抱箍计算书.docx

<p>盖梁施工抱箍受力计算书

一、 抱箍结构设计
抱箍具体尺寸见抱箍设计图，主要包括钢带与外伸牛腿的焊接设计两方面的内容，其中牛腿为小型构件，一般不作变形计算，只作应力计算。
二、 受力计算
1、 施工荷载
1）、盖梁混凝土和钢筋笼（35.2方，平均密度2.5吨/）自重为：
2.5×35.2=88（吨）
2）、钢模（每平方米100kg）自重为：
0.1×[2×15.84×0.81+2×(15.84+10.6)×0.692+2×0.81×1.6+2×2.75×0.81+10.6×1.6]=6.791（吨）
3）、侧模加劲型槽钢（采用10型槽钢，理论线密度为10kg/m，共20根，每根长2m）自重为：
2×20×0.01=0.4（吨）
4）、脚手架钢管（采用50钢管，线密度为37kg/m，模板底部10根，每根长4m；模板两侧护栏20根，每根长1.5m；模板两侧扶手4根，每根长18m）自重为：
(10×4+20×1.5+4×18)×0.037=5.254（吨）
5）、支垫槽钢（采用10型槽钢，理论线密度10kg/m，共24根，每根长2m）自重为：
0.01×2×24=0.48（吨）
6）、工字钢（采用36B型工字钢，理论线密度为65.6kg/m，共4根，每根长18m）自重为：
4×18×0.0656=4.723（吨）
7）、工字钢拉杆(每根直径18mm，共5根，每根长1.5m)自重为：
5×1.5×0.00617×=0.015（吨）
8）、连接工字钢的钢板（共8块，每块重79kg）自重为：
8×0.079=0.632（吨）
9）、钢模两翼护衬（单侧护衬重150kg）自重为：
2×0.15=0.3(吨)
10）、施工活荷载：
10人+混凝土动载+振捣力=10×0.1+0.5×1.2+0.3=1.9（吨）
11）、总的施工荷载为：
88+6.791+0.4+5.254+0.48+4.723+0.015+0.632+0.3+1.9=108.495（吨）
12）、考虑安全系数为1.2，则施工总荷载为：
108.495×1.2=130.194（吨）
13）、单个牛腿受力：
130.1944=33（吨）
2、 计算钢带对砼的压应力
钢带对立柱的压应力可由下式计算求得：

其中：
—摩阻系数，取0.35
B—钢带宽度，B=300mm
D—立柱直径，D=1200mm
K—荷载安全系数，取1.2
G—作用在单个抱箍上的荷载，G=660kN
则：=1.2×660×1000/(0.35×300×3.14×1200)=2.002Mpa&lt;
=16.8Mpa，满足要求。
其中：
—砼立柱抗压强度容许值，其值不大于0.8Rab,立柱砼标号为30Mpa，轴心抗压强度Rab=0.7×30=21Mpa，0.8 Rab =0.8×21=16.8Mpa
3、 钢带内应力的合成图如下： &nbsp;

化简得：
其中：
—钢板厚度
求得==2.002×1200/(2×10)=120.12MPa&lt;f=215 Mpa，满足要求。
其中：
f—查《钢结构设计规范GB500172003》，厚度16mm的Q235钢抗拉、压、弯强度设计值，为215 Mpa。
4、 牛腿螺栓受力计算
4.1牛腿螺栓抗拉承载力计算
牛腿腹板采用5根10.9级M24高强螺栓（布置方式见设计图），螺栓直径为24mm。钢带所受拉力：F==120.12×10×300×=360.36kN，则单个螺栓所受拉力为：N=F/5=360.36/5=72.072kN&lt;Nt =180kN，满足要求。
其中：
Nt—10.9级M24高强螺栓设计拉力。查《钢结构设计规范GB500172003》10.9级M24螺栓预拉力P=225kN，Nt =0.8P=180kN
4.2牛腿螺栓抗剪承载力计算
已计算得作用在单个牛腿上的竖向荷载为G=34吨，螺栓连接方式为双剪结合，如下图：

