钢包箍验算.doc

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荻港海螺二期专用码头工程

钢抱箍法桩帽支撑施工稳定性验算

一、抱箍法施工说明

抱箍法力学原理：

是利用在PHC管桩上的适当部位安装抱箍并使之与PHC管桩夹紧产生的最大静摩擦力，来克服支撑系统及桩帽的重量。

如图1所示。

1、抱箍法的关键是要确保抱箍与PHC管桩间有足够的摩擦力，以安全地传递荷载。

抱箍安装在PHC管桩上时必须与PHC管桩密贴，这是个基本要求。

由于PHC管桩截面不可能绝对圆，各PHC管桩的不圆度是不同的，即使同一PHC管桩的不同截面其不圆度也千差万别。

因此，为适应各种不圆度的PHC管桩，抱箍的箍身宜采用不设环向加劲的柔性箍身，即用不设加劲板的钢板作箍身。

这样，在施加预拉力时，由于箍身是柔性的，容易与PHC管桩密贴。

2、连接板上螺栓的排列

抱箍上的连接螺栓，其预拉力必须能够保证抱箍与PHC管桩间的摩擦力能可靠地传递荷载。

因此，要有足够数量的螺栓来保证预拉力。

3、抱箍

采用两块半圆弧型钢板（板厚t=10mm）制成，抱箍高25cm，采用4根M22高强螺栓连接。

抱箍紧箍在PHC管桩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。

二、验算说明

1、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。

1、对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。

2、本计算未扣除PHC管桩承担的桩帽砼重量。

以做安全储备。

三、抱箍稳定性验算

1、荷载计算

（1）桩帽砼自重：

G1=5.2m3×26kN/m3=135.2kN

（2）模板及支撑系统自重：

G2=10kN（估计值）

（3）施工荷载：

G3=0.5kN

（4）倾倒混凝土产生的冲击荷载：

G4=4Kpa×3.6×0.1×2=2.88kN

（5）振捣混凝土产生的荷载：

G5=2Kpa×3.6×0.1×2=1.44kN

槽钢纵梁上的总荷载：

GH=G1+G2+G3+G4+G5=135.2+10+0.5+2.88+1.44=150.02kN

qH=150.02/3.6=41.7KN/m由于采用两根[20槽钢作为承重纵梁，则作用在单根槽钢上的均布荷载qH’=41.7／2=20.84kN/m

2、力学模型

如图2所示。

（一）抱箍承载力计算

1、荷载计算

每个桩帽按PHC管桩设两个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：

支座反力RA=RB=GH/2=150.02/2=75.01KN

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=75.01kN抱箍所受的竖向压力由M22高强螺栓的抗剪力产生，M22高强螺栓的允许抗剪力：

[NL]=Pμn/K

式中：

P---高强螺栓的预拉力，取190kN;

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]=190×0.3×1/1.7=33.5kN

螺栓数目m计算：

m=N’/[NL]=107.2/33.5=3.2≈3个，取计算截面上的螺栓数目m=4个。

则每条高强螺栓提供的抗剪力：

P′=N/4=75.01/4=25KN＜[NL]=33.5kN

故能承担所要求的荷载。

（2）螺栓轴向受拉计算

砼与硬质橡胶之间的摩擦系数取μ=0.7计算抱箍产生的压力Pb=N/μ=75.01kN/0.7=107.2kN由高强螺栓承担。

则：

N’=Pb=107.2kN抱箍的压力由4条M22的高强螺栓的拉力产生。

即每条螺栓拉力为N1=Pb/4=107.2kN/4=26.8kN<[S]=190kN

σ=N”/A=N′（1-0.4m1/m）/A

式中：

N′---轴心力

m1---所有螺栓数目，取：

8个

A---高强螺栓截面积，A=3.80cm2

σ=N”/A=Pb（1-0.4m1/m）/A=107.2×103×（1-0.4×4/8）/8

×3.8×102=7.05MPa＜[σ]=140MPa

故高强螺栓满足强度要求。

（二）抱箍体的应力计算：

1、抱箍壁为受拉产生拉应力拉力P1=12N1=12×25=300（KN）

抱箍壁采用面板δ10mm的钢板，抱箍高度为0.25m。

则抱箍壁的纵向截面积：

S1=0.01×0.25=0.0025（m2）

σ=P1/S1=300×103/0.0025×106=120（MPa）＜[σ]=140MPa

满足设计要求。

2、抱箍体剪应力

查《路桥施工计算手册》第177页：

A3钢材容许剪应力[τ]=85MPa，容许弯曲应力[σW]=145MPa

抱箍体所受剪应力τ=（1/2RA）/（2S1）=（1/2×75.01）×103/（2×0.0025）×106=7.5MPa<[τ]=85MPa

3、抱箍体弯曲应力

根据第四强度理论:

抱箍体所受弯曲应力

σW=（σ2+3τ2）1/2=（1202+3×7.52）1/2=120.7MPa<[σW]=145MPa

满足强度要求。