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BC25×4200-1.77P2504.9315.7外弦GH25×4200+2.025P2504.9315.7腹杆AFφ18254+1.68P2770.524.5腹杆FBφ18254-1.68P2770.524.5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,要找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。