盖梁抱箍法施工设计计算书.doc

盖梁抱箍法施工设计计算书
一、设计检算说明
1、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。
(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，无资料可附。
3、对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。
4、本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量.以做安全储备。
5、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、荷载计算(按最大盖梁）
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26kN/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=0.3/20=0。015〈0.035
h=0。22+24。9v/T=0.22+24。9×0。015=0。6m
Pm= Kγh=1。2×26×0.6=19kPa
砼振捣对模板产生的侧压力按4kPa考虑。
则:Pm=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=Pm×(H—h)+Pm×h/2=23×2+23×0。6/2=53。9kN
2、拉杆拉力验算
拉杆(φ20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=（T1+T2）/A=1。2P/2πr2
=1。2×53.9/(2π×0.012）=102993kPa=103MPa<[σ］=160MPa(可）
3、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=2.2m,砼侧压力按均布荷载q0考虑。
竖带［14b的弹性模量E=2。1×105MPa;惯性矩Ix=609.4cm4;抗弯模量Wx=87.1cm3
q0=23×1。2=27。6kN/m
最大弯矩：Mmax= q0l02/8=27.6×2.72/8=25kN·m
σ= Mmax/2Wx=25/（2×87.1×10-6）
=143513≈144MPa〈［σw］=160MPa(可）
挠度:fmax= 5q0l04/384×2×EIx=5×27.6×2.74/(384×2×2.1×108×609.4×10—8)=0。0075m≈[f］=l0/400=2。0/400=0.005m
4、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124个，特制钢支架6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:G1=216.7m3×26kN/m3=5634.2kN
（2）模板自重：G2=520kN （根据模板设计资料）
(3）侧模支撑自重：G3=96×0。168×2.9+10=57kN
(4）三角支架自重:G4=8×2=16kN
（4)施工荷载与其它荷载：G5=20kN
横梁上的总荷载：GH=G1+G2+G3+G4+G5=5634.2+520+57+16+20=6237.2kN
qH=4431/26。4=126.8kN/m
横梁采用0。4m的工字钢，则作用在单根横梁上的荷载GH’=126。8×0.4=50。7kN
作用在横梁上的均布荷载为：
qH’= GH’/lH=50。7/2。2=23kN/m(式中：lH为横梁受荷段长度，为2.4m）
2、横梁抗弯与挠度验算
横梁的弹性模量E=2.1×105MPa；惯性矩I=1127cm4;抗弯模量Wx=140.9cm3
最大弯矩：Mmax= qH’lH 2/8=28×2.42/8=20kN·m
σ= Mmax/Wx=20/（140.9×10-6）
=141945≈142MPa<［σw]=160MPa (可)
最大挠度：fmax= 5 qH’lH 4/384×EI=5×28×2。44/（384×2.1×108×1127×10-8)=0.0051m<[f］=l0/400=2。2/400=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=5634。2+520+57+16+20+64+237=6538kN
纵梁所承受的荷载假定为均布荷载q：
q= GZ/L=6538/49.26=133kN/m
2、结构力学计算
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RC：
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：∑fc=0

(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

=-648q/EI （↓）
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
MB=8。82q=8.82×133=1173kN·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=3510 kN·m（上下加强型的贝雷梁的允许变矩应大于此计算值)
故：MB=1173kN·m＜[M]=3510 kN·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=2.1×105MPa
惯性矩：I=Ah×h/2=(25。48×2×4）×150×150/2=2293200cm4(因无相关资料可查，进行推算得出）
（2）最大挠度发生在盖梁最大横向跨中部位
fmax=648q/EI=648×133/（2。1×108×2293200×10-8）=0。018m
[f］=L/2/400=20.82/2/400=0.026m
由于fmax〈[f］，计算挠度能满足要求。
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］×133/2=1672kN
RC=8。31q=8。31×133=1105kN
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=1242kN
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。7。
则：[NL］= 225×0。3×1/1.7=39。7kN
螺栓数目m计算：
m=N’/［NL］=1242/39。7=31。3≈32个，取计算截面上的螺栓数目m=32个。
则每条高强螺栓提供的抗剪力:
P′=N/44=1242/32=38.8KN≈［NL］=38.7kN
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=1242kN/0。3=4140kN由高强螺栓承担.
则:N'=Pb=4140kN
抱箍的压力由32条M24的高强螺栓的拉力产生.即每条螺栓拉力为
N1=Pb/44=4140kN /42=130kN<[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：66个
A——-高强螺栓截面积，A=4。52cm2
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×L1
u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数
L1=0。015力臂
M1=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°×L2
［式中L2=0.011 (L2为力臂）］
=0。15×133×cos10°×0。011+133×sin10°×0。011
=0.470(KN·m）
M=M1+M2=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:S1=0.016×1。734=0.027744（m2）
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=（1/2RA）/（2S1)
=（1/2×1672）/(2×0。027744）
=15MPa<[τ]=85MPa
根据第四强度理论
σW=（σ2+3τ2）1/2=（100。672+3×152)1/2
=104MPa<［σW]=145MPa
满足强度要求.