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1、浅谈现浇箱梁钢管桩和贝雷梁支架的搭设方案及受力验算垒!一ChinaNewTechnologiesandProducts工程技术浅谈现浇箱梁钢管桩和贝雷梁支架的搭设方案及受力验算刘开拓(中交隧道工程局有限公司,北京100001)摘要:结合预应力混凝土现浇箱梁的施工实践,介绍了钢管桩和贝雷梁支架施工现浇混凝土箱梁的支架搭设方案及受力验算.关键词:钢管桩;贝雷梁支架;设计;验算中图分类号:U445文献标识码:B1工程概况.德州北高架桥桥梁长度2.68km(采用南北分离式双线结构).该桥上部结构全部采用预应力钢筋砼现浇箱梁,箱梁为单箱双室结构.现浇箱梁共计225孔.其中,有12孑L箱梁位于章卫新河道范
2、围内,河道中心水深约2m,墩柱平均在高度在18m左右.结合本工程现场实际情况,拟定该12孔箱梁采用钢管桩和贝雷梁支架的施工方案.2支架设计2.1支架体系及构造.箱梁梁体采用贝雷支架法原位现浇施工,单层贝雷梁作支架.支架体系结构自下而上由钢管立柱基础,底横梁,钢管立柱,落模砂箱,分配梁,贝雷梁,横梁及底模,侧模及支撑等构成.2.2支架搭设.搭设方法是首先将拼装好的底横梁安装在梁体两端承台和跨中的临时支墩承台上,然后在底横梁上安装钢管立柱,并在每根钢管立柱上安装砂箱,砂箱安装完成后在每排立柱砂箱顶面安装分配梁,最后将组拼好的贝雷梁搭设在分配梁上,从而完成了现浇箱梁支架的搭设.221钢管立柱基础.本
3、工程梁体两端钢管立柱基础支撑借助于墩柱下部的钻孔灌注桩基础;跨中的临时支墩基础采用IO00mm的钻孔灌注桩基础,桩基础上接宽度和高度均为lm的承台作为支撑.每跨跨中设2排临时支墩,每排临时支墩下设三根桩基,桩长15m,两排临时支墩中心间距为3m.2.22底横梁.由于原设计承台宽度不能满足支架搭设需要,需要在承台上设一道底横梁将上部荷载传递到下部基础.底横梁采用由贝雷片拼装而成的三排单层贝雷梁,底横梁直接安在承台上,并通过钢板螺丝和预埋在承台上的钢板联系在一起.底横梁两侧各悬臂出承台lm.223钢管立柱.钢管立柱采用直径q406mm,壁厚lOOmm的螺旋管,按中心间距15m横桥向布设.钢管立柱下
4、口通过钢板及螺丝与底横梁对接并共同支撑在承台上,上口通过钢板及法兰与砂箱底部连接.为了确保钢管立柱的稳定,相临钢立柱间用70mm钢管连接,同时,在桥墩位置,加强桥墩与钢管立柱之间的联系.2.2.4落梁砂箱.砂箱采用外套筒为中406mm,内套筒为中380mm的螺旋管制作,砂箱高度500mm.砂箱底部与钢管立柱通过法兰连接.为保证钢管支撑处应力均匀分布,在砂箱顶部及钢管与砂箱底部接触面焊接10mm厚钢板.砂宜采用中细砂,并筛除2mm以上的颗粒,以保证能顺利从底孔放砂,每箱的装砂量需经过压实试验和仔细计算得出,确保承重后梁底在同一水平面上.一114一中国新技术新产品21.5分配梁.分配梁起着将结构荷
5、载,支架荷载和施工荷载分配到钢管立柱上同时受力的作用.分配梁采用2根36a工字钢并排焊接,在支.处与贝雷梁用020U型螺栓连接牢固,防止贝雷梁移动.226贝雷梁.主梁由四组三排单层和二组二排单层贝雷梁组合而成,用于承受制梁时的荷载,完成梁体的浇注.贝雷梁是由规格为300mx150cm17.5cm的贝雷片采用贝雷销和连接片连接而成,贝雷梁调整节根据现场需要自行加工制作.贝雷梁提前组拼,整体吊装.23支架受力验算.以德州北高架桥25m现浇箱梁为例,对箱梁支架进行受力计算,箱梁底板宽度9m,砼设汁方量为225moz3.1荷载计算(1)箱梁荷载:每立方砼重量按26KN计算,取安全系数r=-1.2,以全
