盖梁抱箍法施工及计算.docx
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盖梁抱箍法施工及计算
盖梁抱箍法施工及计算
目
录
第一部分
盖梁抱箍法施工设计图
1、施工设计说明
2、盖梁抱箍法结构设计
3、盖梁抱箍法施工设计图
4、主要工程材料数量汇总表
第二部分
盖梁抱箍法施工设计计算
1、设计检算说明
2、侧模支撑计算
3、横梁计算
4、纵梁计算
5、抱箍计算
附图
图一、盖梁抱箍法施工设计总图图二、盖梁抱箍设计图
图三、盖梁抱箍法施工支撑详图
图四、各部件连接、栏杆与工作平台详图
第一部分
盖梁抱箍法施工设计图
一、施工设计说明
1、概况
黑崖沟4号大桥全长184.4米（起迄里程为K145+372.10～
K145+556.5）。
共有5个桥
墩，除2#、3#墩为空心薄壁墩外，其余各墩为二柱式结构（墩柱为直径1.8m的钢筋砼结构），
3
墩柱上方为盖梁。
盖梁为长12.87m，宽2.0m，高1.6m的钢筋砼结构，如图1-1。
盖梁混凝土方量39.684m。
盖梁施工拟采用抱箍法施工。
图1-1盖梁正面图（单位：
m）
2、设计依据
（1）交通部行业标准，公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）
（2）汪国荣、朱国梁编著施工计算手册
（3）公路施工手册，桥涵（上、下册）交通部第一公路工程总公司。
（4）路桥施工计算手册
人民交通出版社
（5）盖梁模板提供厂家提供的模板有关数据。
（6）保阜高速公路施工图设计文件。
（7）国家、交通部等有关部委和四川省交通厅、海通公司的规范和标准。
（8）我单位的桥梁施工经验。
二、盖梁抱箍法结构设计
1、侧模与端模支撑
侧模为特制大钢模,面模厚度为δ6mm，肋板高为8cm，在肋板外设[12背带。
在侧模外
侧采用间距0.8m的2[12作竖带，竖带高
m；在竖带上下各设一条φ28的栓杆作拉杆，上
下拉杆间间距
m。
端模为特制大钢模,面模厚度为δ6mm，肋板高为8cm。
在端模外侧采用间距0.3m的[8
作背带，竖带高
m。
2、底模支撑
底模为特制大钢模,面模厚度为δ6mm，肋板高为8cm。
在底模下部采用间距0.3m[8
槽钢作横梁，横梁长4.5m。
盖梁悬出端底模下设三角支架支撑，三角架放在横梁上。
横梁底
下设纵梁。
横梁上设木垫块以调整盖梁底2%的横向坡度与安装误差。
与墩柱相交部位采用特制型钢支架作支撑。
3、纵梁
在横梁底部采用单层两排上下加强型贝雷片（标准贝雷片规格：
3000cm×1500cm，加强
弦杆高度10cm）连接形成纵梁，长15m，两组贝雷梁位于墩柱两侧，中心间距2.04cm，两组
贝雷梁片之间设置内顶外拉装置，保证贝雷梁的整体稳定性。
贝雷片之间采用铁销连接，在铁销的端口必须设置保险销。
纵梁下为抱箍。
4、抱箍
采用两块半圆弧型钢板（板厚t=8mm）制成，
M24的高强螺栓（10.9级）连接，抱箍高
50.5cm，采用40根高强螺栓连接。
抱箍紧箍在墩柱上产生摩擦力提供上部结构的支承反力，
是主要的支承受力结构。
为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，同时对墩柱砼面保护，在墩柱与抱箍之间设一层2～3mm厚的橡胶垫。
5、防护栏杆与与工作平台
（1）栏杆采用φ50的钢管搭设，在横梁上每隔2.4米设一道1.2m高的钢管立柱，竖向间
隔0.5m设一道钢管立柱，钢管之间采用扣件连接。
立柱与横梁的连接采用在横梁上设0.2m高的支座。
钢管与支座之间采用销连接。
（2）工作平台设在横梁悬出端，在横梁上铺设2cm厚的木板，木板与横梁之间采用铁丝绑扎牢靠。
三、盖梁抱箍法施工设计图（见附图）
图一、盖梁抱箍法施工设计总图
图二、盖梁抱箍设计图
图三、盖梁抱箍法施工支撑详图
图四、各部件连接、栏杆与工作平台详图
四、主要工程材料数量汇总表
见表一。
需要说明的是：
主要工程材料数量是以单个盖梁需用量考虑。
序号
项目及名称
材料规格
单位
数量
备注
一
侧模支撑
1
竖带
槽钢[14b
kg
4657.63
2
栓杆
φ20
kg
380.38
两端带丝型
3
钢管斜撑
钢管φ48
m
96
计48个
4
螺帽
用于φ20栓杆
个
88
5
垫板0.1×0.1米
钢板δ=10mm
kg
69.08
计88块每块
二
底模支撑
1
横梁
16#工字钢
kg
5280.8
计56根
2
三角架
16#工字钢
kg
797.37
计2个
3
特制型钢架
16#工字钢
kg
1046.73
计3个
