盖梁抱箍法施工设计受力计算(正式16mm钢带)-(2)教学文稿.docx

盖梁抱箍法施工受力计算书第一部分 盖梁抱箍法施工设计图一、施工设计说明1、概况武胜嘉陵江特大桥引桥长488m，共有16个桥墩，除16#交界墩为空心薄壁墩外均为为双柱式（单幅），墩柱上方为盖梁，中间设置系梁。盖梁为长14.55m，宽2.0m，高1.8m的钢筋砼结构，如图1。图1 盖梁正面图（单位：cm）2、设计依据（1）汪国荣、朱国梁编著施工计算手册（2）路桥施工计算手册 人民交通出版社（3）盖梁模板提供厂家提供的模板有关数据。（4）规范和标准。二、盖梁抱箍法结构设计1、支架设置支架支撑设计为抱箍，采用两块半圆弧型钢板（板厚t=12mm）制成， M24的高强螺栓连接，抱箍高50cm，采用30颗8.8级M24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8mm厚的高强橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。抱箍上放置I56b主梁，主梁上设置间距50cm 214槽钢做分配梁，其上放置底模。2、模板及支撑模板采用“墙包底”模式，模板为特制大钢模,面模厚度为6mm，小楞采用间距30cm的10槽钢，肋板高为10cm。侧模高190.6cm，在肋板外设2组216水平背枋，背枋中距125cm，上背枋距模板顶中距40cm，下背枋距模板底中距25.6cm。水平背枋外侧设置间距150cm216组合槽钢背楞，其上下端设置25mm精轧螺纹钢拉杆，上下拉杆间距200cm。为确保模板的稳固，在模板竖带外设48的钢管斜撑，支撑在底板分配梁上。底模与墩柱相交部位采用特制型钢支架。5、防护栏杆与与工作平台工作平台采用在地面用L755mm角钢、架管及钢丝网（侧面防护）、钢板网（底部）加工成的L型骨架平台，分节段吊装至盖梁分配梁上拼装而成。型加工成型宽80cm、高120设在分配梁悬出端。平台截面图下图：图2 盖梁施工平台断面图 第二部分 盖梁抱箍法施工受力计算一、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、计算时未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。以做安全储备。3、抱箍加工完成实施前，先进行压力试验，满足要求后方使用。二、侧模支撑计算1、力学模型采用midas civll建模，侧模单块标准长度为3m，建模时仅取单面4.5m节段作受力计算，其中侧模与底模接触位置考虑仅受压支撑。qm为砼浇筑时的侧压力，T1、T2为拉杆承受的拉力，计算模型如图2所示。图3 侧模计算模型图2、荷载计算砼容重按25kN/m3，钢材容重按78.5KN/m3考虑； 砼振捣对模板产生的侧压力按4kPa；砼浇筑时的侧压力：qm=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0.5m/h，入模温度按20考虑。 则：v/T=0.5/20=0.0250.035 h=0.22+24.9v/T=0.22+24.90.025=0.843mqm= Kh=1.2250.843=25.29kPa考虑荷载分项系数,侧模最大荷载为：q=1.225.29+1.44=35.95kPa 图4 侧模荷载图侧模各组件受力分析结果如下：图5 侧模骨架应力计算结果图图6 侧模面板应力图图7 侧模面板变形图有：max=86.5MPa=145Mpa，fmax=1.1mmf=L/400=5.0mm及模板3mm变形要求满足强度、刚度及模板规范要求。三、底模及分配梁受力计算采用间距0.5m工214槽钢作横梁，横梁长4.0m。在墩柱部位横梁设计为特制钢支架，该支架由14型钢制作，每个墩柱1个，每个支架由两个小支架栓接而成。盖梁悬出端底模下设特制【14三角支架。1、荷载计算（1）盖梁砼自重：q1=1.2251.8=54kPa（2）施工荷载、振捣荷载：q2=3.5kPa2、力学模型及计算结果（3m节段）图8 分配梁及底板应力分布图图9 分配梁及底模骨架受力变形图图10 底模面板受力应力分布图图11 底模面板受力变形图有：max=91.7MPa=145Mpafmax=1.9mmf=L/400=5.5mm及模板3mm变形要求满足强度、刚度及模板规范要求。