6、部重量作用于9m宽底板上则:箱梁钢筋砼自重:G1=225261.2:7O2OKN单位面积重量:F1:G1S=7020(925)=312KN,n1.(2)施工荷载:取F2=2KN/m,G2=2925=450KN(3)振捣混凝土产生荷载:取F3=lKN,m.,G3=1925=225KN(4)人行,机具荷载:取F4=1KN/m,G4=1x925=225KN(5)模板,方木重量:取F5=1KN,m,G5=I925=225KN(6)贝雷片,连接片:每片重270kg,每孔需108片.45era120cm规格连接片20kg/片,每孑L需18片,90cm120cm规格连接片30kg/片,每孑L需36片,则:G
7、6=270x108+2018+30X36=30633kg=306.33KNF6=G6S=306.33(925)=1.36KN/m(7)36a工字钢每延米重量为60.037kg,每孔需96m,则:G7=60.03796=5763kg:57_63KNF7=G7S=57.63(925)=Q26KN,ln(8)钢管每延米重量为100kg,按15m计算,每根钢管重量为15KN,每孔需28根钢管,则钢管总重量为,G8=1528=420KN(9)每个跨中临时支墩承台基础钢筋砼重量为G9:承台尺寸为长度lm,宽度12m,高度lm,则:G9=111226=312KN2.3.2基础承载力验算.I缶时支墩基础为10
8、00钻孔灌注桩.每排临时支墩设3根钻孔桩基础,桩长为15m,其中位于液化层4m,不液化土层1lm.每根桩基实际承重为:P=【G9+(Gl+G2+G3+G4+G5+G6+G7+G81,43/3=848KN由地质资料查得,河道内地质以粉细砂及亚砂土为主,其摩阻力7=35t1n液化土层T按1.St/m来考虑.每根桩基承载力:N=DhT=3.14xl1135+3.14x1415:1397.3KN>P=848KN钻孔桩承载力满足要求.23.3底横梁悬臂段承载力验算每根钢管立柱承担重量为:(G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7y28=3O4KN每根钢管自身重量为15KN则每根钢管承重连同其自身重
9、量为3l9KN由于底横梁lm悬臂段支撑其上面一根钢管传递下来的荷载,则悬臂段实际承受的弯矩为:M=3191=3l9KN.m由于底横梁采用的是三层单排不加强型贝雷梁,由贝雷梁桁架内力表查得,三层单排不加强型贝雷梁允许弯矩Ny=2246.4KNan,允许剪力Fy=698.9KN所以,底横梁悬臂段承载力能够满足施工要求.2.3.4钢管立柱受力验算(1)钢管立柱强度验算由建筑施工手册查得,406mm钢管容许应力13=145MPa.406mm钢管截面面积A:A=霄2一d2)/4=3.14(40623962)/4=6295.4mm钢管容许抗压强度N:N=A=1456295.4=912833N=91283K
