盖梁抱箍法及计算.docx
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盖梁抱箍法及计算
盖梁抱箍法施工及计算
第一部分盖梁抱箍法施工设计图
一、施工设计说明
1、简况
本合同段为京珠高速公路郑漯段ZLTJ-8合同段，线路起止桩号为：
K66+894～K77+000，全长10.106公里，位于河南省漯河市临颖县内。
主要工程量有:
大桥1座，中桥4座，分离式立交2座，通道桥6座。
共有18个桥墩，均为双柱式结构（墩柱为直径1.2m的钢筋砼结构），墩柱上方为盖梁。
墩柱盖梁施工拟采用抱箍法施工。
其中邰庄分离式立交桥墩盖梁砼浇筑量最大，约17.3m3。
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（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）设计院下发的图纸。
（7）国家、交通部等有关部委和河南省交通厅的规范和标准。
（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、端模为特制大钢模,面模厚度为δ5mm，肋板高为8cm。
在侧模外侧采用间距0.5m的φ28钢管作竖带，竖带高2m；在竖带上下各设一条φ20的栓杆作拉杆，上下拉杆间间距1.6m，在竖带外设φ20的栓杆作拉杆，拉在横梁上。
2、底模支撑
底模为特制大钢模,面模厚度为δ5mm，肋板高为8cm。
在底模下部采用间距0.5m，I16工型钢作横梁，横梁长3.4m。
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。
横梁上设钢垫块以调整盖梁底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
在横梁底部采用两个I32工字钢连接形成纵梁，长12m。
纵、横梁以及纵梁与联接梁之间采用U型螺栓连接；纵梁下为抱箍。
4、抱箍
采用两块半圆弧型钢板（板厚t=10mm）制成，M24的高强螺栓连接，抱箍高40cm，采用16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。
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2.4M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、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
工程及名称
材料规格
单位
数量
备注
一
侧模支撑
1
竖带
钢管φ48
m
96
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0.1×0.1M
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
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
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、横梁计算
采用间距0.5m工16型钢作横梁，横梁长3.4m。
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。
共布设横梁18个，特制钢支架2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：
G1=17.3m3×26kN/m3=449kN
（2）模板自重：
G2=42kN（根据模板设计资料）
（3）侧模支撑自重：
G3=84×0.168×2.9+10=51kN
（4）三角支架自重：
G4=8×2=16kN
（5）施工荷载与其它荷载：
G5=20kN
横梁上的总荷载：
GH=G1+G2+G3+G4+G5=449+42+51+16+20=578kN
qH=578/10.875=53kN/m
横梁采用间距为0.5m的工字钢，则作用在单根横梁上的荷载GH’=53×0.5=27kN
作用在横梁上的均布荷载为：
qH’=GH’/lH=27/1.4=19kN/m（式中：
lH为横梁受荷段长度，为1.4m）
2、力学模型
如图2-2所示。
图2-1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=1127cm4。
抗弯模量Wx=140.9cm3
最大弯矩：
Mmax=qH’lH2/8=19×1.42/8=5kN·m
σ=Mmax/Wx=5/（140.9×10-6）=35486≈35MPa<[σw]=160MPa（符合要求）
最大挠度：
fmax=5qH’lH4/384×EI=5×19×1.44/（384×2.1×108×1127×10-8）=0.0004m<[f]=l0/400=1.4/400=0.0035m（符合要求）
四、纵梁计算
纵梁采用采用两个I32连接形成纵梁，长12m。
1、荷载计算
（1）横梁自重：
G6=16×0.205×3.4=13kN
（2）纵梁自重：
G7=24×0.527=13kN
纵梁上的总荷载：
GZ=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7=449+42+51+16+20+13+13=604kN
纵梁所承受的荷载假定为均布荷载q：
q=GZ/L=604/10.875=56kN/m
单根纵梁所承受的均部荷载为：
q’=q/2=28kN/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、纵梁结构强度验算
纵梁的弹性模量E=2.1×105MPa。
惯性矩I=11080cm4。
抗弯模量Wx=692.5cm3
根据结构力学可知，纵梁的最大弯矩发生在梁中点：
MC=q’l2（1-4（m/q）2）=80KN·m
σ=Mmax/Wx=80/（692.5×10-6）=115523≈116MPa<[σw]=210MPa（符合要求）
5、纵梁挠度验算
最大挠度：
fmax=q’l4/（384×EI）×（5-24×（m/l）2=28×6.4914/（384×2.1×108×1127×10-8）×（5-24×（2.192/6.491）2=0.012m<[f]=l0/400=6.491/400=0.016m（符合要求）
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=q（l+2m）/2=56×（6.491+2.192×2）/2=305kN
以该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=305kN
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]=305/39.7=7.8≈8个，取计算截面上的螺栓数目m=16个。
则每条高强螺栓提供的抗剪力：
P′=N/16=305/16=19KN≈[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=305kN/0.3=1017kN由高强螺栓承担。
则：
N’=Pb=1017kN
抱箍的压力由16条M24的高强螺栓的拉力产生。
即每条螺栓拉力为
N1=Pb/16=1017kN/16=64kN<[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：
16个
A---高强螺栓截面积，A=4.52cm2
σ=N′/A=Pb（1-0.4m1/m）/A=1017×（1-0.4×16/16）/（16×4.52×10-4）=84375kPa≈84MPa＜[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=u1N1×L1
u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数
L1=0.015力臂
M1=0.15×64×0.015=0.144KN.m
2）M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°
M2=μ1×N′cos10°×L2+N′sin10°×L2
[式中L2=0.011（L2为力臂）]
=0.15×64×cos10°×0.011+64×sin10°×0.011=0.226（KN·m）
M=M1+M2=0.144+0.226=0.370（KN·m）=37.0（kg·m）
所以要求螺栓的扭紧力矩M≥37（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P1=8N1=21×64=512（KN）
抱箍壁采用面板δ10mm的钢板，抱箍高度为0.4m。
则抱箍壁的纵向截面积：
S1=0.01×0.04=0.004（m2）
σ=P1/S1=512/0.004=128（MPa）＜[σ]=140MPa
满足设计要求。
2、抱箍体剪应力
τ=（1/2RA）/（2S1）=（1/2×305）/（2×0.004）=19MPa<[τ]=85MPa
根据第四强度理论
σW=（σ2+3τ2）1/2=（1282+3×192）1/2=132MPa<[σW]=145MPa
满足强度要求。
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