橋梁施工結構設計相關問題討論

時間:2022-04-19 10:53:06

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橋梁施工結構設計相關問題討論

摘要:目前針對橋梁結構設計中的規范主要是針對永久結構的,沒有專門針對臨時結構的設計規范。本文針對橋梁施工臨時結構設計中的主要問題從設計規范、設計方法、荷載取值以及荷載組合、安全系數等方面進行了討論,最后針對上述問題給出了相關建議。

關鍵詞:臨時結構;設計;施工荷載

橋梁結構種類多式多樣,不同的橋梁采用不同的施工技術方案,所需要的臨時結構的種類也不盡相同,臨時結構存在的每一個安全隱患都將影響到整個橋梁施工的安全效果[1]。目前我國沒有專門針對橋梁施工臨時結構的設計規范,常用的臨時結構的設計,大都由施工單位來完成,針對臨時結構的設計,還有一些問題需要進一步探討,對這些問題進行更好的研究與探討,能夠更好的避免橋梁事故的發生。

1橋梁施工臨時結構設計采用的規范

現行的國家標準和行業標準中均無專門的臨時性的設計規范,僅有部分條款散落在設計、施工規范中,使得臨時結構的設計缺乏系統的依據。目前常用的《公路橋涵施工技術規范》僅對模板、支架做了比較詳細的規定,但對鋼圍堰的規定相對較少。2015年新版的《公路鋼結構橋梁設計規范》也主要是針對永久橋梁結構而言,相比之前的《公路鋼結構與木結構設計規范》去除了對臨時鋼結構設計的規定。相對于橋梁而言,建筑施工采用的臨時結構規定要稍微完善,2010年《施工現場臨時建筑物技術規范》,2013年了《建筑施工臨時支撐結構技術規范》。

2橋梁施工臨時結構的設計方法

眾所周知,對于永久結構的設計方法有容許應力法、破損階段法、極限狀態法和概率極限狀態法幾種。對于橋梁施工臨時結構,采用的是容許應力法,并且對于模板和支架的設計規定了設計計算時的荷載組合,對于建筑施工臨時結構,2011版的《混凝土結構工程施工規范》則明確規定模板及支架的設計采用以概率理論為基礎,以分項系數表達的極限狀態設計方法。

3施工荷載的取值

目前所采用的施工荷載的取值大多都采用的都是永久結構的取值,對于永久荷載而言,臨時結構的取值可以參考永久結構的取值方法,但是對于可變荷載,尤其是施工期的環境荷載,例如施工期的風載、水流力及波浪力存在著極大的不確定性,極易造成施工階段的工程事故,因此為了保證臨時結構的設計安全,必須結合現場的實際情況進行施工荷載的取值,筆者認為對于施工期變化比較大的環境荷載,例如施工期的風載、水流力及波浪力等,在不確定性很大的情況下,還是應該多增加施工期環境測試,對施工現場的風速、水速及波浪等情況進行持續的跟蹤,確定出最不利荷載。

4施工工況與荷載組合

在橋梁的施工過程中,要根據具體的施工方案對臨時結構進行工況分析,確定臨時結構在每一工況受到的施工荷載并進行荷載組合,使臨時結構在各工況下的強度、剛度及穩定性滿足要求[2]。對此,《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T-2011)對于模板與支架設計計算的荷載組合已有比較詳細的規定,如表1所示。表1模板、支架設計計算的荷載組合[3]和模板與支架相比,施工采用的掛籃、圍堰則沒有如此比較詳細的規定。掛籃型式很多,構造上也有很大不同。施工時選用哪種型式的掛籃要根據具體情況而定。根據掛籃施工的主要步驟、受力狀態,經常可以將掛籃分為空載、行走和澆筑混凝土三種施工工況。在橋梁的深水圍堰中,鋼圍堰應用的比較多,工況也比較復雜。鋼圍堰的的施工工況大體可以分為4個階段:吊箱下放階段、混凝土封底階段、抽水階段和澆筑承臺混凝土階段。對于不同的施工工況,對應著哪些荷載,筆者認為規范對此進行很好的完善可以有利于施工臨時結構的設計,從而保證施工的安全。

5安全系數的取值

對于臨時結構設計的安全系數,2013年了《建筑施工臨時支撐結構技術規范》直接采用的永久結構設計的安全系數。對于橋梁施工所采用的臨時結構,規范對于纜索吊裝系統中各種索的鋼絲繩和錨碇安全系數做了比較詳細的規定;對于掛籃在行走時的安全系數、自錨固系數和限位系統的安全系數做了規定。相比掛籃和纜索吊,圍堰還有待繼續完善。

6建議

6.1目前橋梁施工臨時結構設計中主要用到的是容許應力法,但是對于施工荷載的調查和統計還甚少,建議相關部門增加施工期的風載、水流力及波浪力的調查及跟蹤。6.2對于經常重復利用的臨時結構的材料,例如鋼結構和鋼絲繩等經常利用的材料進行相關的養護和維修,建議規范增加不能重復利用的臨時結構標準,進行報廢。6.3對于一些重復利用的臨時結構,設計時能標準化的將盡量標準化,能夠節省不少經濟投資。

作者:鄭俊杰 向 群 單位:天津鐵道職業技術學院

參考文獻

[1]李艷哲,馮廣勝.橋梁施工大型臨時結構設備標準化研究[J].橋梁建設,2007:18-21.

[2]鄭俊杰.橋梁施工臨時結構若干問題研究[D].重慶:重慶交通大學土木工程學院,2011

[3]中華人民共和國交通運輸部.公路橋涵施工技術規范(JTG/TF50-2011)[S].北京:人民交通出版社,2011.