10、N>319KN钢管立柱抗压强度满足要求.(2)钢管立柱稳定性验算钢管排架采用qb40610ram钢管:回转半径:r=X/(D2+d2)/4=N/(4062+3962)/4=14.2cm,钢管立杆长度按H=5m,立杆两端按铰接.立杆长度系数取=1.5立杆长细比:H/r=-50015/14.2=52.8由长细比可查得轴心受压构件的纵向弯曲系数由=0.87所以,立杆轴向荷载IN_Am=6295.4n87145:794.2KN>319KN钢管立柱支架稳定性满足要求.综上,钢管立柱强度和稳定性均满足施工要求.2.35贝雷梁受力验算为便于验算,将贝雷梁从跨中临时支墩位置分开,简化成两孔净跨净为
11、12m,宽度为9m的均布荷载简支梁.工程技术兰:ChinaNewTechnologiesandProducts地面计量流程中除砂器的应用研究吴迪杨柯李营秦丽斌(吉林油田公司试油测试公司,吉林松原138000)摘要:地面计量流程中除砂器的应用必不可少,特别是滤网的规格确定要求技术人员根据钻井资料和井口取样来进行分析并选择合适的规格.并藉此判断滤网的使用寿命.在对滤网进行更换时,泄压环节更是十分重要.本文将结合除砂器的工作原理和使用流程对其实际应用做简单的探讨.关键词:地面计量流程:除砂器;应用研究中图分类号:TE2文献标识码:B除砂器是国外针对钻井技术开发出的重要工程工具,其尤其适用于地面射孔后
12、出砂或地层加砂压裂后试产,对施工中产生的固相物,包括地层砂,岩屑等在内的各种岩层残片,从而保护精密的地面计量设备.如操作不当,则会造成滤网选择失当或泄压不彻底,造成设备和人员的破坏和损伤,从而影响正常计量工作.一,除砂器的工作原理以较常用的立式双翼除砂器为例,其本身由两个除砂罐组成,每个除砂罐内分别各有一个滤网,为可移动式,滤网的功能是用于清除砂子或固体颗粒.除砂作业时,井内油气流人除砂罐内的滤网中,油气通过滤网,体积大于网眼的砂粒和固体颗粒沉入滤网底部,小于滤网的固体颗粒因其密度比油气大,在钻井过程中与滤网发生不规则碰撞而落入滤网底.除砂器用于监控系统压力的仪表会根据除砂罐内的固体物填充情况
13、提醒工作人员及时清理除砂罐.在进行固体物排空时,涉及到除砂器的泄压.必须经过泄压,才能进行进一步的操作.即打开顶盖,再用除绞车去除装满固体物的滤网,再装入一个新的滤网备用.除砂器主要技术参数为:工作压力阈限10000psi,除砂罐容积44L;滤网承受压差阈限为1500psi.二,除砂器工作中常见问题及措施1.滤网的选择伴随钻井工作的进程,会产生不同大小,体积的固体颗粒,因此对滤网规格的选择十分重要.常用的有100目,200且等几种规格.在地面计量工作前,工作人员根据前期地质情况预先选好滤网的规格,滤网的缝隙过大,不能起到精细的除砂作用;滤网的缝隙小,则容易造成滤网堵塞.滤网的选择一般根据钻井录
14、井资料,地层岩性资料来进行.对于压裂的地层,则要先考虑加入的砂粒的粒径.工作人员可在井口取井内流体样品,做流体内固相颗粒分析,结合地层情况一起来选择滤网的规格,对滤网的选择是十分有帮助的.z泄压操作泄压是除砂器工作中的重要环节,关系到计量工作是否J顷利.滤网填满固体颗粒后,暂时停用的除砂罐,在更换滤网前要先泄尽罐内压力.如果操作不当,没有先打开除砂罐底部的平衡阀,就打开泄压阀或打开泄压阀过快,则会造成滤网受到压力冲击而变形损坏.在具体操作时,首先要打开除砂罐底部的平衡阀,平衡罐体上部与底部的压力,再打开泄压阀进行泄压.由于滤网本身具有一定的节流作用,所以底部的泄压阀通常不能排净除砂罐内的压力.
