桥梁抱箍设计方案及计算书.doc

抱 箍 设 计 方 案

一、工程概况：
根据我标段桥梁施工所处山区地形环境较为复杂多变，盖梁施工中采用抱箍法。盖梁结构承重由墩柱与抱箍间摩擦力提供支承反力，是重要的支承受力结构。在此对抱箍受力情况进行演算，以拟定结构能否保持安全稳定。
二、设计方案；
1、原理：
抱箍法其原理是在墩柱上的适当部位安装抱箍并使之与墩柱夹紧，临时设施及盖梁重量支承的抱箍上，运用抱箍与墩柱间的磨擦力传至墩柱。
“抱箍法”的关键是要保证“抱箍”与墩柱间有足够的磨擦力，以安全地传递荷载。
2、结构形式
“抱箍”的结构形式涉及箍身的结构形式和连接板上螺栓的排列。
2.1、箍身的结构形式
“抱箍”安装在墩柱上时必须与墩柱密贴，由于墩柱截面不能经销对圆，各墩柱的不圆度是不同的，即使同一墩柱的不同截面其不圆度也不同。因此，为适应各种不圆度的墩身，“抱箍”的箍身宜采用不设环间加劲的柔性箍身，即用不设加劲板的钢板作箍身。这样，在施加预拉力时，由于箍身是柔性的，容易与墩柱密贴。
2.2连接板上螺栓的排列
“抱箍”上的连接螺栓，预拉力必须可以保证“抱箍”与墩柱间的磨擦力能可靠地传递荷载。因此，要有足够数量的螺栓来保证预拉力。假如单从连接板和箍身的受力来考虑，连接板上的螺栓在竖向最佳布置成一排，便这样一来，箍身高度势必较大。特别是盖梁荷载很大时，需要的螺栓较多，“抱箍”的高度将很大，将加大“抱箍”的投入，且过高的“抱箍”也会给施工带来不便。因此，只要采用厚度足够的连接板并为其设立必要的加劲板，一般均将连接板上的螺栓在竖向布置成两排。这样做在技术上是可行的。
2.3连接螺栓数量的计算
“抱箍”与墩柱间的最大静磨擦力等于正压力与磨擦系数的乘积，即F=f×N
式中：F——“抱箍”与墩柱间的最大静磨擦力
N——“抱箍”与墩柱间的正压力
F——“抱箍”与墩柱间静磨擦系数
而正压力N是由螺栓的预紧力产生的，根据“抱箍”的结构形式，假定每排螺栓个数为n，则螺栓总数为4n，若每个螺栓预紧力为F1，则“抱箍”与墩柱间的总正压力N=4×n×F1。
对于“抱箍”这样的结构，为减少螺栓个数，可采用材质为45号钢，直径30mm的大直径螺栓或M27高强度螺栓。每个螺栓的允许拉力[F]=A×[G]
式中：As——螺栓的横截面积 As=πd2/4
[G]——钢板允许应力。对于45号钢，[G]=2023Kg/cm2
于是，[F]=[G]πd2/4=2.0×3.14×32/4=14.13t
取F1=14t
钢材与混凝土间的摩擦系数约为0.3～0.4，取f=0.3
于是”抱箍”与墩柱间的最大静摩擦力为
F=f×N=f×8×N×F1
=0.3×8×n×14=33.6n
若临时设施及盖梁重量为G,则每个”抱箍”承受的荷载为Q=G/2。
取安全系数为λ=2 则有Q=F/λ
(2个墩柱） 即G/2=33.6n/2 n=0.03G 故可取n=Num(0.03G+1)
Num( )涵数是取整涵数
三、应用计算：
（一）1.2m直径墩柱抱箍计算
①（左线1、2号墩）墩间距为6.7m
C30砼重量：13.69×2.5=34.23t(取砼密度为2.5t/m3)
钢筋重量:1.83t
合计重量:361.06t
②支撑选择
M=1/8*ql2=1/8*2.7*6.72=15.61KN.m3
W=M/f=7.3*10-5m3=73cm3(其中fmax=215Mp)
查表可知横梁支撑选用36b型工字钢
盖梁长为12.5m 故取工字钢长为15m
∴工字钢重：65.66×15×2=1969.8=2t
横板、支架及各种施工荷载按10t计
