大桥墩柱盖梁抱箍施工方案.docx

大桥墩柱盖梁抱箍施工方案盖梁施工采用在墩柱上设置2cm厚钢抱箍，一个墩柱两个抱箍，高度为50cm，墩柱每侧采用2根36a工字钢作横梁，横梁上面铺设16工字钢作分配梁，分配梁上安放定型钢模板。本图按2.0m柱径计算，1.8m柱径盖梁尺寸比2.0m柱径盖梁小,不作计算,其它受力相同，故只计算2.0m柱径盖梁即可。盖梁混凝土:41.4m3。盖梁特点及模板和支架布置图2 结构计算：36a工字钢，总长L=12m,悬臂L1=2.4m，墩柱净距L2=4.6m2.1盖梁砼重量：q1=41.426=1076.4 kN2.2模板、支架自重1、盖梁两侧各设置一根36a工字钢作为施工主梁，长12mq2=59.9101221000=14.376kN2、主梁上铺设16工字钢作为施工横梁，每根长3.5m，墩柱外侧各设3根，两墩柱之间设置8根，间距为0.72m，共14根。q3=20.5104.8141000=13.776 kN3、 16工字钢上铺设盖梁定型钢模板，荷载按0.75kN/m2计算, 定型钢模板为70m2q4=700.75=52.5 kN2.3、施工人员、机具重量，查路桥施工计算手册荷载按2.5kN/m2q5=（10.984.8）2.5=131.76 kN2.4 查路桥施工计算手册振捣砼产生的荷载为2kN/m2，砼浇筑产生的冲击荷载为2kN/m2q6=（10.984.8）(2+2)=210.816kN荷载分顶系数:静荷载取1.2，动荷载取1.4。合计：(1076.4+14.376+13.776) 1.2+(52.5+131.76+210.816)1.4=1878.99 kN3 横梁、主梁及抱箍验算3.1 横梁验算（单位：kN、m、mPa）横梁受力简图3.1.1 16工字钢截面特性：截面矩W=141cm3, 惯性矩I=1130cm4, 弹性模量E=2.06105N/mm2。面积A=26.1m2作用于横梁上的荷载：q横=1878.99 /(11.42.3) 0.62=44.431 kN/m1） 弯矩图Mmax=21.72 kN.m 2） 剪力图tmax=44.431 kN强度应力：=M/w=21.72103/141=155.1 mPa=215mPa剪应力： = (Q/S）1016.98 mPa=125mPa3） 位移图根据计算，单元（1）及（3）端部位移为：-0.5mm；单元（2）中部的位移最大，为3.8mm2300/400=5.75mm,满足要求。I16工字钢作横梁满足施工要求！3.2 主纵梁计算3.2.1 I36a工字钢截面特性截面矩W=875 cm3, 惯性矩I=157630 cm4, 弹性模量E=2.06105N/mm2，面积A=76.3m2。3.2.2 受力计算1） 主梁受力简图(单片梁)q主=44.4312.3/2=51.096 kN2)弯矩图Mmax=275.918 kN.m强度应力：=M/w=275.918103/(8752)=157.67 mPa=215mPa3)剪力图tmax=204.384 kN剪应力：=(Q/S）) 1013.4 mPa=125mPa4)位移图根据计算：单元（1）及（15）悬臂位移为-5.95mm2400/400=6mm。单元（8）的位移最大为6mm6600/400=16.5mm。满足要求。根据计算，支座反力357.672 kN。因此由上述计算可知：2根12米长I36a工字钢作横梁，满足施工要求！3.3 抱箍验算3.3.1 设计荷载盖梁自重，模板自重（底模自重和侧模自重），I14工字钢分配梁自重，I36b横梁自重，施工人员及机械荷载，振捣冲击荷载。根据计算可得，一个抱箍的受力按：N=G=357.6722715.344kN3.3.2 螺栓抗剪计算抱箍所受的竖向压力由M30的高强螺栓的抗剪力产生，查路桥施工计算手册：M30螺栓的容许抗剪承载力：NL=nP/K式中：P-8.8s M30高强螺栓的预拉力，取250kN；-摩擦系数，取0.30； n-传力接触面数目，取0.85； K-安全系数，取1.7。则：NL=2300.300.85/1.7=34.5 kN得螺栓数目m：mN/NL=715.344/34.5=20.73个，取22个则每个高强螺栓提供的抗剪力：N=N/m=715.344/22=32.52 KNNL=91.9kN故一个抱箍由21个8.8s M30高强螺栓能承担所要求的荷载。