桥梁盖梁抱箍法的施工及计算修改.doc

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盖梁抱箍法施工及计算
一、施工设计说明
1、 工程简介
延延高速公路前张罗村2号大桥23、24双柱盖梁。墩柱为两柱式结构，墩柱上方为盖梁，如图1所示。本图尺寸为其中一种形式，该盖梁设计砼92.66立方米，计算以该图尺寸为依据，其他尺寸形式盖梁施工以该计算结果相应调整。

图1 盖梁正面图（单位：m）
2、设计依据
（1）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）
（2）路桥施工计算手册
（3）其他相关资料及本单位以往施工经验。
二、盖梁抱箍法结构设计
1、盖梁模板底模支撑
在盖梁底模下部采用间距1m工14型钢作横梁，横梁长3.7m。横梁底下设纵梁。
2、纵梁
在横梁底部采用并排双56b型工字钢；两排工字钢（标准工字钢规格：56cm×12000cm，）连接形成纵梁，长25m，两排工字钢位于墩柱两侧，中心间距236.6cm。纵、横梁之间采用焊接连接；纵梁下为抱箍。
3、抱箍
抱箍采用双抱箍，增加墩柱与抱箍间的摩擦力，抱箍采用两块半圆弧型钢板（板厚t=15mm）制成， M24的高强螺栓连接，抱箍高75cm，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2～3mm厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采焊接连接。
5、防护栏杆与工作平台
(1)栏杆采用φ50的钢管搭设，在横梁上每隔2米设一道1.2m高的钢管立柱，竖向间隔0.5m设一道钢管横杆，钢管之间采用扣件连接。立柱与横梁的连接采用在横梁上设0.2m高的支座。钢管与支座之间采用销连接。
(2)工作平台设在横梁悬出端，在横梁上铺设5cm厚的木板，木板与横梁之间采用铁丝绑扎牢靠。
三、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。
（4）尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法。
2、对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。
3、本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。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。
三、荷载计算
荷载分析：
1．盖梁砼自重：G=92.66m3×25KN/m3=2316.5KN

2. 钢模板自重：200KN
3．I14工字钢：盖梁宽度为24.7m，加上两侧作业平台宽度各1m，则横向长度为26.7m，共计I14工字钢：26.7m÷1m=27根。
I14工字钢：27根×3.7m/根×16.89kg/m×9.8N/kg÷1000 =16.54KN
4．I56b工字钢重量：
工字钢采用I56b普通热轧工字钢，标准每m重：115.108㎏/m，每盖梁采用2根26.7m。
则工字钢总重为：2×26.7×115.108×9.8N/kg≈60238.3N=60.24KN
5．抱箍重量：
依据模板厂家设计图纸，单个抱箍重量为400kg，
则抱箍重量为：4×400×9.8N/kg≈15680N=15.68KN
荷载分项系数取1.2。
6.施工荷载与其它荷载：21kN
四、荷载计算组合
1、计算I45b工字钢受力分析时，则按照工字钢上均布荷载进行计算(因盖梁受力范围为24.7m,均布荷载只计算24.7m)，荷载组合为：
即：q＝(（2316.5+200+16.54）×1.2+0.8×1.4+0.25×1.4) ÷2÷24.7
＝61.56kN/m
2、计算抱箍受力时，按照抱箍面与混凝土面的摩擦力以抵抗抱箍以上所有集中荷载为标准，
即：Q单=(（2316.5+200+16.54+60.24）×1.2+0.8×1.4+0.25×1.4) ÷2
=1556.7kN

（二）、横梁计算
采用间距1m工14型钢作横梁，横梁长3.2m。共设横梁24根，总重约15kN。
1、荷载计算
（1）盖梁砼自重：G1=92.66m3×25kN/m3=2316.5kN
（2）模板自重：G2=200kN
（3）施工荷载与其它荷载：G3=21kN
横梁上的总荷载：G=G1+G2+G3 =2537.5kN
q1=1008.8/24=105.72kN/m
横梁采用1m间距的工字钢，则作用在单根横梁上的荷载G’=105.72×1=105.72kN
作用在横梁上的均布荷载为：
q2= =105.72/1.85=57.2kN/m
2、力学模型
如图所示。

图2 横梁计算模型
3、横梁抗弯与挠度验算
横梁的弹性模量E=2.1×105MPa;惯性矩I=712cm4;抗弯模量Wx=102cm3
为了简化计算，忽略两端0.25m悬挑部分的影响。最大弯矩：Mmax= =34.5×1.22/8=6.24kN·m
σ= Mmax/Wx=6.24/(102×10-6)
=61176.5kpa≈61.2MPa<[σw]=158MPa
满足要求。
最大挠度：fmax= 5 q2lH 4/384×EI=5×34500×1.24/(384×2.1×1011×712×10-8)=0.0006m<[f] =1.2/400=0.003m
满足要求。