单个螺栓所受的竖向总荷载为：T=330/5=66kN，单个螺栓所受剪力Q=T/2=33kN。
螺栓截面为圆形，故其截面所受的最大切应力为：

其中：
—M24螺栓的有效面积，为353
则==124.65Mpa。
螺栓的许用切应力：[τ]=
其中：
—材料的屈服极限，10.9级螺栓的屈服极限为940Mpa（摘自GB 3098.1--82）
n—安全系数，静载时取2.5
则许用应切力：[τ]==940/2.5=376Mpa。
故&lt;[τ]，满足条件。
4.3牛腿螺栓紧固力计算
紧固螺栓时要按照钢板容许应力控制紧固力。
考虑2倍的安全系数，紧固力取360.36×2=720.72kN，
每个螺栓紧固力为：720.725=144.144kN。
查《公路桥涵施工技术规范041-2000》 P236公式：TC=KPCd &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;
其中：
TC—终拧扭矩（N·M）
K—高强度螺栓连接扭矩系数平均值，范围为0.11～0.15之间，取0.15。
PC—高强度螺栓施工预拉力（kN）
D—高强度螺栓公称直径（mm）
单个螺栓终拧扭矩TC=KPCd=0.15×144.144×24=518.92N·m,扳手手柄加长到80cm，只需紧固648.65N的力即可满足要求，紧固螺栓时可脚踩加长手柄，踩不动即能满足要求。
5、 焊缝受力计算
采用506焊条，手工焊，钢材全部采用Q235钢，焊缝型式为角焊缝。
5.1 &nbsp;翼缘水平焊缝应力计算
按照焊缝传递应力与母材所承受应力相协调的原则，由于腹板焊缝传递弯矩很小，可忽略不记。即假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承受全部弯矩。受力简图如图：

受力破坏时牛腿沿如图所示“铰”旋转，建立力矩平衡方程：V×150=H×300，则H=330×150/300=165kN，在水平力的作用下焊缝应力为：
=H/（hsllwl）=165×1000/（0.7×20×280）=42.09Mpa。
其中：
hsl—焊缝有效宽度，取hsl=0.7hf
hf—焊缝焊角高度，采用20mm焊角高
lwl—焊缝长度，为280mm
5.2 &nbsp;腹板焊缝受力计算
在剪力V作用下腹板侧焊缝切应力为：
τ1=V/（hs2lw2）=330×1000/（2×0.7×20×280）=42.09Mpa。
5.3 &nbsp;由于螺栓压力P作用需进行的焊缝受力计算
五个螺栓的拉力P=144.144×5=720.72kN
螺栓压力由翼缘焊缝和腹板焊缝共同承担，所以在螺栓压力F的作用下
=720.72×1000/[0.7×20×（280+280+280）]=61.29Mpa
5.4 翼缘焊缝综合应力计算
σ翼===74.35Mpa&lt;ffw =160Mpa，满足要求。
其中：
ffw—角焊缝抗拉、压、剪强度设计值，取ffw=160MPa
5.5腹板焊缝综合应力计算
σ腹===65.54Mpa&lt;ffw =160Mpa，满足要求。
其中：
—正面焊缝增大系数，取=1.22
6、 抱箍抗滑移计算
M24高强螺栓紧固力为N =144.144kN，单个牛腿由5个螺栓连接，则抱箍钢带所受的最大拉力：F=5N=720.72kN，钢带横截面承受的最大正应力：
==×1000=240.24Mpa。
其中：
B—钢带高度
δ—钢带厚度
则钢板所受墩柱的最大压应力为：
===4.004Mpa
其中：
D—墩柱直径
抱箍与墩柱间的最大压力为：
==4.004×3.14×1200×300×=4526kN
取摩阻系数μ=0.35，则抱箍与墩柱之间的最大静摩擦力：
=μ=0.35×4526=1584.1kN
&nbsp; 已计算得单个抱箍所受的竖向荷载为G=660kN&lt;，满足条件，抱箍不会产生滑移。 &nbsp;
经上述计算可知，该抱箍可用于古球高架桥盖梁施工。
7、 支垫槽钢受力计算
槽钢采用10型槽钢，钢材采用Q235钢，共24根，每根长2米。槽钢截面尺寸高100mm，腿宽48mm，腰厚5.3mm，截面积12.74，惯性矩=198.3，弯曲截面系数=39.7。槽钢均匀的铺放在工字钢上，两槽钢中心间距60cm，跨度为=1.2m。
槽钢承受的总荷载为：
总的施工荷载-脚手架钢管自重-工字钢自重-工字钢拉杆自重-连接工字钢的钢板自重=108.495-5.254-4.723-0.015-0.632=97.871（吨）
考虑安全系数1.2，则槽钢承受荷载为：97.871×1.2=117.45（吨）
单根槽钢承受的荷载为：
117.4524=4.9（吨）
槽钢所受均布荷载为：
q=G/=49/1.2=41kN/m
槽钢受力简图如图：

