三柱盖梁抱箍法模板及支撑标准体系设计计算报告书.docx

盖梁模板及支撑体系设计计算书（一）、盖梁工程概况本工程全线共七座桥梁，盖梁共40个，均为三柱式墩结构。各部分尺寸各桥相同，分别为：长15.2m，宽1.6m，高1.4m，混凝土33.2m。柱间距5.5m，两侧悬臂1.5m。计划防震挡块同盖梁一起浇筑。图所表示：（二）、盖梁抱箍施工法结构设计1、侧模设计侧模为专用大钢模，面板采取=6mmQ235钢板，肋板高度100mm。其中纵肋（横桥向）、竖肋均采取10槽钢，边肋为=12mmQ235钢板和背肋连接。整座盖梁侧模每侧设置16道拉杆梁，上下各有一道拉杆确保侧模稳定性。2、底模设计底模模为专用大钢模，面板=6mm，肋板高度100mm。其中纵肋（横桥向）、横肋（顺桥向）均采取10槽钢，边肋在底部关键受力区采取等边角钢L10010，其它部分为=12mmQ235钢板和背肋连接。3、横梁（顺桥向）采取10槽钢立放，优先部署底模接缝处及微弱处，然后再加密部署。最大间距50cm。4、主支撑梁（纵梁）主梁采取28b工字钢，长度16m，安装在三个抱箍之上，承受盖梁施工全部荷载。5、抱箍抱箍由两块半圆形高度为50cm钢板（=10mm）制作而成。两片抱箍间采取M20高强螺栓连接，每侧16颗，累计32颗。和混凝土接触面贴合一层23mm厚度橡胶垫。紧固高强螺栓使抱箍产生对墩柱混凝土面侧压力产生摩擦力，为主梁提供足够支座反力。6、防护栏杆和工作平台（1）在横梁上每隔3条横梁焊接一根竖向钢筋，长度50cm。当横梁安装完成时，将长度1.2m钢管（501.5），再沿纵向安装栏杆。钢管间连接采取扣件连接。（2）在横梁悬臂端放置竹胶板或竹踏板，方便作业人员走行。（三）、盖梁抱箍法施工设计图图01 桥墩盖梁模板支撑体系设计图图02 盖梁模板设计图（一）图03 盖梁模板设计图（二）（含抱箍设计图）（四）、关键材料数量汇总表表 1 盖梁施工支撑体系材料统计表部位序号名称单位数量重量(kg)总重量(kg)备注盖梁模板1C1侧模块4936.2 3744.8 2C2侧模块2324.2 648.4 3C3侧模块2328.5 657.0 4D1底模块2339.2 678.4 5D2底模块4256.8 1027.2 6D3底模块1368.4 368.4 7D4底模块1371.1 371.1 8D5底模块1448.0 896.0 9K1侧模块1104.7 104.7 10K2侧模块1106.4 106.4 11拉杆梁组3234.8 1113.6 12拉杆根325.4 172.8 13支架套277.2 308.8 14模板螺栓个22836.0 36.0 15防护栏套1111.4 111.4 模板重量小计10345.0 支撑部件18纵梁根67.0 42.0安装在柱边17横梁根2030.0 720.016主梁根2766.4 1532.815抱箍套3165.0 495.0含螺栓整套盖梁模板及支撑体系重量累计：13134.8 （五）、设计简算说明1、设计计算标准（1）、满足结构受力安全性。（2）、在满足结构受力安全情况下考虑挠度变形控制及挠度调整。（3）、采取比较符合实际力学模型和实际施工荷载。（4）、尽可能采取已经有构件和已经使用过支撑方法。2、注意事项（1）、盖梁悬臂端为变截面，荷载分布不规则，但荷载肯定比跨中段小，未简化计算采取和跨中段相同均布荷载。（2）、抱箍在使用前必需进行压力试验，沉降及变形满足要求后方可使用。（3）、第一个盖梁浇筑时使用水准仪进行主梁挠度观察，安全监控同时验证计算结果。（4）、因为桥梁墩柱嵌入到模板内，故风荷载不予考虑。（六）、常数及各部件参数1、计算常量（1）、重力加速度：g=9.81m/s2=9.81N/kg（2）、钢筋混凝土容重：=26KN/m32、重力荷载支撑体系中各构件质量取自前文盖梁施工支撑体系材料统计表。