4
型钢架联接用螺栓
φ20
个
24
螺栓带帽
5
型钢架联接用钢板
钢板δ=10mm
kg
28.26
6
钢垫块
钢板δ=20mm
kg
4239
每横梁上布3个
三
纵梁
1
贝雷片
3000×1500
kg
10800
序号
项目及名称
材料规格
单位
数量
备注
2
加强弦杆
3000×100
kg
6400
3
横拉杆
16#工字钢
kg
1230
计20根
4
弦杆螺栓
kg
320
计160个
5
销子及保险插销
φ50
kg
432
计144个
四
抱箍
共计3套
1
抱箍桶钢板
钢板δ=16mm
kg
4545.72
2
上盖筋板
钢板δ=20mm
kg
442.93
3
下盖筋板
钢板δ=10mm
kg
123.92
4
中部筋板
钢板δ=10mm
kg
123.92
5
加强筋板
钢板δ=8mm
kg
381.17
6
加强筋板
钢板δ=14mm
kg
230.13
7
高强螺栓
φ24长100mm
个
198
8
橡胶垫
厚2～3mm
㎡
33
五
连接件
1
A型U型螺栓
共计328套
（1）
螺杆
φ20
kg
1040.24
（2）
螺母
用于φ20栓杆
个
656
（3）
垫板
钢板δ=12mm
kg
1699.37
2
B型U型螺栓
共计24套
（1）
螺杆
φ24
kg
80.09
（2）
螺母
用于φ24栓杆
个
48
六
护栏与工作平台
序号
项目及名称
材料规格
单位
数量
备注
1
栏杆架
钢管φ50
m
174.4
2
栏杆支座
钢管φ60
m
6
3
安全网
㎡
83
4
木板
厚2cm
㎡
48.9
5
扣件
个
60
第二部分
盖梁抱箍法施工设计计算
一、设计检算说明
1、设计计算原则
（1）在满足结构受力情况下考虑挠度变形控制。
（2）综合考虑结构的安全性。
（3）采取比较符合实际的力学模型。
（4）尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法。
2、贝雷架无相关数据，根据计算得出，无资料可复。
3、对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。
4、本计算结果不适合于除4#、5#墩盖梁施工。
5、本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。
以做安全储备。
6、抱箍加工完成实施前，必须先进行压力试验，变形满足要求后方可使用。
二、侧模支撑计算
1、力学模型
假定砼浇筑时的侧压力由拉杆和竖带承受，Pm为砼浇筑时的侧压力，T1、T2为拉杆承受的拉力，计算图式如图2-1所示。
2、荷载计算
3
2
54
2
-6
48-8
砼浇筑时的侧压力：
P
m=Kγh
式中：
K---外加剂影响系数，取1.2；
γ---砼容重，取26kN/m；
h---有效压头高度。
砼浇筑速度v按0.3m/h，入模温度按20℃考虑。
则：
v/T=0.3/20=0.015<0.035
h=0.22+24.9v/T=0.22+24.9×0.015=0.6m
Pm=Kγh=1.2×26×0.6=19kPa
图2-1侧模支撑计算图式
砼振捣对模板产生的侧压力按4kPa考虑。
则：
Pm=19+4=23kPa
盖梁长度每延米上产生的侧压力按最不利情况考虑（即砼浇筑至盖梁顶时）：
P=P
m×（H-h）+P
m×h/2=23×2+23×0.6/2=53kN
3、拉杆拉力验算
拉杆（φ20圆钢）间距1.2m，1.2m范围砼浇筑时的侧压力由上、下两根拉杆承受。
则有：
σ=（T
1
+T
2
）/A=1.2P/2πr
2
=1.2×53/2π×0.01=101223kPa=101MPa<[σ]=160MPa（可）4、竖带抗弯与挠度计算
设竖带两端的拉杆为竖带支点，竖带为简支梁，梁长l0=2.7m，砼侧压力按均布荷载q
0
考虑。
竖带[14b的弹性模量E=2.1×10MPa;惯性矩Ix=609.4cm;抗弯模量Wx=87.1cm
3
q
0
=23×1.2=27.6kN/m
最大弯矩：
M
max
=q
0
l0
2
/8=27.6×2.7/8=25kN·m
σ=M
max
/2W
x
=25/（2×87.1×10）
=143513≈144MPa<[σ
w
]=160MPa（可）
挠度：
f
max
=5q
0
l0
4
/384×2×EIx=5×27.6×2.7/（384×2×2.1×10×609.4×10）=0.0075m≈[f]
33
54
22
-6
48-8
=l
0
/400=2.7/400=0.007m
