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边坡肋柱模板体系设计及受力分析

边坡肋柱模板体系设计及受力分析

2019415  信息来源:365棋牌娱乐新手卡_娱乐吧棋牌电游365_365网络棋牌大厅秘书处

葛君书 张俊

摘要:路基边坡肋柱施工中,稳定可靠的模板及支撑体系是保证工程质量安全的关键环节。故在施工方案设计阶段就应根据现场实际,对肋柱模板体系作重点的施工设计和极限荷载验算,做到心中有数,确保肋柱施工的质量和安全。

关键词:边坡;肋柱;模板体系;设计及受力分析

? 言:

针对边坡岩层风化严重,边坡高度较大(12m以上),为了加强支护、并使支护体系形成牢固整体,共同受力,设计中往往考虑在常规的锚杆、面板(现浇钢筋混凝土或钢筋网喷射混凝土结构)之外再加入肋柱的支护形式。为便于布设钢筋和混凝土浇筑,肋柱一般为矩形截面。肋柱的类型分为明肋(肋柱突出面板)和暗肋(肋柱和面板外缘处于同一平面),明肋和暗肋的设计在施工中各有利弊。采用明肋,对边坡开槽工作量较小,但混凝土模板使用较多,对外观质量要求更高;采用暗肋,则要求在边坡上开凿形状规则的矩形沟槽,如遇岩质坚硬并且机械无法施展的情况,可能会拖慢施工进度。

一、工程概况

重庆主城某主干道路基边坡经常出现局部掉块,在暴雨过后加剧,多处崩塌,严重威胁过往行人和车辆的安全。为此,设计方案确定采用“明肋+挂网+喷锚”的支护形式,进行抢险整治施工。边坡的工程安全等级为二级,边坡稳定安全系数FS=1.30。边坡结构合理使用年限为50年。每根肋柱沿坡面高度布设,宽度0.5m,厚度0.6m,相邻肋柱轴线间距2.5m,肋柱主筋为8φ20,箍筋为φ10@200mm,采用C30混凝土现浇。

二、边坡肋柱模板设计

根据施工部署,肋柱钢筋在面板钢筋网片安装前制安,肋柱模板在面板喷射混凝土后安装。肋柱的每次混凝土现浇高度控制在6m以内。

肋柱模板包括两侧和外临空面模板,采用木枋和九夹板结合钢管支撑。

1.对于外临空面模板,增加拉杆设计(如下图所示):按照0.5m的竖向间距预埋1.2m长的Φ20拉杆固定在肋柱位置的坡面上,电钻在坡面肋柱位置自下而上每隔50cm钻孔后,孔径为40mm,放入适量锚固剂溶液(按照产品说明书比例加水搅拌均匀,以达到快速凝固并锚固的作用),再将Φ20拉杆插入边坡岩体内0.5m并稳固不动摇,拉杆伸出模板,最后采用螺栓及配套垫板卡位。拉杆位置应尽量避开锚杆位置。

2.两侧面模板之间则采用Φ14对拉螺杆,以承受混凝土的侧压力。对拉螺栓应套上Φ20PVC塑料管进行周转利用,拆除两侧模板时先取出对拉螺栓。对拉螺杆同样按照50cm间距沿肋柱从下而上安装。

三、肋柱模板质量控制标准

混凝土外观要求应达到:表面平整光滑,线条顺直,几何尺寸准确(在允许偏差以内),色泽一致,无蜂窝、麻面、露筋、夹渣和明显的气泡。

模板应拼装紧密、牢靠、模板拼缝痕迹有规律性,与混凝土接触面应光滑平整,结构阴阳角方正且无损伤。


模板加工制作允许偏差

序号

检查项目

允许偏差值(mm

检查方法

1

轴线位置

5

用钢尺检查

2

截面内部尺寸

+4-5

用钢尺检查

3

相邻两板表面错缝

2

用钢尺检查

4

孔眼位置

±2

用钢尺检查

5

表面平整度

5

2m靠尺、塞尺检查

四、模板拉杆受力校核

模板拉杆主要受到模板端平衡新浇混凝土侧压力的轴向拉力和锚固端的锚固力的作用。二力应在拉杆内部达到相互抵消,方可保证安全。

1.模板侧压力计算

模板拉杆主要用于平衡现浇混凝土对模板侧面的压力,保证模板体系的稳定。混凝土作用于模板的压力,一般随混凝土的浇筑高度而增加,当浇筑高度达到某一临界值时,侧压力就不再增加,此时的侧压力即为现浇混凝土的最大侧压力。由《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011,模板侧压力计算公式如下:

????? ??????1-1

?????????????????????? 1-2

式中: ——新浇混凝土比重(KN/m3),取24KN/m3

——新浇混凝土的初凝时间(h),可按实测确定。当缺乏试验资料,可采用 计算,其中T为混凝土的入模温度(℃),T=25℃;

——混凝土侧压力计算位置处至现浇混凝土顶面的总高度(m),取H=6m

——混凝土外加剂影响修正系数。不掺加外加剂时取1.00;掺具有缓凝作用的外加剂时取1.20

—混凝土坍落度影响修正系数。当坍落度为50-90mm时取1.0,为110-150mm时取1.15

—混凝土的浇筑速度(m/h),取v=2.5m/h

取值分别代入式(1-1)、(1-2)中,得

取其中较小值,模板最大侧压力为

2.校核拉杆横截面积和锚固长度

参照《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013中对锚杆设计的要求,逐步进行拉杆横截面积和锚固长度两项指标的校核

1)计算模板拉杆承受的轴向拉力

??????????????? 2-1

式中: ——锚杆承受水平拉力标准值;

——每根模板拉杆分担的受荷面积(m2)。 ,其中 为拉杆竖向间距,取0.5m 为肋柱模板宽度,取0.5m

——锚杆倾角,取最大值70°(最不利)。

代入式(2-1)中,得

2校核拉杆横截面积

????????????????? ???????2-2

式中: ——拉杆钢筋横截面积(m2)。φ20钢筋横截面积为

——拉杆杆体抗拉安全系数。根据边坡安全等级为二级,锚杆发挥临时性作用,查表Kb=1.6

——拉杆钢筋抗拉强度设计值(kPa),锚杆采用HRB400钢筋,取fy=360MPa

代入式(2-2)中,得

因此,横截面积满足要求。

3)校核锚固长度

由于拉杆埋深较浅,难以校核拉杆锚固体与岩体层间的锚固段长度,在此仅对拉杆与锚固砂浆间的锚固长度进行校核。

?????????????????????? ??2-3

式中: ——锚筋(拉杆)与砂浆间的锚固长度(m),la=0.50m

K——锚杆(拉杆)锚固体抗拔安全系数,根据边坡工程安全等级为二级,拉杆临时发挥作用,查表得K=1.8

n——杆体(拉杆)根数,取n=1

d——锚筋(拉杆)直径(m);

fb——钢筋与锚固砂浆之间的粘结强度设计值(kPa),应由试验确定,当缺乏试验资料时可查表取值。根据M30砂浆锚固,取fb=2.40

代入式2-3中,得

由此,拉杆与砂浆间的锚固长度基本满足要求,为保险起见,可适当增加锚固长度。

五、结论

边坡肋柱在整个支护体系中占有重要的地位,肋柱模板及其支撑体系从设计到施工,都必须做到安全稳定可靠,从而为整个支护工程保质保量的实施提出强有力的保障。

作者简介:

葛君书:重庆城建集团市政二分公司项目经理、高级工程师。

张俊:重庆城建集团市政二分公司项目部技术负责人,工程师。

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