（1）、盖梁钢筋混凝土自重：G1=33.2=863.2KN（2）、整套钢模板自重：G2=10345g/1000=101.5KN（3）、横梁自重：G3=(42+720)g/1000=7.5KN（4）、主梁（横桥向）自重：G4=1532.8g/1000=15.0KN（5）、单个抱箍自重：G5=495g/1000=4.9KN（6）、施工荷载：Gp=(604+252+150)g/1000=4.3KN说明：施工荷载假设浇筑时有工人及管理人员4名，60Kg/人；振动棒2台，25Kg/台；其它设备150Kg。3、钢材力学参数型钢、拉杆（圆钢）、钢板弹性模量：E=2.1105MPa=2.1109KN/m2型钢截面力学参数详见以下图表。图 1 型钢截面图表 2 型钢参数表型 号截面面积(cm2)理论重量(kg/m)x-x轴y-y轴y-y1轴Z0IxWxixIx/SxIyWyIyIy1cm4cm3cmcmcm4cm3cm(cm4)(cm)28b工字钢6147.9748153411.12436458.72.4410#槽钢12.7410 19839.73.9425.67.81.4254.91.52注:数据取自国家标准规范热轧型钢(GB/T 706-)（七）、侧模支撑计算1、力学模型假定混凝土浇筑时侧压力由拉杆和拉杆梁承受，以下受力图：2、荷载计算振捣棒产生压力取Pz=4KPa混凝土浇筑时侧压力：Pm=kh+Pzk为外加剂影响系数，夏季施工为预防坍落度损失，可能混凝土流动性较强，取1.3；h为混凝土有效压头高度(m)，依据总体施工计划，盖梁施工将在6、7、8月份，依据气象资料，入模温度T取30；浇筑速度v取0.45m/h。v/T=0.45/30=0.0150.035h=0.22+24.9v/T=0.6mPm=kh+PZ=1.3260.6+4=24.3KPa延盖梁每延米上产生侧压力按最不利原因考虑，即混凝土刚浇筑完成时：P=PmH-h2=231.4-0.62=25.3KN3、拉杆受力计算拉杆拟采取20mm圆钢，许可抗拉应力取140MPa，拉杆端焊接4.4级M22螺栓，抗拉强度400MPa，取最小值，即拉杆许可拉应力=140MPa。依据模板设计图得悉，拉杆梁最大纵向间距为1.2m，计算拉杆拉应力为：=T1+T2A=1.2P2r2=1.225.323.1420.012=48313KPa=140MPa结论：拉杆强度满足要求！4、拉杆梁受力计算拉杆梁为2根10槽钢连接（y轴向受力）制成，由上图可知T1、T2为拉杆梁支点即支座反力，拉杆梁为简支梁，按模板设计图考虑模板肋宽及拉杆安装位置，取梁长l=1.7m。砼侧压力按均布荷载考虑：q0=1.2P/H=1.225.3/1.4=21.7KN/m单根10承受荷载为：q=q0/2=10.9KN/m最大弯矩：Mmax=ql28=10.91.728=3.94KNm弯曲应力：=MmaxWx=3.94KNm39.7cm3=99.24MPaw=160MPa挠度值：fmax=5ql4384EIx=510.91.743842.110919810-8=2.8510-4mfmax=0.29mmf=l400=4.25mm结论：拉杆梁满足要求！5、纵肋（横桥向）受力计算：侧模纵肋为单根10槽钢（y轴向受力），上下间距0.3m，可按简支梁计算，梁长l同拉杆梁间距1.2m，拉杆梁为支点。纵肋荷载q计算按最不利点，即最底部纵肋做受力计算，安全系数k=1.2：q=kPm1.20.3/1.2=8.75KN/m最大弯矩：Mmax=ql28=8.751.228=1.575KNm结论：由此可见纵肋最大弯矩远小于拉杆梁内单根槽钢，材料相同、截面相同，弯曲强度及挠度不做计算即可知其满足要求。（八）、底模及横梁计算1、底模纵肋计算底模纵肋直接架在横梁之上(y轴方向受力)，横向间距最大0.4m。