5、关于竖带挠度的说明
在进行盖梁模板设计时已考虑砼浇时侧向压力的影响，侧模支撑对盖梁砼施工起稳定与加强作用。
为了确保在浇筑砼时变形控制在允许范围，同时考虑一定的安全储备，在竖带外设钢管斜撑。
钢管斜撑两端支撑在模板中上部与横梁上。
因此，竖带的计算挠度虽略大于允许值，但实际上由于上述原因和措施，竖带的实际挠度能满足要求。
三、横梁计算
采用间距0.4m工16型钢作横梁，横梁长4.6m。
在墩柱部位横梁设计为特制钢支架，该支架由工16型钢制作，每个墩柱1个，每个支架由两个小支架栓接而成。
故共布设横梁56个，特制钢支架3个（每个钢支架用工16型钢18m）。
盖梁悬出端底模下设特制三角支架，每个重约8kN。
1、荷载计算
（1）盖梁砼自重：
G
1
=156.1m×26kN/m=4059kN
（2）模板自重：
G
2
=279kN（根据模板设计资料）
（3）侧模支撑自重：
G
3
=96×0.168×2.9+10=57kN
（4）三角支架自重：
G4=8×2=16kN
（4）施工荷载与其它荷载：
G5=20kN
横梁上的总荷载：
GH=G1+G2+G3+G4+G5=4059+279+57+16+20=4431kNqH=4431/26.4=168kN/m
横梁采用0.4m的工字钢，则作用在单根横梁上的荷载G作用在横梁上的均布荷载为：
H
’=168×0.4=67kN
q
H
’=G
H
’/l
H
=67/2.4=28kN/m（式中：
lH
为横梁受荷段长度，为2.4m）
2、力学模型
如图2-2所示。
图2-2横梁计算模型
3、横梁抗弯与挠度验算
横梁的弹性模量E=2.1×10MPa;惯性矩I=1127cm;抗弯模量Wx=140.9cm最大弯矩：
Mmax=qH’lH/8=28×2.4/8=20kN·m
3
σ=M
max
/W
x
=20/（140.9×10）
=141945≈142MPa<[σ
w
]=160MPa（可）
最大挠度：
f
max
=5q
H
’lH
4
/384×EI=5×28×2.4/（384×2.1×10×1127×10）=0.0051m<[f]
=l
0
/400=2.4/400=0.006m（可）
四、纵梁计算
纵梁采用单层四排，上、下加强型贝雷片（标准贝雷片规格：
3000cm×1500cm，加强弦杆高度10cm）连接形成纵梁，长30m。
1、荷载计算
（1）横梁自重：
G6=4.6×0.205×56+3×18×0.205=64kN
（2）贝雷梁自重：
G7=（2.7+0.8×2+1+2×3×0.205）×40=237kN
纵梁上的总荷载：
GZ=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7=4059+279+57+16+20+64+237=4732kN
纵梁所承受的荷载假定为均布荷载q：
q=G
Z/L=4732/26.4=179kN/m
2、力学计算模型
建立力学模型如图2-3所示。
图2-3纵梁计算模型图
3、结构力学计算
图2-3所示结构体系为一次超静定结构，采用位移法计算。
（1）计算支座反力RC：
第一步：
解除C点约束，计算悬臂端均布荷载与中间段均布荷载情况下的弯矩与挠度
第二步：
计算C点支座反力RC作用下的弯矩与挠度
第三步：
由C点位移为零的条件计算支座反力RC由假定支座条件知:
∑fc=0
（2）计算支座反力R
A
、R
B
由静力平衡方程解得
（3）弯矩图
根据叠加原理，绘制均布荷载弯矩图：
（4）纵梁端最大位移
=-648q/EI（↓）
4、纵梁结构强度验算
（1）根据以上力学计算得知，最大弯矩出现在A、B支座，代入q后
M
B
=8.82q=8.82×179=1579kN·m
（2）贝雷片的允许弯矩计算
查《公路施工手册
桥涵》第923页，单排单层贝雷桁片的允许弯矩[M
0
]为975kN·m。
则四排单层的允许弯矩[M]=4×975×0.9=3510kN·m（上下加强型的贝雷梁的允许变矩应大于此计算值）
故：
M
B
=1579kN·m＜[M]=3510kN·m
满足强度要求
5、纵梁挠度验算
（1）贝雷片刚度参数
4
8-8
弹性模量：
E=2.1×10
5
MPa
惯性矩：
I=Ah×h/2=（25.48×2×4）×150×150/2=2293200cm（因无相关资料可查，进行推算得出）
（2）最大挠度发生在盖梁端
f
max
=648q/EI=648×179/（2.1×10×2293200×10）=0.024m
[f]=a/400=4.2/400=0.0105m
6、关于纵梁计算挠度的说明
由于f
max
＞[f]，计算挠度不能满足要求。
