盖梁抱箍法施工和计算新.docx

1、盖梁抱箍法施工和计算新盖梁抱箍法施工及计算摘要：详细介绍了抱箍法盖梁施工的支撑体系结构设计.盖梁结构的内力计算和抱箍支撑体系的内力验算.以及本工艺的施工方法。关键词:盖梁 抱箍 结构 计算 施工1.工程概况广州西二环高速公路徐边高架桥为左、右幅分离式高架桥.全桥长1280m.全桥共有盖梁84片.下部结构为三立柱接盖梁.上部结构为先简支后连续20m空心板和30mT梁.另有15跨现浇预应力混凝土连续箱梁。全桥施工区鱼塘密布.河涌里常年流水.墩柱高度较高,给盖梁施工带来难度。为加快施工,减少地基处理,本桥盖梁拟采用抱箍法施工。2.抱箍支撑体系结构设计2.1盖梁结构 以20m空心板结构的支撑盖梁为例.

2、盖梁全长20m.宽1.6 m.高1.4m.砼体积为42.6 m3.墩柱1.2m.柱中心间距7m。2.2抱箍法支撑体系设计盖梁模板为特制大钢模.侧模面板厚度t=5mm.侧模外侧横肋采用单根8槽钢.间距0.3m.竖向用间距0.8m的28槽钢作背带.背带高1.55m.在背带上设两条18的栓杆作对拉杆.上、下拉杆间距1.0m.底模板面模厚6mm.纵、横肋用8槽钢.间距为0.4m0.4m.模板之间用螺栓连接。盖梁底模下部采用宽高为0.1m0.15m的方木作横梁.间距0.25m。盖梁底模两悬出端下设三角支架支撑.三角架放在横梁上。在横梁底部采用贝雷片连接形成纵梁.纵梁位于墩柱两侧.中心间距1.4m.单侧长

3、度21m。纵梁底部用四根钢管作连接梁。横梁直接耽在纵梁上.纵梁之间用销子连接.连接梁与纵梁之间用旋转扣件连接。抱箍采用两块半圆弧型钢板制成. 钢板厚t=16mm.高0.6m.抱箍牛腿钢板厚20mm.宽0.27m.采用10根M24高强螺栓连接。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3mm厚的橡胶垫.纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。抱箍构件形象示意图如图1所示。2.3防护栏杆栏杆采用48的钢管搭设.在侧模上每隔5m焊接一道1.2m高的钢管立柱.横杆钢管与立柱采用扣件连接.竖向间隔0.5m.栏杆周围挂安全网。盖梁施工示意图见图2。3.盖梁侧模板支撑计算假定砼浇注时的

4、侧压力由拉杆和背带承受.Pm为砼浇注时的侧压力. T为拉杆承受的拉力。侧模板支撑计算示意图见3。3.1荷载计算砼浇筑时的侧压力：Pm=Kh .当v/T0.035时.h=0.22+24.9v/T式中：K外加剂影响系数.取1.2；砼容重.取25KN/m3；h有效压头高度；v砼浇筑速度.此处取值/h.T砼入模温度.此处按考虑则：v/T=0.45/30=0.0150.035h=0.22+24.9v/T=Pm= Kh=1.2250.6=18KPa砼振捣对模板产生的侧压力按4KPa考虑.则：Pm=18+4=22KPa砼浇筑至盖梁顶时.盖梁上产生的纵向每米侧压力：P=Pm（H-h）+Pmh/2=220.8+

5、220.6/2=24.2KN(参考路桥施工计算手册p173)3.2拉杆拉力验算拉杆（18圆钢）纵向间距0.8m范围内砼浇筑时的侧压力：=0.8P/2r2=0.8m24.2 KN /（2174mm2）=55.63MPa=55.63MPa =29600N/174 mm2=170MPa.满足抗拉要求。(参考路桥施工计算手册p182)3.3背带挠度验算设背带两端的拉杆为支点.背带为简支梁.梁长l0=1m.简支梁均布荷载q0 =220.8=17.6KN/m最大弯矩：Mmax= q0l02/8=17.612/8=2.2KNm= Mmax/2Wx=2.210-3/225.310-6=43.5MPaw=145