可按简支梁计算，梁长取横梁最大间距，即l=0.8m。（1）、荷载计算：荷载来自纵肋上方混凝土重力和混凝土振捣产生荷载4KPa，安全系数k=1.2：q=k0.40.81.4+40.40.8/l=19.4KN/m最大弯矩：Mmax=ql28=19.40.828=1.552KNm结论：由此可见底模纵肋最大弯矩小于拉杆梁内单根槽钢，材料相同、截面相同，弯曲强度及挠度不做计算即可知其满足要求。（上方混凝土高度大于1m时可不计振捣荷载）2、横梁计算横梁也为10槽钢，延y轴方向受力，部署最大间距0.5m。横梁承受0.5m范围内盖梁砼自重、模板自重、施工荷载。假设主梁工字钢在贴近墩柱位置安装，则受力模型以下：荷载计算：最大间距处于D1底模和两块C1侧模下方，由模板图纸及工程量统计得悉：单块C1底模为5.51.5m，重量936.2kg，附带6根拉杆梁重量34.1kg；单块D1底模重量339.2kg，纵向长度2.3m。故横梁承受模板重力为Gk=g936.2+34.12/5.5+339.2/2.310-30.5=2.454KN横梁承受混凝土重力荷载为：施工振捣荷载取4KPaGm=1.61.4+41.60.5=36.33KN均布荷载：安全系数k=1.2q=kGk+Gm2a+l=1.22.454+36.3320.244+1.324=25.68KN/m弯矩计算：Mmax=ql281-4a2l2=25.681.324281-40.24421.3242=4.86KNm弯曲应力：=MmaxWx=4.86KNm39.7cm3=122.4MPaw=160MPa最大挠度值：fmax=ql4384EIx5-24a2l2=25.681.32443842.110919810-85-240.24421.3242fmax=0.2mmf=1324400=3.3mm结论：横梁满足要求。（九）、主梁计算主梁采取28b工字钢，长度l=16m，共两根，架设在抱箍平台之上，横梁分布在15.5m范围内，是整个盖梁模板支撑体系关键受力构件。1、荷载计算前文已对荷载进行计算，主梁承受荷载为盖梁混凝土及模板、横梁重力和施工过程中人员及机械重力荷载，平均分配至两根主梁。安全系数k=1.2G=G1+G2+G3+G4+Gp=863.2+101.5+7.5+15+4.3=991.5KNq=G2l=991.5215.5=32KN/m2、受力模型建立力学模型图：由受力图得悉，此结构体系属一次超静定结构，用位移法进行解算。3、结构力学计算(1)、计算支座反力Rc：第一步：解除C点约束，分别计算悬臂端荷载和梁中段均布荷载情况下弯矩和挠度。Mmax=-qa22=-2.53q C点位移量：fC=-qa22l216EI ()D、E点位移量：fD=fE=qa32l+5ql28EI2+a2l ()Mmax=q2l28=15.125q C点位移量：fC=5q2l4384EI ()第二步：计算C点支座反力RC作用下弯矩和挠度Mmax=-RC2l4C点位移量：fC=-RC2l348EI ()第三步：加入C点支座计算支座反力RC 加入C点支座后可得以下方程：fC=-RC2l348EI-qa22l216EI+5q2l4384EI=0简化得：4RCl+q(6a2-5l2)=0RC=-6a2-5l24lq=5.494q ()（2）、计算支座反力RA、RB：由静力平衡原理可得：RA=RB=2l+a-RC2=5.003q ()（3）、弯矩分析由结构力学相关资料可得悉，均布荷载下连续梁结构最大弯矩出现在支座顶负弯矩，依据叠加原理，此结构最大弯矩也出现在支座顶负弯矩，且因为两端悬臂处荷载作用，跨中正弯矩影响也会变小，故跨中弯矩不做计算。由现有条件依据叠加原理可求得A、B、C点负弯矩：MA=MB=-qa22=-2.53q MC=q2l28+-RC2l4+(-qa22)=-2.51q 由此可知，最大弯矩来自在A点和B点处负弯矩。