计算时按最大挠度在梁端部考虑，由于盖梁悬出端的砼量较小，悬出端砼自重产生荷载
也相对较小，考虑到横梁、三角支架、模板等方面刚度作用，实际上梁端部挠度要小于计算
的f
max
值。
实际实施时，在最先施工的纵梁上的端部、支座位置、中部等部位设置沉降监测
测点，监测施工过程中的沉降情况，据此确定是否需要预留上拱度。
如果需设置预拱度时，根据情况采取按以梁端部为预留上拱度最大值，在梁端部预留2cm的上拱度并递减至墩柱部位的办法解决。
五、抱箍计算
（一）抱箍承载力计算
1、荷载计算
每个盖梁按墩柱设三个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：
支座反力RA
=R
B=[2（l+a）-8.31]q/2=[2（9+4.5）-8.31]×179/2=1672kN
RC
=8.31q=8.31×179=1487kN
以最大值为抱箍体需承受的竖向压力N进行计算，该值即为抱箍体需产生的摩擦力。
2、抱箍受力计算
（1）螺栓数目计算
抱箍体需承受的竖向压力N=1672kN
抱箍所受的竖向压力由M24的高强螺栓的抗剪力产生，查《路桥施工计算手册》第426
页：
M24螺栓的允许承载力：
[N
L]=Pμn/K
式中：
P---高强螺栓的预拉力，取225kN;μ---摩擦系数，取0.3；
n---传力接触面数目，取1；
K---安全系数，取1.7。
则：
[N
L]=225×0.3×1/1.7=39.7kN
螺栓数目m计算：
m=N’/[N
L]=1672/39.7=42.1≈42个，取计算截面上的螺栓数目m=42个。
则每条高强螺栓提供的抗剪力：
P′=N/44=1672/42=39.8KN≈[N
故能承担所要求的荷载。
（2）螺栓轴向受拉计算
L]=39.7kN
砼与钢之间设一层橡胶，按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.3计算
抱箍产生的压力P
b
=N/μ=1672kN/0.3=5573kN由高强螺栓承担。
则：
N’=P
b
=5573kN
抱箍的压力由42条M24的高强螺栓的拉力产生。
即每条螺栓拉力为
N
1
=P
b
/44=55743kN/42=133kN<[S]=225kN
σ=N”/A=N′（1-0.4m1
/m）/A
式中：
N′---轴心力
m1
---所有螺栓数目，取：
66个
A---高强螺栓截面积，A=4.52cm
2
σ=N”/A=P
b
（1-0.4m1
/m）/A=5573×（1-0.4×66/42）/66×4.52×10
-4
2
=117692kPa=118MPa＜[σ]=140MPa故高强螺栓满足强度要求。
（3）求螺栓需要的力矩M
1）由螺帽压力产生的反力矩M
1
=u
1
N
1
×L
1
u
1
=0.15钢与钢之间的摩擦系数
L1
=0.015力臂
M
1
=0.15×133×0.015=0.299KN.m
2）M
2
为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°
M
2
=μ
1
×N′cos10°×L
2
+N′sin10°×L
2
[式中L2
=0.011（L2
为力臂）]
=0.15×133×cos10°×0.011+133×sin10°×0.011
=0.470（KN·m）
M=M
1
+M
2
=0.299+0.470=0.769（KN·m）
=76.9（kg·m）
所以要求螺栓的扭紧力矩M≥77（kg·m）
（二）抱箍体的应力计算：
1、抱箍壁为受拉产生拉应力
拉力P
1
=21N
1
=21×133=2793（KN）
抱箍壁采用面板δ16mm的钢板，抱箍高度为1.734m。
则抱箍壁的纵向截面积：
S
1
=0.016×1.734=0.027744（m）
σ=P
1
/S
1
=2793/0.027744=100.67（MPa）＜[σ]=140MPa
满足设计要求。
2、抱箍体剪应力
τ=（1/2R
A
）/（2S
1
）
=（1/2×1672）/（2×0.027744）
221/2221/2
=15MPa<[τ]=85MPa
根据第四强度理论
σ
W=（σ+3τ）=（100.67+3×15）
=104MPa<[σ
满足强度要求。
【附图】
W]=145MPa
图一、盖梁抱箍法施工设计总图图二、盖梁抱箍设计图
图三、盖梁抱箍法施工支撑详图
图四、各部件连接、栏杆与工作平台详图
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