6、MPa跨中挠度：fmax= 5q0l04/（3842EIx）=0.0005mfmaxf=l0/400=0.0025m.背带槽钢满足刚度要求。式中： 8槽钢的弹性模量E=2.1105MPa；惯性矩Ix=101.34；抗弯截面系数Wx=25.33(参考路桥施工计算手册p787、p797)4.横梁应力验算4.1横梁纵向线荷载计算新浇砼纵向线荷载：q1=1.4（高）251.6（宽）=56KN/m模板纵向线荷载：q2=G2/20=（G底21.8+ G端3.1+ G侧39.9）/20=3.24 KN /m 施工人机纵向线荷载：q3=11.6=1.6KN/m倾倒砼冲击纵向线荷载: q4=21.6=3.2KN

7、/m振捣砼纵向线荷载: q5= 21.6=3.2KN/m荷载组合:q=(q1+q2)1.2+(q3+q4+q5)1.4=82.29KN/m横梁承受均布荷载q0= q0.25/l0=82.290.25/1.4=14.7KN/m(参考路桥施工计算手册p172)4.2横梁抗弯与刚度验算横梁最大弯矩：Mmax= q0l02/8=3.6KNm弯曲应力：= Mmax/Wx=3.6/(3.7510-4)=9.6 MPaw=12MPa最大挠度：fmax= 5q0l0 4/384EI=514.71031.44/(38491092.8110-5)=0.0029 m f=l0/400=0.0035m横梁满足抗弯和刚

8、度要求。式中：抗弯截面系数：Wx=bh2/6=0.10.152/6=3.7510-4 m3惯性矩Ix=bh3/12=0.10.153/12=2.8110-5 m4弹性模量E=9103MPa; 横梁计算示意图如图4所示。(参考路桥施工计算手册p176)5.纵梁应力验算5.1纵梁纵向每侧线荷载计算支架纵向线荷载：q6=（G贝+G木+G他）/20=（143 KN/片 +70根0.045 m3/根6 KN/ m3+620.06）/20=3.23KN/m 纵梁纵向每侧线荷载:q=(q1/2+q2/2+q6/2)1.2+(q3/2+q4/2+q5/2)1.4=43.088KN/m5.2纵梁应力验算5.2.

9、1计算支座反力RC：盖梁体系为一次超静定结构.建立盖梁结构力学计算图如图5所示。采用力法计算.解除C点约束.在C点添加向上的单位力X1=1.分别绘出Mp图、M1图.其中Mp 图由伸臂梁和简支梁组成.如图6所示。根据C点竖向位移为0的条件.建立典型方程：11X1+1p=011=M12ds/EI=（1/EI）*（1/2）*(2l*l/2)*（2/3）*（l/2）=l3/6EI1p=M1Mpds/EI=（1/EI）*（1/2）*(2l*l/2)*（qa2/2） -(2/3)*(q (2l)2/8)*2l*(5/8*l/2)=（1/EI）*（qa2l2/4-5q l4/24）将11、1p 代入公式.得

10、X1=（5ql2-6qa2）/4l=293.92KN（）建立静力平衡方程：2RA+X1=q（2a+2l）得RA=RB=283.92KN（）根据叠加原理.绘制均布荷载弯矩图如图7所示。5.2.2纵梁抗弯应力验算根据以上力学计算得知.最大弯矩出现在A、B支座.Mmax=qa2/2=43.08832/2=193.9 KNmMmax=193.9 KNmM0= 975kNm.满足抗弯要求。（参考公路施工手册 桥涵下册p923）5.2.3纵梁墩柱跨中刚度验算盖梁体系为一次超静定结构.求超静定结构的位移可用基本结构的位移来代替.因此在盖梁基本结构墩柱中间点F施加向下的单位力X2=1.求基本结构的内力和位移.

