,砂浆主要是起到固结作用,没有承受力的作用,干码片石也行,或做一个木笼,内填砂砾、土、片石、其它材料都可以,只要满足重量要求即可。
无挡卧式地笼设计的主体是卧笼和压重,卧笼必须满足受力的要求,通过对受力的计算,选择不同的材料做比较,最终选出比较经济合理的结构,如采用型钢或木材时,需做一定的防腐处理。卧笼的断面最好选择圆形,如果是异形,用木块包裹,以改善钢绳的受力条件。
施工时,不论任何土体或地质,最好在卧笼位置挖一个槽,将卧笼放在槽内,其上布一层木料或其它材料,面积以压重的底面积大小为宜,卧笼距压重前端三分之二的位置,横置,与力的方向成九十度角,钢绳出来的位置留洞,以免钢绳受力后,将压重拉到,四周做排水处理。
三、结束语
通过对以上三种不同形式的卧笼使用情况看,混凝土地笼的施工难度大,费用高,它的受力原理是靠结构体的重量或配重来平衡外作用力,还要重点计算和考虑钢筋或型钢锚环的受力;有挡式立式地笼的施工难度和经济性次之,但对土体地质条件要求较高,如果前后挡土抗力能满足要求,情况会好一点,如果不能满足要求,前后挡需浇注混凝土、浆砌片石或其它方式进行处理,成本会增加很多。
卧式地笼是最经济,最实用,施工最简单、方便的结构。它不受地形、地质条件的影响,维护方便,可因地制宜,只要投入一定的劳力和简单的材料,即可达到目的,可以在施工中广泛使用。但要考虑的一个重要因素就是水的影响,尽量选择枯水季节。