盖梁模板、支架、抱箍检算知识交流.docx

青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程06标盖梁模板、支架、抱箍检算编制： 刘 志、陈言亮、吴志明 审核： 陈言亮 审批： 孙 捷 中铁城建集团青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程06标项目经理部二一四年6目录一、施工设计说明11、概况12、设计依据13、盖梁抱箍法结构设计1二、盖梁抱箍法施工设计计算4（一）设计检算说明4（二）侧模支撑计算4（三）横向分配梁计算6（四）抱箍上纵向梁计算6（五）抱箍计算8三、盖梁模板计算结论11四、盖梁无支架施工的经济效益及前景11一、施工设计说明1、概况 此工程为青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程王哥庄站至蓝色硅谷站，盖梁高度 2.40m，最大宽度 4.4m 采用钢筋砼结构。盖梁均为单柱式结构，盖梁施工拟采用抱箍法施工。盖梁砼浇筑量大约 88m3。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）汪国荣、朱国梁编著施工计算手册（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（6）青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程施工图设计文件。（7）国家、交通部等有关部委和省交通厅的规范和标准。3、盖梁抱箍法结构设计图1：盖梁正面图2：盖梁支架、模板正、侧面图（1）侧模与端模支撑侧模为大钢模,面模厚度为6mm，肋板厚度为 12mm，横肋采用10#槽钢。在侧模外侧采用间距 0.8m 的双10b#槽钢作对拉槽；在对拉槽上下各设一条 Tr32 的栓杆作拉杆，上下拉杆间间距 1.9m，在对拉槽与模板间用10#槽钢支撑，支撑在横梁上端模为钢模,面模厚度为6mm，肋板厚度 12mm。在端模外侧采用10#槽钢做横肋。（2）底模支撑底模为特制大钢模,面模厚度为6mm，肋板厚度 100mm。在底模下部采用间距 0.8mI10#工字钢作横梁，横梁长4.4m。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。（3）纵梁在立柱上设立抱箍，抱箍两边各设置 1 排 32a 工字钢作为纵梁，在 32a 工字钢上布置 I10 工字钢作为横向分配梁（净距 80cm）。纵梁下为抱箍。（4）抱箍抱箍支撑为上下双抱箍支撑，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 60cm，采用 36 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 5mm 厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。简图如下：荷载组合自重荷载：P自重=3.825=95KN/m2施工荷载：P施=2.5 KN/m2振捣荷载：P振=2.0 KN/m2P=Pii=95*1.2+2.5*1.4+2.0*1.4=120.3KN/m2说明：分项系数取值：分项系数自重荷载取值为 1.2 ，施工荷载取值为 1.4。抱箍上设置双排32a工字钢，双排32a工字钢上的 I10 工字钢做为横向分配梁（净距 80cm）。二、盖梁抱箍法施工设计计算（一）设计检算说明1、设计计算原则（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。2、对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。3、混凝土重量乘以 1.2 倍系数，以做安全储备。4、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对拉槽承受，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：Pm=Kh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。砼浇筑速度 v按0.3m/h，入模温度按 20考虑。则：v/T=0.3/32=0.0090.035 h=0.22+24.9v/T=0.22+24.90.009=0.44mPm= Kh=1.2250.44=13.2kPa图 2-1：侧模支撑计算图式砼振捣对模板产生的侧压力按 4kPa 考虑。则：Pm=13.7+4=17.7kPa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）+Pmh/2=231.2+230.95/2=38.5kN3、拉杆拉力验算拉杆（Tr32 圆钢）间距0.8m，0.8m范围砼浇筑时的侧压力由上、下两根拉杆承受。则有：=（T1+T2）/A=0.8P/2r2=0.830.5/20.000256=15250kPa=15.25MPa=160MPa(满足要求)4、对拉槽抗弯与挠度计算 设竖带两端的拉杆为竖带支点，竖带为简支梁，梁长L=1.8m，砼侧压力按均布荷载q0考虑。