三、主纵梁受力计算主纵梁采用2I56b工字钢，单根工字钢荷载如下：砼荷载：梁端q1=1.20.9225/2=27kN/m 等厚段：q2=1.21.8225/2=54kN/m振捣荷载：q3=1.422/2=2.8kN/m人群荷载：q4=1.41.52/2=2.1kN/m侧模、底模、分配梁荷载： q5=5kN/m合计：梁端均布荷载：36.9kN/m 等厚段：64.9kN/m图12 主梁受力应力图图13 主梁受力变形图图14 主梁受力支承反力图有：max=147.4MPa1.3=188.5Mpafmax=17.1mmf=L/400=21.1mm 支反力为：RA=RB=443.4KN满足要求。四、抱箍计算（一）、荷载计算每个盖梁按墩柱设2个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：支座反力RA=RB=443.4kN，一个抱箍受力为886.8kN。该值即为抱箍体需产生的摩擦力。（二）、抱箍计算1、抱箍对柱体压应力计算螺栓数目计算（取8.8级M24高强螺栓），抱箍体需承受的竖向压力P=886.8kN抱箍所受的竖向压力由抱箍与墩身砼间静摩擦力抵抗，则钢带对墩柱的压应力为，式中：K-载荷安全系数，（抱箍采用高强螺栓连接，取K=1.7）；B-钢带宽度，B取500mmD-墩柱直径，D=1800mm；=1.7*2956*1000/（500*3.14*1800）=1.78MPa=14MPa式中：=砼墩柱抗压强度容许值，其值不大于，墩柱砼标号为C30，施工中考虑凝期因素，取混凝土设计标号为C25号，轴心抗压强度=17.5MPa，=14 MPa。2，钢带内应力1）由受力分析可得化简得=式中：r-墩柱半径，r=900mm；t-钢带厚度，t=16mm；代入计算得：=100.1MPa=145 MPa 图15 抱箍受力分析图2）、钢带剪应力=RA/（2S1）=（886.8*1000）/（28000）=55.43MPa=85MPa3）、根据第四强度理论W=（2+32）1/2=（100.12+355.432）1/2=138.7MPaW=145MPa满足强度要求。3、螺栓计算1）螺栓拉力钢带拉应力为=100.1MPa，则单侧螺栓拉力为：Pb=A.2=8000100.1/1000=800.8kN 15条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为：N1=Pb/15=800.8/15=53.4kNP=225kN故高强螺栓满足强度要求。2）、螺栓需要的力矩MA、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=0.1553.40.015=0.120KN.mB、M2为螺栓爬升角产生的反力矩,取升角为10M2=1Ncos10L2+Nsin10L2式中L2=0.011 (L2为力臂)=0.1553.4cos100.011+53.4sin100.011=0.196(KNm)M=M1+M2=0.120+0.196=0.316KNm所以要求螺栓的扭紧力矩M31.6(kgm)施工时，螺栓扭紧力矩按40kg.m控制。4、钢带加工长度计算：半个钢带生产量为：L=（2/E）（r） =100.13.14900/（2.06105） =1.4mm加工时取两抱箍间距为20mm，则半个抱箍长度为：2806mm。 5、焊缝设计及计算1）、焊缝受力计算焊条采用E43型，手工焊接，刚才为Q235钢，焊缝形式为角焊缝。计算时，假设上下翼缘板焊缝承受全部弯矩，并将弯矩华为一对水平力，竖向焊缝承受全部剪力。半个抱箍单侧焊缝承受竖向压力为：V=RA/2=443.4/2=221.7kNM=V.e=221.70.1=22.17kN.m （e为受力点距抱箍外侧面距离，取0.1m）翼缘焊缝收受水平力为：H=M/h=22.17/0.5=44.34KN （上下翼缘板中距，取0.5m）2）翼缘焊缝强度计算f1=H/he1lw1 =44.34103/（0.78300） =26.4Mpa式中： he1：焊缝有效宽度，取0.7hf； hf：焊角尺寸，取8mm； lw：焊缝长度，取300mm。3）腹板侧焊缝计算f=V/（2he2lw2） =221.7103/（20.78480） =41.2MPa4）螺栓压力作用下焊缝受力螺栓压力由所有焊缝承担，其中水平焊缝4条，竖向焊缝2条p=P/（helw） =800.8*103/0.78（4300+2480）=66.2Mpa5)、翼焊缝强度为：翼=（f12+p2）1/2 =（26.42+66.22）=71.3Mpa腹=（f 2+p2）1/2 =（41.22+66.22）=78.0Mpa均小于焊缝160Mpa的强度设计值。满足施工要求。