3.3.3 钢带与墩柱的摩擦力计算3.3.3.1 钢带对墩柱的压应力1公式BDN kN式中：摩擦系数，取0.30； B钢带宽度，本例取500mm； D墩柱直径，本例2000mm； K荷载安全系数取1.5； N传于牛腿上的上部荷载，本例为715.344kN；c砼墩柱抗压强度容许值，其值不大于0.8Rab，墩柱混凝土设计标号为30号，轴心抗压强度Rab21mpa0.8Rab0.82116.8mPa。代入相关量值得：1KN /(BD)=1.14mPac16.8 mPa3.3.3.2 钢带内应力2力的合成图（见图4）由图4可得： 化简得：21r/t式中：t钢带厚度，本例为20mm； r墩柱半径1000mm。代入相关量值得： 21r/t =1.141000/20=57 mPa140 mPa式中：A3钢轴向应力容许值140 mPa。则：半个钢带所受拉力P：P2A57（20500）/1000=570 kN。一个钢带所受拉力：2P=1140 kN一个高强螺栓设计抗拉力Nt：Nt(Ae1)ftb(706.861)400/1000282.74 kN。11 Nt=11282.743110.1 kN式中：A钢带横截面面积； Ae螺栓有效截面积，取Ae3.1415706.86 mm； ftb8.8级螺栓抗拉强度设计值，为400mPa。11Nt 2P，可以使用。3.3.3.3 半个钢带伸长量257 mPa时，半个钢带伸长量为L L（2/E）r钢带加工长度L（半个）：LrL（12/E）r式中：E钢带的弹性模量，为2.06105 mPa。代入相关值得：L（157/206000）3.1410003139 mm。两半抱箍接头间隙取20mm，则取L3110mm，一侧牛腿腹板处采用11根承压型连接高强度8.8级M30螺栓，分三排布置，螺栓孔直径取32mm。3.3.3.4 抱箍轴向受拉计算砼与钢抱箍之间的摩擦系数取=0.3计算抱箍产生的压力Pb= N/=715.344/0.3=2384.48 kN由高强螺栓承担。则轴心力：N=Pb=2384.48 kN一个抱箍的压力由22个M30高强螺栓的拉力产生，即每个螺栓拉力为：N1=Pb/22=2384.48 /22=108.39 kNP=2500.9=225 kN=N/A= N（1-0.4m/m）/A式中：N-轴心力m-所有螺栓数目，取：22个m-一端螺栓数目，取：11个A-30高强螺栓截面积，A=706.86 mm=N/A= N（1-0.4m/m1）/A=2384.4810(1-0.422/11)/(22706.86)=30.67 mPa=140mPa故高强螺栓抗拉强度满足要求。3.3.3.5 抱箍体的应力计算1）、抱箍壁为受拉产生拉应力拉力：P1=11N1=11108.39=1192.29（kN）抱箍壁采用面板20mm的钢板，抱箍高度为500mm。则半个抱箍壁的纵向截面积：S1=20500=10000(mm2)=P1/S1=1192.29103/（210000）=59.61(mPa)=140mPa抗拉强度满足设计要求。2）、抱箍体剪应力=N/（2S1）=715.3441000/（210000）=35.77 mPa=85mPa抗剪强度满足要求！3.3.3.6 根据第四强度理论W=（2+32）1/2=（59.612+335.772）1/2=85.98mPaW=145mPaW弯曲应力容许值。满足弯曲强度要求。3.3.4 抱箍焊缝设计焊条采用E43型，手工焊，钢材Q235钢，焊缝形式为角焊缝。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，可略去不计。即假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承受全部弯矩M，并将M化成一对水平力HM/h。将G/4等效为剪力V与弯矩M的合成，即：VG/41430.688/4=357.672 kNM=G/4e357.6720.135.767 kNme牛腿受力点至墩外缘的水平距离10cm1）、翼缘焊缝所承受的水平力：HM/h35.767/0.4977.08 kN式中：h牛腿上下翼缘焊缝中线间距离(500-25)=490mm。2）、在水平力H作用下翼缘焊缝强度：HH/（he1Lw1）77.08103/（0.78（4480）7.17 mPa式中：he1焊缝有效宽度，取he10.7hf； hf焊缝焊角尺寸，本例为8mm； Lw1翼缘水平焊缝长度，取480mm3）、在剪力V作用下腹板侧焊缝剪应力为f： fV/（he2Lw2）357.67103/（0.78(4480)）33.27 mPa式中符号同上。