11、建立盖梁墩柱跨中力学计算图如图8所示。 设Ra、Rb方向向上.列平衡方程：Ra+Rb=X2=1X2*（l+l/2）-2l*Ra=0得：Ra=0.75（）.Rb=0.25（）.绘弯矩图如图9所示。求纵梁墩柱跨中的位移.将图7与图9的弯矩图图乘.得：2p=yf/ EI=（1/ EI）*-0.5*14*2.625*193.9+(2/3)*1055.7*14*(2/3)*2.625-0.5*3.5*2.625*(2/3)*0.5*1028.7-0.5*(3/2)*7*2.625*1028.7 =-0.004m（）fmax=-0.004mf=a/400=3/400=0.0075m.刚度满足要求。式中：贝

12、雷片弹性模量：E=2.1105MPa惯性矩：I=250500cm4（参考公路施工手册 桥涵下册p1047）5.2.4纵梁端部刚度验算在盖梁基本结构梁端点D施加向下的单位力X3=1.求基本结构的内力和位移.建立盖梁悬臂端力学计算图如图10所示。 设Ra、Rb方向向上.列平衡方程： Ra+Rb=X3=1X3（2l+a）-2l*Ra=0得： Ra=1+a/2l（）.Rb= a/2l（）.绘弯矩图如图11所示。求纵梁端的位移.将图7与图11的弯矩图图乘.得：3p=yd/ EI=（1/EI）*（1/3* 193.9*3）*（3/4* 3）+14* 193.9* 1.5+0.5*14* 1028.7* 1

13、.5-（2/3*1055.714）*1.5=（1/ 48EI）*（6qa4+6q a3 l- ql3a）=0.001m（）fmax=0.001mf=a/400=3/400=0.0075m.刚度满足要求。6.抱箍验算抱箍能否承受盖梁的重力取决于抱箍与柱子的磨擦力.验算时摩擦力取滑动磨擦力.此处最大滑动摩擦力N取值为Rc=293.92 KN。6.1高强螺栓数目计算高强螺栓的容许承载力公式：NL=Pn/K.式中：P高强螺栓的预拉力.取225 K N; 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= 2250.31/1.7=39.7KN螺栓数目m计算：m=N/NL=

14、293.92/39.7=7.4个.本构件取m=10个。6.2螺栓抗剪、抗拉应力验算每条高强螺栓承受的抗剪力：Nj=N/10=293.92/10=29.4KNNL=39.7KN.满足抗剪要求。抱箍体对墩柱体的压力：Ny=K*N/=1.2293.92 /0.3=1175.68KN 每条螺栓拉力：N1= Ny /10=117.6 KNS=225KN.满足抗拉要求。式中：抱箍钢板与橡胶垫之间的摩擦系数.取值0.3K荷载安全系数.取值1.2NL 每个高强螺栓的容许承载力 S 高强螺栓的预拉力.M24高强螺栓取值225 KN6.3螺栓需要的终拧力矩验算每条螺栓拉力为：N1= 117.6KN,每个螺栓的终拧

15、扭矩R=k*N1*d=229.3Nm式中：k螺栓连接处的扭矩系数平均值.取0.13,L1力臂.M24螺栓取0.015m（参考基本作业p609）6.4抱箍体构件的应力验算抱箍体承受螺栓的拉力：P1=5Nl=5117.6=588KN抱箍体钢板的纵向截面积：S1=0.0160.6=0.0096m2抱箍体拉应力：=P1/S1=61.25MPa=140MPa.满足抗拉要求。抱箍体剪应力：=（1/2RC）/r/S1=（1/2293.92）KN /1.885 m /0.0096 m2=8.1MPa=85MPa.满足抗剪要求。6.5抱箍体钢板长度计算抱箍钢板伸长量：L=（/E）* L=5.5104 m抱箍体钢