7.1槽钢应力计算：
槽钢所受的最大弯矩在槽钢的跨中位置，其最大弯矩为：
=1/8×41×=7.38kN·m
槽钢受最大弯矩截面处的最大应力为：
=7.38/39.7×=185.9Mpa&lt;f=215 Mpa，满足要求。
7.2槽钢挠度计算
均布荷载下的槽钢的最大挠度在其跨中，计算公式为：

其中：
q-槽钢所受的均布荷载
-槽钢跨度
E-Q235钢弹性模量，为210Gpa
-截面惯性矩
==0.00027m=0.27mm
查《铁路桥梁钢结构设计规范TB10002.2-2005》许用挠度[δ]= /900=1.3mm，
则&lt;[δ]，满足要求。
经计算可知，该槽钢可用于盖梁支垫。
8、 工字钢受力计算
两墩柱抱箍间采用36B型工字钢，钢材采用Q235钢，共4根，每侧2根，每根长18m，高360mm，宽138mm，腹板厚12mm，翼缘平均厚15.8mm，截面积83.68，理论重量65.689kg/m，惯性矩=16500，弯曲截面系数=919。由于工字钢上面均匀紧密的铺放方木，故工字钢所受荷载可视为均布荷载。受力长度L=15.9m，跨度=9m，弹性模量E=210Gpa
总的施工荷载为：108.495吨。
考虑安全系数1.2，则施工总荷载为：108.495×1.2=130.194（吨）
单根工字钢承受荷载为：
130.1944=33（吨）
工字钢所受均布荷载为：
q=G/L=330/15.9=20.8kN/m
工字钢受力简图如图：

8.1工字钢应力计算
工字钢所受最大弯矩在工字钢跨中位置，其最大弯矩为：
==1/2×20.8×15.9×9/2-1/8×20.8×15.9×15.9=86.81kN·m
工字钢受最大弯矩截面处的最大应力为：

其中：
—36B型工字钢的抗弯截面系数
—工字钢所受的最大弯矩
则：×1000=94.46MPa&lt; f=215 MPa，满足要求。
其中：
f—Q235钢抗拉、压、弯强度设计值，为215 MPa
8.2工字钢挠度计算
均布荷载下的工字钢的最大挠度在其跨中，计算公式为：

其中：
q-工字钢所受的均布荷载
-工字钢跨度
E-Q235钢弹性模量，为210Gpa
-截面惯性矩
==0.0051m=5.1mm
查《铁路桥梁钢结构设计规范TB10002.2-2005》许用挠度[δ]= /900=10mm，则&lt;[δ]，满足要求。
经计算得知，该工字钢可用于盖梁支撑。</p>