（三）、纵梁计算
纵梁采用单层2排贝雷片（标准贝雷片规格：3000cm×1500cm）连接形成纵梁，长18m。
1、荷载计算
（1）横梁自重：G4=11kN
（2）贝雷梁自重：G5=270×12×9.8=31752N≈31.8KN
纵梁上的总荷载：
GZ=G1+G2+G3+G4+G5=1051.6kN
纵梁所承受的荷载假定为均布荷载，单排贝雷片所承受的均布荷载q3：
q3= GZ/2L=1051.6/（2×17.2）≈30.6kN/m
2、力学计算模型
建立力学模型如图2-3所示。
图3 纵梁计算模型图
3、结构力学计算
（1）计算支座反力Rc：
Rc=30.6×17.2/2=263.2KN
最大剪力Fs=Rc-4.1×30.6=137.7KN
（2）求最大弯矩：
根据叠加法求最大弯矩。

图4 纵梁计算单元一

跨中最大弯矩Mmax1=92q3/8=309.8KN/m

图5 纵梁计算单元二

梁端最大弯矩Mmax2=4.12q3/2=257.2KN/m
叠加后得弯矩图：

图6 纵梁弯矩图

所以纵梁最大弯矩Mmax产生在支座处，Mmax= Mmax2=257.2KN.m，远小于贝雷桁片的允许弯矩[M0]=975kN·m。
（3）求最大挠度：
贝雷片刚度参数弹性模量：E=2.1×105MPa，惯性矩：I=250500cm4。
易知纵梁最大挠度发生在跨中或者梁端。
纵梁端挠度fc1=qal3/(24EI)(6a2/l2+3a3/l3-1)=30600×4.1×93/(24×2.1×1011×250500×10-8)(6×4.12/92+3×4.13/93-1) ≈0.004m
跨中挠度fc1=ql4/(384EI)(5-24a2/l2)= 30600×94/(384×2.1×1011×250500×10-8)(5-24×4.12/92) ≈0.2×10-4m
所以最大挠度发生在纵梁两端为fc1=0.004m
fc1<[f]=a/400=4.1/400=0.0103m,满足要求。

（四）、抱箍计算
1、荷载计算
每个盖梁按墩柱设两个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：
支座反力Rc= 263.2kN,每个抱箍承受的竖向荷载N=2Rc=526.4kN,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=526.4kN
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]=526.4/39.7=13.3≈14个，取计算截面上的螺栓数目m=14个。
则每条高强螺栓提供的抗剪力：
P′=N/14=526.4/14=37.6KN<[NL]=39.7kN
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=526.4kN/0.3=1754.7kN由高强螺栓承担。
则：N1=Pb=1754.7kN
抱箍的压力由14条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为
N2=Pb/14=1754.7kN /14=125.3kN<[S]=225kN
σ=N1’/A= N1（1-0.4m1/m）/A
式中：N2---轴心力
m1---所有螺栓数目，取：14个
A---高强螺栓截面积，A=4.52cm2
σ=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=1754.7×(1-0.4×14/7)/14×4.52×10-4
=55458kPa=55.5MPa＜[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=u1N2×L1
u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数
L1=0.015力臂
M1=0.15×125.3×0.015=0.282KN.m
2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°
M2=μ1×N2cos10°×L2+N2sin10°×L2
[式中L2=0.011
(L2为力臂)]
=0.15×125.3×cos10°×0.011+125.3×sin10°×0.011
=0.443(KN·m)
M=M1+M2=0.282+0.443=0.725(KN·m)
所以要求螺栓的扭紧力矩M≥0.725(KN·m)
3、抱箍体的应力计算：
（1）、抱箍壁受拉产生拉应力
拉力P1=7N2=877.1（KN）
抱箍壁采用面板δ10mm的钢板，抱箍高度为0.7m。
则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.01×0.7=0.007 (m2)
σ=P1/S1=877100/0.007=125.3×106(Pa)=125.3(MPa)＜[σ]=158MPa
满足要求。
（2）、抱箍体剪应力
τ=（1/2N）/（2S1）
=（1/2×526400）/（2×0.007）
=18.8×106(Pa)=18.8MPa<[τ]=98MPa
根据第四强度理论
σW=（σ2+3τ2）1/2=（125.22+3×18.82）1/2
=129.2MPa<[σ]=158MPa
满足强度要求。

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