he2焊缝有效宽度，取he10.7hf；hf焊缝焊角尺寸，本例为8mm；Lw2翼缘竖直焊缝长度，取500210480mm4）、螺栓压力P由翼焊缝及腹板焊缝共同承担，所以在螺栓压力P作用下pP/（）（2384.48/2）103/（0.78（4480）110.89 mPa。式中符号含义同上。所以：5）、腹板焊缝强度翼翼(2H+2p )1/2=(6.972+92.912 )1/2=93.17 mPafffw1.22160195.2 mPa；6）、腹板焊缝强度腹腹(H/p) 2+2f )1/2=(7.17/110.89) 2+33.272 )1/2=33.27ffw160 mPa；式中：f正面焊角强度增大系数，取f1.22； ffw角焊缝抗拉、压、剪的强度设计值，为160mPa。经过以上计算可知，初拟抱箍尺寸安全可行。3.3.5 螺栓需要的力矩M1)由螺帽压力产生的反力矩M1=1N1L11=0.15钢与钢之间的摩擦系数力臂L1=0.022m 大六角标准螺帽对边宽度M1=0.15108.390.022=0.358 kNm2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10M2=1N1cos10L2+ N1sin10L2力臂L2=0.014m M30螺栓有效直径M2=0.15108.39cos100.013+108.39sin100.013=0.453 kNmM=M1+M2=0.358+0.453=0.811 kNm=81 kgm所以要求螺栓的扭紧力矩M81kgm4 抱箍法施工过程4.1根据盖梁设计标高反算出抱箍钢带下沿在墩柱上的位置，并在其上做好标记，以便抱箍准确就位。4.2将两半抱箍用牛腿处螺栓固定成型，置于墩柱下方地面上。4.3在两牛腿处螺栓之间穿一钢丝绳，用吊车钩住钢丝绳将抱箍吊装就位。吊装时，注意在两牛腿板下方撑一钢筋，以确保抱箍不变形。4.4抱箍按墩柱上标高准确就位后，就要紧固牛腿处螺栓。因为此处螺栓承受力较大，为便于施工，需将扳手把加长，可加焊一根100cm长，28的钢筋，紧固时，由两人踩加长的钢筋，直到踩不动为止，再复核两半抱箍接头间隙是否小于等于3cm（设计要求）直到符合要求为止。4.5把两根45a横梁吊置于墩柱两侧牛腿上，用拉杆在两端将两者拉紧，防止其向两侧倾覆，其上安放木楔、分配梁和盖梁底模。4.6搭设简易脚手架，供施工时工人上下。4.7用水准仪测设盖梁底模标高，如低于设计值，用木楔相应调整底模标高。4.8在本施工方法首先使用时，为确保盖梁混凝土浇注完成后其底模不下沉，即抱箍所受压力达到其设计值，需进行荷载预压试验，可在墩柱根部进行。由前面计算可知，底模以上荷载包括：a、盖梁自重1076.4 kN；b、钢模板自重90.6 kN ；c、施工荷载131.76 kN ；d、2I36a横梁自重14.376kN；e：I14分配梁自重：52.5kN；f：振捣冲击荷载：210.816kN，合计：(1076.4+14.376+13.776)1.2+(52.5+131.76+210.816)1.4=1878.99kN，在底模上堆放重物190t，且使其堆放形式尽量接近施工实际情况。24h后，用水准仪复测底模标高，若下沉量过大，则应继续紧固牛腿螺栓，直到底模下沉5mm则认为可行，记录下螺栓进距（可根据螺距及所拧圈数予以确定）作为参考值，最好固定专人紧固牛腿螺栓，建立其经验值。4.9卸下预压沙袋，将盖梁钢筋吊置于底模上，装好侧模浇注混凝土；4.10拆除底模时，先拆侧模，然后用钢丝绳将横梁工字钢、底模固定于盖梁上，松开抱箍牛腿螺栓，使抱箍沿墩柱滑下，最后卸下横梁和底模。5 施工注意事项5.1 墩柱混凝土强度在养生达到设计强度的75以上后方可进行；5.2在抱箍设计中，焊条采用的是E43型，实际施工中最好采用E50型；5.3在抱箍钢带上可缠绕薄麻袋、土工布或者23mm厚度的橡胶带以增加摩擦系数，也可起到保护墩柱的作用，同时在抱箍顶部使用土工布或者薄膜设置一道混凝土浆液拦截带，防止浆体污染墩身，维护墩身外观质量；5.4抱箍就位后，需注意牛腿与盖梁方向垂直，以利于安放横梁；5.5 焊接操作人员必须具有相应的上岗证，施焊前要做焊接试件，通过力学试验合格后方可正式操作。5.6 盖梁浇筑砼时应采取应对托架跨塌的预防措施，具体采取在墩顶钢筋上焊接钢管横桥向栓一根绳子，施工人员将安全带（绳）拴在绳子上的安全措施。