桥梁盖梁抱箍法施工方案Word格式文档下载.docx
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采用两块半圆弧型钢板(板厚t=16mm)制成,M24的高强螺栓连接,抱箍高50cm,采用20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,纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。
图2盖梁抱箍法施工示意图
(四)、防护栏杆与工作平台设计
(1)栏杆采用φ50的钢管搭设,在横梁上每隔2米设一道1.2m高的钢管立柱,竖向间隔0.5m设一道钢管横杆,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5cm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、对部分结构的不均布,不对称性采用较大的均布荷载。
3、本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。
以做安全储备。
4、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)、横梁计算
采用间距1m工14型钢作横梁,横梁长3.7m。
共设横梁18根,总重G4约为11kN。
1、荷载计算
(1)盖梁砼自重:
G1=43.4m3×
26kN/m3=1128kN
(2)模板自重:
G2=81.3kN
(3)施工荷载与其它荷载:
G3=21kN
横梁上的总荷载:
G=G1+G2+G3+G4=1241.3kN
q1=1241.3/15.374=80.74kN/m
横梁采用1m间距的工字钢,则作用在单根横梁上的荷载G’=80.74×
1=80.74kN
作用在横梁上的均布荷载为:
q2==80.74/1.8=44.86/m
2、力学模型
如图3所示。
图3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×
105MPa;
惯性矩I=712cm4;
抗弯模量Wx=102cm3
为了简化计算,忽略两端0.2m悬挑部分的影响。
最大弯矩:
Mmax==44.86×
1.42/8=11kN·
m
σ=Mmax/Wx=11×
103/(102×
10-6)
≈107.84MPa<
[σw]=158MPa
满足要求。
最大挠度:
fmax=5q2lH4/384×
EI=5×
44860×
1.44/(384×
2.1×
1011×
712×
10-8)=0.0015m<
[f]=1.2/400=0.003m
(三)、纵梁计算
纵梁采用单层2排贝雷片(标准贝雷片规格:
3000cm×
1500cm)连接形成纵梁,长18m。
(1)横梁自重:
G4=11kN
(2)贝雷梁自重:
G5=270×
12×
9.8=31752N≈31.8KN
纵梁上的总荷载:
GZ=G1+G2+G3+G4+G5=1273.1kN
纵梁所承受的荷载假定为均布荷载,单排贝雷片所承受的均布荷载q3=GZ/2L=1273.1/(2×
15.374)≈41.4kN/m
2、力学计算模型
建立力学模型如图4所示。
图4纵梁计算模型图
3、结构力学计算
(1)计算支座反力Rc:
Rc=41.4×
15.374/2=318.24KN
最大剪力Fs=Rc-3.132×
41.4=188.58KN
(2)求最大弯矩:
根据叠加法求最大弯矩。
图5纵梁计算单元一
跨中最大弯矩Mmax1=9.112q3/8=429.5KN/m
图6纵梁计算单元二
梁端最大弯矩Mmax2=3.1322q3/2=203.1KN/m
叠加后得弯矩图:
图7纵梁弯矩图
所以纵梁最大弯矩Mmax产生在支座处,Mmax=Mmax2=226.4KN.m,远小于贝雷桁片的允许弯矩[M0]=975kN·
m。
(3)求最大挠度:
贝雷片刚度参数弹性模量:
E=2.1×
105MPa,惯性矩:
I=250500cm4。
易知纵梁最大挠度发生在跨中或者梁端。
纵梁端挠度fc1=qal3/(24EI)(6a2/l2+3a3/l3-1)=41400×
3.132×
9.113/(24×
250500×
10-8)(6×
3.1322/9.112+3×
3.1323/9.113-1)≈-0.001m
跨中挠度fc2=ql4/(384EI)(5-24a2/l2)=41400×
9.114/(384×
10-8)(5-24×
3.1322/9.112)≈3.1×
10-4m
所以最大挠度发生在纵梁跨中为fc1=-0.001m
fc1<
[f]=a/400=3.132/400=0.008m,满足要求。
(四)、抱箍计算
1、荷载计算
每个盖梁按墩柱设两个抱箍体支承上部荷载,由上面的计算可知:
支座反力Rc=318.24kN,每个抱箍承受的竖向荷载N=2Rc=636.48kN,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=636.48kN
