盖梁模板支架抱箍检算.docx

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盖梁模板支架抱箍检算

青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程06标

盖梁模板、支架、抱箍

检算

编制：

刘志、陈言亮、吴志明

审核：

陈言亮

审批：

孙捷

中铁城建集团青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程

06标项目经理部

二〇一四年6

一、施工设计说明

1、概况

此工程为青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程王哥庄站至蓝色硅谷站，盖梁高度2.40m，最大宽度4.4m采用钢筋砼结构。

盖梁均为单柱式结构，盖梁施工拟采用抱箍法施工。

盖梁砼浇筑量大约88m3。

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

（6）青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程施工图设计文件。

（7）国家、交通部等有关部委和省交通厅的规范和标准。

3、盖梁抱箍法结构设计

图1：

盖梁正面

图2：

盖梁支架、模板正、侧面图

（1）侧模与端模支撑

侧模为大钢模,面模厚度为δ6mm，肋板厚度为12mm，横肋采用[10#槽钢。

在侧模外侧采用间距0.8m的双[10b#槽钢作对拉槽；在对拉槽上下各设一条Tr32的栓杆作拉杆，上下拉杆间间距1.9m，在对拉槽与模板间用[10#槽钢支撑，支撑在横梁上端模为钢模,面模厚度为δ6mm，肋板厚度12mm。

在端模外侧采用[10#槽钢做横肋。

（2）底模支撑

底模为特制大钢模,面模厚度为δ6mm，肋板厚度100mm。

在底模下部采用间距0.8mI10#工字钢作横梁，横梁长4.4m。

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。

（3）纵梁

在立柱上设立抱箍，抱箍两边各设置1排32a工字钢作为纵梁，在32a工字钢上布置I10工字钢作为横向分配梁（净距80cm）。

纵梁下为抱箍。

（4）抱箍

抱箍支撑为上下双抱箍支撑，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60cm，采用36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5mm厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。

简图如下：

荷载组合

自重荷载：

P自重=3.8×25=95KN/m2

施工荷载：

P施=2.5KN/m2

振捣荷载：

P振=2.0KN/m2

∑P=∑Piγi=95*1.2+2.5*1.4+2.0*1.4=120.3KN/m2

说明：

分项系数γ取值：

分项系数自重荷载取值为1.2，施工荷载取值为1.4。

抱箍上设置双排32a工字钢，双排32a工字钢上的I10工字钢做为横向分配梁（净距80cm）。

二、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。

2、对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。

3、混凝土重量乘以1.2倍系数，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）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对拉槽承受，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、荷载计算砼浇筑时的侧压力：

Pm=Kγh

式中：

K---外加剂影响系数，取1.2；

γ---砼容重，取25kN/m3；

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=0.3/32=0.009<0.035h=0.22+24.9v/T=0.22+24.9×0.009=0.44m

Pm=Kγh=1.2×25×0.44=13.2kPa

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=13.7+4=17.7kPa

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=Pm×（H-h）+Pm×h/2=23×1.2+23×0.95/2=38.5kN

3、拉杆拉力验算

拉杆（Tr32圆钢）间距0.8m，0.8m范围砼浇筑时的侧压力由上、下两根拉杆承受。

则有：

σ=（T1+T2）/A=0.8P/2πr2

=0.8×30.5/2π×0.000256=15250kPa=15.25MPa<[σ]=160MPa（满足要求）

4、对拉槽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L=1.8m，砼侧压力按均布荷载q0考虑。

竖带[10b的弹性模量E=2.1×105MPa;惯性矩Ix=198cm4;抗弯模量Wx=39.7cm3

q0=17.7×0.8=14.16kN/m

最大弯矩：

Mmax=q0L2/8=14.16×3.24/8=5.7kN·m

σ=Mmax/2Wx=5.7/（2×39.7×10-6）=71788.4≈71MPa<[σw]=160MPa（满足要求）

挠度：

fmax=

5q0L4/384×2×EIx=5×14.16×10.5/（384×2×2.1×108×609.4×10-8）=0.00075m<[f]=L/400=1.8/400=0.0045m（满足）