每个抱箍重0.5t 两个共计重1t
故总压力为G=71.1t
∴螺栓数量:NI=Num（0.03×71.1+1）=3个
③43墩(3个墩柱)墩柱间距5.75m
砼重量:26.3×2.5=65.75t 钢筋重:2.6t
支撑选择:

跨内最大弯距：M=0.07*ql2=0.07*2.7*5.752=6.2Kn.m3
横梁支撑选用36b型工字钢，盖梁长16.318m，故取用20m长工字钢。
工字钢重：65.66×20×2=2.63t
模板支架及各种施工荷载按11t计算
抱箍重0.5T,共计重1.5t
故施工总重量为83t
∴螺栓个数为n=Num(0.02×82+1)2个
(二)1.3m抱箍设计计算
①(4～17号墩,24～27号墩)墩柱为2个, 墩间距为6.8m
砼重:55.75t 钢筋重:2.33t 共计:58.1t
(19、22、39墩)墩间距为77.5m
砼重:75.75t 钢筋重:3.45t 共计:79.2t
(18、23、38墩)墩间距：6.8m
砼重:75.25t 钢筋重:3.6t 共计:79.4t
∴取79.4t
支撑选择 墩间距按7.5m计算

M=1/8*ql2=1/8*2.7*7.52=18.89KN•m3
W=M/f=8.8*10-5m3=88cm3(其中fmax=215Mp)
选用36b型工字钢，盖梁长为13.792m, 选用16m长
工字钢重:65.66×16×2≈2t
考虑模板、支架及施工中的各种荷载共计10t
两个抱箍重1t
共计：92.5t
螺栓个数n=Num(0.03×92.5+1)=3个
②(40、41)墩 3个墩柱
砼重:87.75t 钢筋重:3.2t 合计:91t
42墩
砼重:35.1×2.5=87.75t 钢筋重:3.35t 合计:91.1t
∴取91.1t
支撑选用36b型工字钢
因盖梁长为16.318m故选用20m长工字钢
考虑模板支撑、各种施工荷载共计11t
抱箍重1.5t
∴总共计106.23t
∴螺栓个数:n=Num(0.02×106.23+1)=3个
(三)1.8m抱箍(20、21墩)
砼重：220.3t 钢筋重:3.52t 共计:97.82t
支撑选择
跨内最大弯距：M=0.07*ql2=0.07*2.7*7.52=10..63Kn.m3
选用36b型工字钢,盖梁长为16.318m选用工字钢长为20m
考虑模板支架、各种施工荷载共计12t 抱箍重：1.5t
∴总计:233.8t
Num=(0.02×233.8+1)=5个
∴综合各方面考虑:
1.1m、1.3m、抱箍设4排螺栓，每排4个, 抱箍高度为60cm, 1.8m抱箍设4排螺栓,每排5个，抱箍高度为60cm。
螺栓采用M45钢30mm,箍身采用10mm钢板，连接板采用30mm厚钢板。
盖梁抱箍法无支架施工
一、    前言
    桥梁无支架施工在当前工程建设中越来越显示其优越性。抱箍法是无支架施工的一种新方法。其中我标段盖梁施工中应用了抱箍法无支架施工工艺，取得了良好效果。
二、    抱箍法
抱箍法力学原理：是运用在墩柱上的适当部位安装抱箍并使之与墩柱夹紧产生的最大静摩擦力，来克服临时设施及盖梁的重量。
2.1 抱箍的结构形式
  抱箍的结构形式涉及箍身的结构形式和连接板上螺栓的排列。
a箍身的结构形式
      抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴。由于墩柱截面不也许绝对圆，各墩柱的不圆度是不同的，即使同一墩柱的不同截面其不圆度也千差万别。因此，为适应各种不圆度的墩身，抱箍的箍身宜采用不设环向加劲的柔性箍身，即用不设加劲板的钢板作箍身。这样，在施加预拉力时，由于箍身是柔性的，容易与墩柱密贴。在施工当中，为保证密贴的效果更加明显，一般在抱箍与柱子之间垫以土工布。