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:
[NL]=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:
[NL]=225×
0.3×
1/1.7=39.7kN
螺栓数目m计算:
m=N/[NL]=636.48/39.7=16.03≈16个,取计算截面上的螺栓数目m=20个。
则每条高强螺栓提供的抗剪力:
P′=N/14=636.48/20=31.82KN<
[NL]=39.7kN
故能承担所要求的荷载。
(2)螺栓轴向受拉计算
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Pb=N/μ=636.48kN/0.3=2121.6kN由高强螺栓承担。
N1=Pb=2121.6kN
抱箍的压力由20条M24的高强螺栓的拉力产生。
即每条螺栓拉力为
N2=Pb/20=2121.6kN/20=106.08kN<
[S]=225kN
σ=N1’/A=N2(1-0.4m1/m)/A
N2---轴心力
m1---所有螺栓数目,取:
20个
A---高强螺栓截面积,A=4.52cm2
σ=N”/A=Pb(1-0.4m1/m)/A=2121600×
(1-0.4×
20/10)/20×
4.52×
10-4
=46938kPa=46.938MPa<[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M1=u1N2×
L1
u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数
L1=0.015力臂
M1=0.15×
106.08×
0.015=0.239KN.m
2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°
M2=μ1×
N2cos10°
×
L2+N2sin10°
L2
[式中L2=0.011
(L2为力臂)]
=0.15×
cos10°
0.011+106.08×
sin10°
0.011
=0.375(KN·
m)
M=M1+M2=0.239+0.375=0.614(KN·
所以要求螺栓的扭紧力矩M≥0.614(KN·
3、抱箍体的应力计算:
(1)、抱箍壁受拉产生拉应力
拉力P1=10N2=1060.8(KN)
抱箍壁采用面板δ16mm的钢板,抱箍高度为0.5m。
则抱箍壁的纵向截面积:
S1=0.016×
0.5=0.008(m2)
σ=P1/S1=1060800/0.008=132.6×
106(Pa)=132.6(MPa)<[σ]=158MPa
(2)、抱箍体剪应力
τ=(1/2N)/(2S1)
=(1/2×
636480)/(2×
0.008)
=19.89×
106(Pa)=19.89MPa<
[τ]=98MPa
根据第四强度理论
σW=(σ2+3τ2)1/2=(132.62+3×
19.892)1/2
=134.1MPa<
[σ]=158MPa
满足强度要求。
四、抱箍试验
为了保证施工安全,检验抱箍的承载力是否能够满足盖梁施工荷载要求,在盖梁施工前要进行抱箍试验。
(一)、试验柱浇筑
在桥梁墩柱施工前预先浇筑试验柱,试验柱直径与墩柱直径相同,南坑高架桥试验柱直径1.4m,高度2.5m,在试验柱立模之前对地面进行压实、硬化处理,模板要打磨干净,试验柱内配筋与墩柱配筋相同,保护层厚度按设计6cm预留,采用C35砼浇筑,浇筑过程砼要振捣密实。
浇筑完毕后要及时对砼进行养护处理。
(二)、抱箍安装
抱箍设计高度50cm,由直径1.4m两个半圆通过20根M24高强螺栓连接而成,抱箍体钢板厚度16mm,设计最大承载力1340kN。
抱箍具体构造图8。
等试验柱砼强度达到设计强度后方可进行抱箍试验。
试验时将成对的抱箍安装在试验柱墩柱上,抱箍与墩柱砼之间加2-3mm橡胶垫块,增大抱箍与墩柱砼之间的摩擦力,抱箍使用20根M24高强螺栓连接,螺栓的扭紧力矩达到抱箍计算所得的力矩值。
图8抱箍构造图
(三)、液压油顶的选择与安装
由抱箍计算过程可知单个抱箍承受的荷载为636.48kN。
试验时加载量为盖梁施工中受力最大(经计算盖梁两侧墩柱上的抱箍承受压力最大)的抱箍的承载力的1.5倍,即为954.72kN。
所以选择两台50t(500kN)液压千斤顶(有压力显示表)。
将两台液压千斤顶安装在两抱箍之间(如图9所示),固定牢固,保证千斤顶垂直度。
图9抱箍试验示意图
(四)、承载力试验
检查确认抱箍螺栓扭紧和千斤顶安装牢固后,两台液压千斤顶同时慢慢加压开始抱箍承载力试验,加压时时刻注意千斤顶压力表读数,保证两台千斤顶压力基本一致,不得偏压。
慢慢加载至500kN的压力,加载过程中观察抱箍与墩柱之间的相对滑动情况,以及抱箍的变形情况,若没有上述两种情况或者抱箍滑动和变形都很小,则抱箍承载力满足盖梁施工要求。
反之,抱箍要重新设计,加大承载能力。
保证盖梁施工所需承载力要求,确保施工安全。