15、在具体操作时,一般在除砂罐顶盖上增加一个泄压阀和一个压力表,可以保证较好的泄压效果.三,除砂器在实际钻井地面测量中的应用以国内某油田实际在油井地面测量工作为例.在测量工作开始前,根据该油井的岩层特性,技术人员选择了500目的滤网装入除砂罐中.在测量工作开始J.5小时后,除砂器压差系统显示除砂罐进口管线内压73MPa,除砂罐出口管线内压力75MPa.工作人员更换滤网时,经检查砂粒直径3-7mm,最大15ram.根据外界环境温度,由于外界温度较低,出现除砂罐内压力未泄尽而发生安全事故后,在除砂罐顶盖上增加了一个泄压阀和一个压力表,保证了地面计量工作顺利和安全的进行.在进行油井试产测试期间,发现同一
16、个出油嘴在23小时内油气产量浮动较大,经检查后工作人员更换滤网,保持进口管线中的压力大于出口管线中的压力5MPa就时及时更换滤网,起到了稳定油气计量产量的效果.一般来讲,在地面计量流程中使用除砂器时,对滤网规格的选择,泄压操作和更换除砂罐内滤网是钻井地面测量工作的基础工作.只有保证除砂器的正常工作,才能保证地面计量丁作的顺利进行,才能够取得合格的测试结果,为后续钻井工作的开展提供了数据保障.本次测试得到较为详细的资料:压差系统泵注排量显示4立方米/min,摩阻系数051MPa/100,延伸压力梯度Q0216mPa/m,闭合压力为74.2MPa,闭合压力梯度为a016602MPa/m,液体效率为
17、36.7%,综合评定滤失系数较小,造缝效率高.停泵后压降测试从l6比l7至17比48,井口压力由33.5MPa降至27MPa,汞柱下降速度较慢.数据显示地层物性差,在压裂净压力拟合结果表明,在目的层段形成了一支撑裂缝半长245m,高度大约为22.3m的人裂缝,达到了设计的泵注排量4立方米/min,加砂17立方米,液量175.6立方米,期望在压裂目的层造出一高20m,长240in的设计目标,建立了深穿透,高导流的人工裂缝.压裂前后井温测试及试油验窜结果表明,井筒内缝口裂缝高度在4410.04450.0ii1,缝高29IFI,表明本井此次采取的控制缝高的措施比较成功,达到了针对岩层情况实施钻井.本
18、井压裂前日产0.36立方米,压后抽汲求产日产油7.01立方米,下电泵日产油16立方米,增产效果显着.通过本文的阐述,可以对除砂器在钻井工作中的应用有初步的了解和认识.其中,通过对除砂器内部压力的监控,使得技术人员对钻井裂缝高度进行了有效地的控制,这是水力压裂成功的一个重要因素.从压裂前后井温测井等操作形成的资料表明,裂缝高度控制取得了圆满成功.文中钻井工作实例中压裂改造的成功,是针对地层特点进行精细设计及现场质量控制的基础上实现的.参考文献【1】周晓林.岩屑荧光数字图像采集技术开发和应用.m录井工程,2007(3).f2】王世武.栗园地区油气显示特点及解释评价方法.田录井工程,2007年(6)
19、.李英丽,张海江.地热井钻进岩屑录井技术方法研元田城市地质,2007(03).I4】胡雪峰.一种计算套管抗挤强度的新方法.o】石油机械,2007(10).【5张永刚.川局录井:外部市场显身手.D】中国石油石化,2007f211_(1)贝雷梁弯矩和剪力验算则作用在贝雷梁上的均布荷载为:q=FXb=(F1+F2+F3+F4+F5+F囝x9=338KNIm跨中最大弯矩:Mmax=qL2/8=338122/8=6084KN.in剪力:Fs=qL/2=33812/2=2028KN由贝雷梁桁架内力表查表可知:三排单层贝雷架允许弯矩为【Myl=2246.4KN.M,允许剪力为lF698.9KN.二排单层贝雷
20、架允许弯矩为My=1576.4KN.M,允许剪力为Fy=490.5KN.由于主梁由四组三排单层和二组二排单层贝雷梁组合而成,故主梁的允许弯矩2246.44+1576.42=121384KN.M,允许剪力17=698.9X4+490.5X2=3774.6KN.叫12138.4KN.M>Mmax=6084KN.ITI,1171=3774.6KN>Fs=2028KN,故而贝雷梁受力满足要求.结束语目前,章卫新河道范围内的l2孔现浇箱梁已经全部完成,实践证明,钢管桩和贝雷梁支架施工方案总体施工效果良好,既保证了施工安全和工程质量,和滑模移架相比又节约了成本,而且,贝雷梁材料可多次周转使用.该方案既能在浅水河道内施工,也能在陆地上使用,方便灵活,可以在今后的桥梁施工中进一步优化和推广使用.参考文献【1】杨文渊,徐彝.桥梁施工常用数据手册(人民交通出版社)f2董军,曹平周.钢结构原理与设计(中国建筑工业出版社.f3公路桥涵施工技术规范(JTJ0412000)4】张俊义.桥梁施_T-工程师手册(人民交通出版社).中国新技术新产品一115