绘制均布荷载q弯矩图：注:此结果也在Autodesk Robot Structural Analysis软件中得到验证！图示正弯矩值为该软件计算（4）、梁端最大位移fmax=qa2l324EI6a22l2+3a32l3-1 =qal33EI3a22l2+3a38l2-1=2.255.53q3EI32.25225.52+32.25385.53-1=-90.25qEI ()4、纵梁结构计算（1）、弯曲应力：依据以上力学计算得悉，最大弯矩出现在A、B支座顶负弯矩，代入q后：Mmax=MA=MB=-2.53q=-2.5332=-80.96KNm=MmaxWx=80.96KNm534cm3=151.6MPaf=a400=2250400=5.6mm结论及说明：主梁抗弯强度满足施工要求，即可确保安全性满足要求。但两端悬臂处下挠度超出许可值（l/400）。在实际施工中，因为盖梁悬臂端混凝土量较小，混凝土重力荷载也相对较小，同时考虑到模板横梁、纵肋、拉杆相互作用，实际下挠值应小于计算值fmax。可在浇筑混凝土之前，分别在主梁悬臂端和跨中设置4处观察点，监控实际施工模板沉降情况，据此数据确定是否需要设置上拱度和抛高。亦能够对主梁进行补强增加其惯性矩及抗弯模量。（十）、抱箍计算1、抱箍承载力计算由横梁计算得悉，抱箍为主梁提供支座反力，则抱箍和墩柱摩擦力必需大于最大支座反力且承受自重。支座反力最大出现在中间墩柱，则抱箍承受最大竖向压力N为：N=2RC+G2=2(5.49432)+4.9=356.52KN该值即需要抱箍产生摩擦力。（Rc仅为一侧最大支座反力，有两根主梁，所以需乘2）2、抱箍螺栓计算依据抱箍结构图，由紧固32颗（n）SC8.8级M20高强螺栓产生预拉力，使抱箍和墩柱混凝土面间产生竖向摩擦力。但支撑力传导分以下两种情况：情景一：当主梁安装在抱箍平台时按抱箍设计图，主梁在抱箍平台时，由抱箍平台产生抗剪力支撑整个盖梁模板体系。螺栓仅提供拉力，剪力由抱箍平台负担。抱箍内侧平铺粘贴一层无纺土工布，取土工布和金属间摩擦系数0=0.3。则每颗螺栓拉力：S=N0n=356.520.332=37.14KNN=351.62KN结论：32颗高强螺栓极限抗剪力大于施工荷载，故在此情况下亦可满足要求。3、螺栓最小紧固扭矩计算螺栓扭矩计算对抱箍法盖梁施工有很关键指导意义，也是抱箍安全检验关键内容。由前文可知每根螺栓需达成预拉力S=37.14KN，最小紧固扭矩可由下式计算：Mc=kSdk-扭矩系数，合格产品在0.110.15间，取最大值即0.15d-公称直径，取20mm则抱箍螺栓最小紧固扭矩为：Mc=0.1537.14KN20mm=111.4Nm=11.36kgm最大许可扭矩:Mmax=kSd=0.15110KN20mm=330Nm=33.7kgm安装主梁前使用扭力扳手检验，扭矩在112330Nm范围内均可。4、抱箍受力计算依据抱箍结构图，抱箍壁由=10mmQ235钢板制作，总高度50cm。承重台部分及螺栓板由=20mmQ235钢板制作，构件连接均为满焊。由此可知，抱箍结构中最微弱部分为抱箍壁，如其能满足抗剪及抗拉要求即可判定抱箍满足承载力要求。Q235钢材许可抗拉应力=140MPa，许用应力W=113MPa，许可抗剪应力=85MPa。抱箍壁纵向截面积：S1=501=50cm2=0.005m2假设全部螺栓达成最大预拉力，抱箍承受拉力为：Pl=Sn=11032=3520KN拉应力计算：=PlS1=3520KN50cm2=70.4MPa=140MPa剪应力计算：剪力最大处为主梁放置处，和支座反力RC等值，即=RCS1=5.4943250=3.52MPa=85MPa依据莫尔强度理论（第四强度理论），计算最大应力：w=2+32=70.42+33.522=70.66MPaw=113MPa结论：抱箍满足要求。