16、板长度（半个）：L=r-L =1.884m.两半抱箍牛腿间距取20mm.则L=1864mm(半个)。7.抱箍法施工方法7.1施工工序在墩柱群四周搭设简易支架.高度以不超过盖梁顶板为宜.并搭设人行爬梯.围好安全网；用水准仪在墩柱上作一水平标志.根据盖梁底板设计标高反算抱箍底沿位置并做标记；用吊车将抱箍底托安装在墩柱上.使底托顶面与抱箍底沿标记等高.再将抱箍安装就位.用带响扳手拧紧连接螺栓.施工时.可在扳手手柄上套一根50cm长、48的钢管.人踩钢管直到所需扭矩为止.再检查两抱箍接头处间隙小于或等于2cm即可；用吊车将连接好的贝雷梁放在抱箍上.并用U型螺栓和扣件将贝雷梁、抱箍、贝雷梁连接件连接起来

17、；在贝雷梁上摆放方木横梁.安装盖梁底模.并检查标高.有必要时用钢板或木楔调整；首次使用本工法施工时.为确保抱箍所承受压力达到设计值. 需进行荷载预压试验。由前面计算知盖梁纵向每侧线荷载:q=43.088KN/m.则在盖梁底模上堆放重物175.9吨.且堆放形式尽量接近施工实际情况。24小时后.用水准仪复测底模标高.若下沉过大.则应继续紧固连接螺栓.直到底模下沉小于5mm则认为可行.记录下螺栓进距作为参考值；卸下预压重物.安装盖梁钢筋和模板.在侧模四周按要求做好安全防护装置.浇注砼；拆除模板时.先拆侧模、端模.再拆底模.最后拆下横、纵梁、抱箍.至此.抱箍法盖梁施工完成一个循环。7.2施工注意事项墩

18、柱砼强度达到设计强度的75%以上后方可施工盖梁；在抱箍钢板内侧附一层3mm橡胶垫.可增强钢板与砼之间的摩擦系数.也起到保护墩柱的作用；抱箍体钢板、牛腿厚度应不小于设计值.螺栓孔应可能紧凑.在竖直方向上.每隔23排螺栓孔应在牛腿与钢板之间设置加劲肋；螺栓施拧前.应根据带响扳手进行螺栓扭矩系数的试验.为克服扭矩系数离散偏大.可在初拧时重复施拧.即先初拧.再拧松.再初拧；螺栓紧固时应按先内排后外排的顺序.并使螺栓均匀受力；浇注盖梁砼时.应有专人检查抱箍、螺栓有无松动情况.每浇注一层砼均应复紧一次螺栓.确保施工安全和质量。8.使用效果广州西二环徐边高架桥盖梁工程量大（共84片）.施工场地鱼塘密布.墩柱

19、平均高度大于10m。本工程共加工盖梁模板3套底模、2套侧模和抱箍支撑体系3套。采用抱箍法施工.4人1天即可搭起一套盖梁支架.包括搭支架、上抱箍及横纵梁、盖梁底模.第2天安装盖梁钢筋笼（在地上先加工成型再吊装）和侧模板.第3天用6人浇注砼.第4天拆侧模.第7天拆底模和抱箍（以砼强度不低于85%为准）。由此可见.抱箍法施工与支架法相比.无须硬化场地.节省大量支撑方木和钢构件.接省投资.施工周期短.施工简便.适应性强.是盖梁施工首选的支撑体系。参考资料：1路桥施工计算手册.周水兴等编.北京：人民交通出版社.2001.52公路施工手册 桥涵（下册）.交通部第一公路工程总公司.北京：人民交通出版社.1999.113结构力学.李廉锟.北京：高等教育出版社.19964公路施工手册 基本作业.杨理准.北京：人民交通出版社.1998.11