b连接板上螺栓的排列
      抱箍上的连接螺栓，其预拉力必须可以保证抱箍与墩柱间的摩擦力能可靠地传递荷载。因此，要有足够数量的螺栓来保证预拉力。假如单从连接板和箍身的受力来考虑，连接板上的螺栓在竖向上最佳布置成一排。但这样一来，箍身高度势必较大。特别是盖梁荷载很大时，需要的螺栓较多，抱箍的高度将很大，将加大抱箍的投入，且过高的抱箍也会给施工带来不便。因此，只要采用厚度足够的连接板并为其设立必要的加劲板，一般均将连接板上的螺栓在竖向上布置成两排。这样做在技术上是可行的，实践也证明是成功的。
2.2连接螺栓数量的计算
      抱箍与墩柱间的最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数的乘积，即F=f×N
式中　F－抱箍与墩柱间的最大静摩擦力；
　　　N－抱箍与墩柱间的正压力；
　　　f－抱箍与墩柱间的静摩擦系数。
而正压力N与螺栓的预紧力是对平衡力，根据抱箍的结构形式，假定每排螺栓个数为n，则螺栓总数为4 n，若每个螺栓预紧力为F1，则抱箍与墩柱间的总正压力为N＝4×n×F1。
对于抱箍这样的结构，为减少螺栓个数，一般均采用材质45号钢的M30大直径螺栓。每个螺栓的允许拉力为[F]＝As×[σ]
式中As　—螺栓的横截面积，As＝πr2
[σ]—钢材允许应力。对于45号钢，[σ]＝2023kg/cm2。
于是，[F]＝[σ]πr2＝2.0×3.14×8=14.13 t；取F1＝14 t
钢材与混凝土间的摩擦系数为0.3～0.4，取f＝0.3
抱箍与墩柱间的最大静摩擦力为F＝f×N＝f×4×n×F1＝0.3×4×n×14=16.8n
若临时设施及盖梁重量为G，则每个抱箍承受的荷载为Q＝G／2。
取安全系数为λ=1.3，则有Q＝F／λ即G／2＝16.8n/1.3；n=0.15×G
故可取n为整数。
可见，抱箍法从理论上是完全可行的。
三、抱箍的受力验算
  以盖梁为例进行受力验算。
1.荷载集度q的拟定
普通砼重力密度取25KN/m3,东潦河大桥盖梁砼体积为29.7m3，则砼总重力为742.5KN，盖梁长l为13.5m，宽1.7m，两条“工”字钢共同承受荷载，对其中一条“工”字钢进行验算即可，按常规取1.2的安全系数。
因此荷载集度为：q=1.2g/l/2，经计算得33KN/m
2.应力验算
  拟取i40a工字钢，则E=2.1×105Mpa, Ix=21714cm4，w=1085.7cm3，施工过程中最不利荷载时假设: 以普通盖梁立柱形式为例，立柱间距为6.6m；
（1）“工”字钢应力验算σ= M/w ≤[σ]
式中：
    M─受力弯矩，取最大弯矩Mmax
w─截面抵抗矩
    [σ]─允许应力，查规范得210Mpa
经计算得Mmax=179.7 KNm
σ=165.5Mpa≤[σ]=210Mpa 满足规定
（ 2）挠度验算
  施工过程中，挠度最大会发生跨中。
fmax= 5ql4/384EI ≤[f]........................公式iii
式中：q─均布荷载
      l─计算跨径
      E─弹性模量
      I─惯性矩
      [f] ─允许挠度，查规范得:
经计算得fmax=17.88mm，[f]= 33mm 满足规定.