（三）横向分配梁计算

选用I10工字钢

盖梁底板宽按最大盖梁底板宽度3.80米进行计算工字钢中心间距为800mm，跨度按L=2.54m计算

弯应力[σ钢]=160MPa

弹性模量E=2.1×105MPa

I=245cm4

W=49cm3

盖梁底板宽按最大盖梁底板宽度4.4米进行计算

q=120.3×0.8=96.24KN/m

（四）抱箍上纵向梁计算

纵梁选用I32a工字钢力学模型为：

盖梁体积估算为88m3，总重为2332.5KN,分布于减去墩柱承受部分的力，分布于横向工字钢上的线荷载为93.6KN/mm,所以槽钢梁端支反力为46.6KN，纵向梁采用32a的工字钢，则作用工字钢的集中荷载为46.6KN，集中荷载作用间距为80cm。

按照上图模型计算出由弯矩引起的应力图为

最大应力为46.6mpa<弯应力160mpa

按照上图受力模型计算挠度图为：

挠度最大处为梁两端，挠度值为：

19mm<800/400=2mm

（五）抱箍计算

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60cm，采用18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5mm厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。

1、抱箍受力计算

由迈达斯模型得出抱箍所受最大反力为538KN。

（1）螺栓数目计算

单个抱箍体需要承受的竖向压力为：

538KN则单个抱箍需要产生的摩擦力为：

R=P抱箍=538kn

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1.5。

则：

[NL]=225×0.3×1/1.5=45kN螺栓数目m计算：

m=N’/[NL]=498.4/45≈11个，取计算截面上的螺栓数目m=18个。

则每条高强螺栓提供的抗剪力：

P′=N/m=538/18=29.8KN<[NL]=45kN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，按橡胶与砼之间的摩擦系数取μ=0.3计算，抱箍产生的压力Pb=N/μ=538kN/0.3=1793.3kN由高强螺栓承担。

则：

N’=Pb=1793kN

抱箍的压力由18条M24的高强螺栓的拉力产生。

即每条螺栓拉力为N1=Pb/18=1793kN/18=99.6kN<[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：

36个

m---构件与节点板一端连接的高强螺栓数目

A---高强螺栓截面积，A=4.52cm2

σ=N”/A=Pb（1-0.4m1/m）/A

=1793×（1-0.4×18/6）/12×4.52×103

=66113.5kPa=67MPa＜[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=0.15×65.7×0.015=0.148KN.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）]

=0.15×65.7×cos10°×0.011+65.7×sin10°×0.011

=9.67（KN·m）

M=M1+M2=0.31+9.67=9.9（KN·m）=99.000（kg·m）

所以要求螺栓的扭紧力矩M≥99（kg·m）

2、抱箍体的应力计算

（1）抱箍壁为受拉产生拉应力

拉力P1=6N1=6×65.7=394.2（KN）

抱箍壁采用面板δ16mm的钢板，抱箍高度为0.60m。

则抱箍壁的纵向截面积：

S1=0.016×0.6=0.0096（m2）

σ=P1/S1=394.2/0.0096=41.06（MPa）＜[σ]=140MPa

满足设计要求。

（2）抱箍体剪应力

τ=（1/2RA）/（2S1）

=（1/2×498.4）/（2×0.0096）

=9.75MPa<[τ]<85MPa

根据第四强度理论

σW=（σ2+3τ2）1/2=（32.85+3×9.75）1/2

=31MPa<[σW]=145MPa满足强度要求。

三、盖梁模板计算结论

本次结构验算中，计算出来的应力和挠度均要大于实际值很多，则盖梁底板下采用以上的方案进行布置是符合要求和安全的。

四、盖梁无支架施工的经济效益及前景

1、无需地基加固处理采用满堂支架施工，盖梁下的原地面要进行处理。

采用抱箍法施工，原地基只需适当处理以供脚手架搭设即可，地基不需要加固处理。

2、无需搭设承重支架满堂支架要耗用大量钢管材料搭设承重支架。

包箍法是抱箍加工字钢就无需搭设承载钢管支架。

3、周转时间快、支模方便满堂架要从地基加固处理开始，再一层层往上搭设，花费大量的时间和人力。

抱箍施工只需两个工字钢和几个抱箍拆除，施工简便，周转快，并且搬移相比之下也方便许多。

4、抱箍法施工的前景盖梁包箍法无支架施工可操作性强，有很高的安全保证体系，外观轻巧又便于检查验收，可以较好控制施工安全，支模可以省很多工时，对地基要求不高，节省支撑钢管，大大降低了成本。

抱箍法无支架施工很少影响道路、河道的交通和通航，有利于快速施工和文明施工，具有很好的推广应用价值。