盖梁抱箍法施工设计计算.doc

盖梁抱箍法施工设计计算K17+667赛湖特大桥全长2644m，跨越赛湖湖面2200m，横跨赛湖大堤，同时跨越九江市沿湖规划道路中的滨湖大道，桥跨采用30m跨径T梁，全桥共17联（3*（6*30+5*30）+11*5*30）88跨；上部结构采用预应力混凝土（后张）T梁，先简支后连续；下部结构0#桥台采用柱式台，桥墩采用柱式墩，墩台采用灌注桩基础。全桥共有180cm的桩基358根13928延米，桩系梁174个，柱系梁92个（14#-59#墩），160cm墩柱348根，台帽2个，盖梁176个，30米T梁1232片。连续墩盖梁底长11.2m，两端斜面水平方向长2.25m，高1m，顶长15.7m，宽2.2m，高2m，盖梁横坡通过墩柱调整。如图1所示。有伸缩缝墩盖梁尺寸宽2.4m，其他与连续墩盖梁相同。0#台台帽长16.74m，宽2.1m，高1.6m，构造图如图2所示。图1 连续墩盖梁构造图图2 台帽构造图盖梁主筋为28钢筋，每个盖梁钢筋重约10吨；采用C30混凝土，连续墩每个盖梁约64方，有伸缩缝墩盖梁每个盖梁约70方。全桥盖梁共需要材料：C30混凝土11715方，28钢筋1252吨，16钢筋16吨，12钢筋500吨，10钢筋7吨。一、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、路桥施工计算手册 人民交通出版社3、五金手册 饶勃主编4、公路施工手册，桥涵（上、下册）交通部第一公路工程总公司5、盖梁模板提供厂家提供的模板有关数据6、我单位的桥梁施工经验二、盖梁抱箍法结构设计1、侧模与端模支撑侧模为特制大钢模，面模厚度为6mm，肋板高为10cm，在肋板外设 10背带。在侧模外侧采用间距为1m的14竖带，竖带高2.1m；在竖带上下各设一条16的栓杆作拉杆，上下拉杆间距为1m。端模为特制大钢模，面模厚度为6mm，肋板高为10cm，在肋板外设10背带。端模外则由特制三角架背带支撑，空隙用木楔填塞。2、底模支撑底模为特制大钢模，面模厚度为8mm，肋板高为10cm。在底模下部采用间距40cm工16型钢作横梁，横梁长为5m。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。横梁上设钢垫块以调整盖梁底2%的横向坡度与安装误差。与墩柱相交部位采用特制钢支架作支撑。3、纵梁在横梁底部采用两根45#工字钢作为纵梁，单根纵梁长19m。纵梁在墩柱外侧用10槽钢连接，使纵梁形成整体，增加稳定性。横梁与纵梁采用U型螺栓连接；纵梁下为抱箍。4、抱箍抱箍采用两块半圆弧型钢板（板厚t16mm）制成，M24的高强螺栓连接，抱箍高50cm，采用16根喷砂后涂无机富锌漆的16Mn钢高强螺栓连接。抱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。5、工作平台与防护栏杆工作平台设在横梁悬出端，在横梁上铺设2cm厚的木板，木板与横梁之间采用铁丝绑扎牢靠。工作平台栏杆采用50的钢管搭设，在横梁上每隔2m设一道1.2m 高的钢管立柱，竖向间隔0.5m设一道钢管立柱，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插销连接。三、横梁计算采用间距0.4m工16型钢作横梁，横梁长5m。每个盖梁布设横梁32道。1、荷载计算（1）盖梁砼+钢筋自重：G1=（69.96+0.672）m324kN/m3+101 kN =1812kN（2）模板自重（按钢筋砼自重的20%计算）：G2=18120.2=362kN （3）施工荷载与其它荷载：G3=15KN横梁上的总荷载：GH=G1+G2+G3 =1812+362+15=2189kN qH=2189/15.7=139.4kN/m 横梁采用工16型钢，则作用在单根横梁上的荷载GH=139.40.4=55.8kN 作用在横梁上的均布荷载为：qH= GH/lH=55.8/1.9=29.4kN/m(式中：lH为横梁受荷段长度，为1.9m)2、力学模型： 如图3所示。f=0.00211m=2.1mm图3 横梁计算模型3、横梁抗弯与挠度验算选用I16,查钢结构计算手册得各相关力学参数如下： E=2.1105MPa，Wx=140.9cm3,A=26.11cm2,Ix/Sx=6cm(Ix=488cm4，Sx=80.8cm3)，b=0.62cm。= Mmax/Wx=13.27/（140.910-6）=94180KPa94MPaw=160MPa (可)=QmaxSx/(Ixb)=27.9380.8106/(4880.62105)=74.6 MPa =210MPa=QmaxSx/(Ixb)=162.84887.1106/(337591.42105)=30.1 MPa 1.3= 110.5Mpa（可）中跨跨中最大挠度： max =0.019m=19mm l/400=9200/400=23mm (满足) 悬臂端最大挠度： max= =0.0063m=6.3mm 五、抱箍计算 （1）、荷载计算每个墩柱设一个抱箍支承上部荷载，由上面的计算可知：每个抱箍承受的竖向压力N：N= （Gz +纵梁自重）/2=（2222 +0.8745194）/2=1144kN 以最大值为抱箍体需承受的竖向压力N进行计算，该值即为抱箍体需产生的摩擦力。 (2)、抱箍受力计算 螺栓数目计算抱箍体需承受的竖向压力N=1144kN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0.4；n-传力接触面数目，取1； K-安全系数，取1.7。则：NL= 2250.41/1.7=52.9kN螺栓数目m计算：m=N/NL=1144/52.9=21.622个，取计算截面上的螺栓数目m=24个。则每条高强螺栓提供的抗剪力：P=N/15=1144/24=47.7KNNL=52.9kN故能承担所要求的荷载。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=0.4计算抱箍产生的压力Pb= N/=1144kN/0.4=2860kN由高强螺栓承担。则：N=Pb=2860kN抱箍的压力由24条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为N1=Pb/24=2860kN /24=119kNS=225kN=N”/A= N（1-0.4m1/m）/A式中：N-轴心力 m1-所有螺栓数目，取：24个 A-高强螺栓截面积，A=4.52cm2=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=2860(1-0.424/22)/244.5210-4 =148599kPa=149MPa=200MPa 故高强螺栓满足强度要求。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=0.151190.015=0.268KN.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)=0.15119cos100.011+119sin100.011=0.269(KNm)M=M1+M2=0.268+0.269=0.537(KNm) =53.7(kgm)所以要求螺栓的扭紧力矩M55(kgm)（3）抱箍体的应力计算：1、抱箍壁为受拉产生拉应力拉力P1=12N1=12119=1428（KN）抱箍壁采用面板16mm的钢板，抱箍高度为0.5m。则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.0160.5=0.