抱箍施工计算方案.docx
《抱箍施工计算方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抱箍施工计算方案.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
抱箍施工计算方案
第一部分
一、施工设计说明1、概况
盖梁抱箍设计
盖梁抱箍法施工设计图
某大桥盖梁为长26.4m，宽2.4m，高2.6m的钢筋砼结构，如图
1-1。
由于引桥墩柱高度较大，最大高度为32.5m，除4、5墩及高
度较低的墩柱采用搭设支架施工外，其余墩柱盖梁施工拟采用抱箍法施工。
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）施工计算手册（汪国荣、朱国梁编著）
（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）某大桥工程项目施工图设计文件。
（7）国家、交通部等有关部委规范和标准和地方要求规定。
（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10cm，在肋板
外设2[14背带。
在侧模外侧采用间距1.2m的2[14b作竖带，竖带
高2.9m；在竖带上下各设一条20的栓杆作拉杆，上下拉杆间间距2.7m，在竖带外设48的钢管斜撑，支撑在横梁上。
端模为特制大钢模,面模厚度为δ6mm，肋板高为10cm。
在端模
外侧采用间距1.2m的2[14b作竖带，竖带高2.9m；在竖带外设48的钢管斜撑，支撑在横梁上。
2、底模支撑
底模为特制大钢模,面模厚度为δ8mm，肋板高为10cm。
在底模
下部采用间距0.4m工16型钢作横梁，横梁长4.6m。
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，每
两排一组，每组中的两排贝雷片并在一起，两组贝雷梁位于墩柱两
侧，中心间距253.6cm，贝雷梁底部采用3m长的工16型钢作为贝
雷梁横向底部联接梁。
贝雷片之间采用销连接。
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=16mm）制成，M24的高强螺栓
连接，抱箍高1734cm，采用66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2.4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、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
1
栏杆架
钢管φ50
m
174.4
2
栏杆支座
钢管φ60
m
6
序号
项目及名称
材料规格
单位
数量
备注
3
安全网
㎡
83
4
木板
厚2cm
㎡
48.9
5
扣件
个
60
第二部分
一、设计检算说明1、设计计算原则
盖梁抱箍法施工设计计算
（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
砼浇筑时的侧压力：
P
m
=Kγh
3
2
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
P
m
=Kγh=1.2×26×0.6=19kPa
砼振捣对模板产生的侧压力按4kPa考虑。
则：
P
m
=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）
+Pm×h/2=23×2+23×0.6/2=53kN
3、拉杆拉力验算
拉杆（20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q0考虑。
54
2
-6
33
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
l
0
2
/8=27.6×2.7/8=25kN·m
σ=M
max
/2W
x
=25/（2×87.1×10）
=143513≈144MPa<[σw]=160MPa（可）
挠度：
fmax=5q0l0
4
/384×2×EIx=5×27.6×2.7
4
/（384×2×2.1×10
8
×609.4×10
-8
）=0.0075m≈[f]
=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：
G
4
=8×2=16kN
（4）施工荷载与其它荷载：
G
5
=20kN
横梁上的总荷载：
GH=G1+G2+G3+G4+G5=4059+279+57+16+20=4431kN
q
H
=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GH＇=168×0.4=67kN作用在横梁上的均布荷载为：
q
H
＇=G
H
＇/l
H
=67/2.4=28kN/m（式中：
l
H
为横梁受荷段长度，为2.4m）
2、力学模型
如图2-2所示。
54
-6
48-8
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
3
最大弯矩：
Mmax=qH＇lH
2
/8=28×2.4
2
/8=20kN·m
σ=M
max
/W
x
=20/（140.9×10）
=141945≈142MPa<[σw]=160MPa（可）
最大挠度：
fmax=5qH＇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=GZ/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。
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R
C
：
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:
∑f
c
=0
求得:
2）计算支座反力RA、RB
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
5
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[M0]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
弹性模量：
E=2.1×10MPa
4
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
fmax=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fmax＞[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fmax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=RB=[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：
[NL]=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
L
]=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=1672kN/0.3=5573kN由高强螺栓承担。
则：
N＇=Pb=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
m
1
---所有螺栓数目，取：
66个
A---高强螺栓截面积，A=4.52cm
2
σ=N”/A=Pb（1-0.4m1/m）/A=5573×（1-0.4×66/42）
/66×4.52×10
-4
=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M1=u1N1×L1u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数
L1=0.015力臂
2
M
1
=0.15×133×0.015=0.299KN.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°×L
2
[式中L
2
=0.011（L
2
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P1=21N1=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=P1/S1=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）=15MPa<[τ]=85MPa
根据第四强度理论
σW=（σ+3τ）=（100.67+3×15）
=104MPa<[σ
W
]=145MPa
满足强度要求。
升级会员 