竖带10b的弹性模量E=2.1105MPa;惯性矩 Ix=198cm4;抗弯模量Wx=39.7cm3q0=17.70.8=14.16kN/m最大弯矩：Mmax= q0L2/8=14.163.24/8=5.7kNm=Mmax/2Wx=5.7/(239.710-6)=71788.471MPaw=160MPa(满足要求)挠度：fmax=5q0L4/3842EIx=514.1610.5/(38422.1108609.410-8)=0.00075mf=L/400=1.8/400=0.0045m（满足）（三）横向分配梁计算选用 I10 工字钢盖梁底板宽按最大盖梁底板宽度 3.80 米进行计算 工字钢中心间距为 800mm，跨度按 L=2.54m 计算弯应力钢=160MPa弹性模量 E=2.1105MPaI=245cm4W=49cm3盖梁底板宽按最大盖梁底板宽度4.4 米进行计算q=120.30.8=96.24KN/m（四）抱箍上纵向梁计算纵梁选用I32a工字钢力学模型为：盖梁体积估算为88 m3，总重为2332.5KN,分布于减去墩柱承受部分的力，分布于横向工字钢上的线荷载为 93.6KN/mm,所以槽钢梁端支反力为 46.6KN，纵向梁采用32a的工字钢，则作用工字钢的集中荷载为46.6KN，集中荷载作用间距为 80cm。按照上图模型计算出由弯矩引起的应力图为最大应力为 46.6mpa弯应力160mpa按照上图受力模型计算挠度图为：挠度最大处为梁两端，挠度值为：19mm800/400=2mm（五）抱箍计算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60cm，采用18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 5mm 厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用 U 型螺栓连接。1、抱箍受力计算由迈达斯模型得出抱箍所受最大反力为 538KN。（1）螺栓数目计算单个抱箍体需要承受的竖向压力为：538KN 则单个抱箍需要产生的摩擦力为：R= P 抱箍=538kn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=Pn/K式中：P-高强螺栓的预拉力，取225kN;-摩擦系数，取 0.3；n-传力接触面数目，取 1；K-安全系数，取 1.5。则：NL= 2250.31/1.5=45kN螺栓数目m计算：m=N/NL=498.4/4511 个，取计算截面上的螺栓数目 m=18 个。则每条高强螺栓提供的抗剪力： P=N/m=538/18=29.8KNNL=45kN 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，按橡胶与砼之间的摩擦系数取=0.3 计算，抱箍产生的压力 Pb= N/=538kN/0.3=1793.3kN 由高强螺栓承担。则：N=Pb=1793kN抱箍的压力由18条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为 N1=Pb/18=1793kN/18=99.6kNS=225kN=N”/A= N（1-0.4m1/m）/A 式中：N-轴心力m1-所有螺栓数目，取：36 个m-构件与节点板一端连接的高强螺栓数目A-高强螺栓截面积，A=4.52cm2=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=1793(1-0.418/6)/124.52103=66113.5kPa=67MPa=140MPa故高强螺栓满足强度要求。（3）求螺栓需要的力矩 M1）由螺帽压力产生的反力矩 M1=u1N1L1u1=0.15 钢与钢之间的摩擦系数L1=0.015 力臂M1=0.1565.70.015=0.148KN.m2）M2 为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为 10M2=1Ncos10L2+Nsin10L2 式中 L2=0.011 (L2 为力臂)=0.1565.7cos100.011+65.7sin100.011=9.67(KNm)M=M1+M2=0.31+9.67=9.9(KNm) =99.000(kgm)所以要求螺栓的扭紧力矩 M99(kgm)2、抱箍体的应力计算（1）抱箍壁为受拉产生拉应力拉力 P1=6N1=665.7=394.2（KN）抱箍壁采用面板16mm 的钢板，抱箍高度为 0.60m。则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.0160.6=0.0096(m2)=P1/S1=394.2/0.0096=41.06(MPa)=140MPa满足设计要求。（2）抱箍体剪应力=（1/2RA）/（2S1）=（1/2498.4）/（20.0096）=9.75MPa85MPa根据第四强度理论W=（2+32）1/2=（32.85+39.75）1/2=31MPaW=145MPa满足强度要求。三、盖梁模板计算结论本次结构验算中，计算出来的应力和挠度均要大于实际值很多， 则盖梁底板下采用以上的方案进行布置是符合要求和安全的。四、盖梁无支架施工的经济效益及前景1、无需地基加固处理 采用满堂支架施工，盖梁下的原地面要进行处理。采用抱箍法施工，原地基只需适当处理以供脚手架搭设即可，地基不需要加固处理。2、无需搭设承重支架 满堂支架要耗用大量钢管材料搭设承重支架。包箍法是抱箍加工字钢就无需搭设承载钢管支架。3、周转时间快、支模方便 满堂架要从地基加固处理开始，再一层层往上搭设，花费大量的时 间和人力。抱箍施工只需两个工字钢和几个抱箍拆除，施工简便，周转快，并且搬移相比之下也方便许多。4、抱箍法施工的前景 盖梁包箍法无支架施工可操作性强，有很高的安全保证体系，外观 轻巧又便于检查验收，可以较好控制施工安全，支模可以省很多工时， 对地基要求不高，节省支撑钢管，大大降低了成本。抱箍法无支架施 工很少影响道路、河道的交通和通航，有利于快速施工和文明施工， 具有很好的推广应用价值。