(抱箍法)盖梁模板验算

惠 东 凌 坑 至 碧 甲 高 速 公 路 土 建 工 程 标 段K2+250中桥盖梁抱箍支架模板验算编 制 人：审 核 人：审 批 人：审批时间：年 月 日惠东凌坑至碧甲高速公路土建工程标段联合体项目部永昌路桥施工处2011年9月惠 东 凌 坑 至 碧 甲 高 速 公 路 土 建 工 程 标 段K2+250中桥盖梁抱箍支架模板验算目 录K2+250中桥盖梁抱箍支架验算- 3 -第一章、编制依据- 3 -第二章、工程概况- 3 -第三章、支架设计要点- 3 -第四章、抱箍支架验算- 4 -4.1、K2+250中桥盖梁、墩柱、系梁立面图- 4 -4.2、荷载计算- 5 -4.3、结构检算- 6 -K2+250中桥盖梁抱箍支架验算第一章、编制依据1、惠东凌坑至碧甲高速公路两阶段施工图，以及设计变更、补充、修改图纸及文件资料。2、国家有关的政策、法规、施工验收规范和工程建设标准强制性条文（城市建设部分），以及现行有关施工技术规范、标准等。3、现场勘察和研究所获得的资料，以及相关补充资料。4、建设单位、监理单位对本工程施工的有关要求。5、我单位施工类似工程项目的能力和技术装备水平。6、参考建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范、混凝土工程模板与支架技术、公路桥涵施工手册、建筑施工计算手册。第二章、工程概况本桥上部结构为预应力钢筋砼空心板，下部构造为双柱式桥墩，肋式桥台，灌注桩基。其中下部结构包括桥台2个，C35砼425.81m3；系梁6片，C35砼33.9m3；墩柱12根，C35砼67m3；盖梁6片，C35砼159.9m3；垫石224块，C35砼3.17m3。第三章、支架设计要点1、盖梁结构 盖梁全长13.8m，宽1.6 m，高1.3m，砼体积为26.65m3，墩柱1.1m，柱中心间距7.97m。2、抱箍法支撑体系设计侧模的背部支撑由内木楞和外钢楞组成,直接支撑模板的龙骨为内木楞。用以支撑内木楞为外钢楞组成，即外钢楞组装成墙身模板时，通过穿墙螺栓将墙体两片模板拉结，每个穿螺墙栓成为外钢楞组成的支点，水平间距600mm。盖梁底模下部采用宽高为0.10m0.10m的方木作横梁，间距0.30m。盖梁底模两悬出端下设三角支架支撑，三角架放在横梁上。在横梁底部采用45A工字钢连接形成纵梁，纵梁位于墩柱两侧，中心间距1.1m，单侧长度15m。纵梁底部用四根钢管作连接梁。横梁直接耽在纵梁上，纵梁之间用销子连接，连接梁与纵梁之间用旋转扣件连接。抱箍采用两块半圆弧型钢板制成， 钢板厚t=16mm，高0.6m，抱箍牛腿钢板厚20mm，宽0.27m，采用12根M24高强螺栓连接。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3mm厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。抱箍构件形象示意图如图1所示。第四章、抱箍支架验算4.1、K2+250中桥盖梁、墩柱、系梁立面图4.2、荷载计算1、荷载分析根据本桥盖梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式： q1 盖梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。 q2 盖梁底模、侧模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q21.0kPa（偏于安全）。 q3 施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算支架立柱及其他承载构件时取1.0kPa。 q4 振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。 q5 新浇混凝土对侧模的压力。 q6 倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。 q7 支架自重，经计算支架在60cm60cm120cm形式时其自重为2.94 kPa。2、荷载组合模板、支架设计计算荷载组合模板结构名称荷载组合强度计算刚度检算底模及支架系统计算侧模计算3、荷载计算 盖梁自重q1计算根据K2+250中桥连盖梁结构特点，取盖梁最大截面为例，对盖梁自重计算，并对最大截面下的支架体系进行检算，首先进行自重计算。盖梁最大截面处q1计算根据横断面图，则：q1 = 取1.2的安全系数，则q133.81.240.56kPa 注：B 盖梁底宽，取1.6m，将盖梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 新浇混凝土对侧模的压力q5计算因现浇盖梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑，在竖向上以V=0.8m/h浇筑速度控制，砼入模温度T=28控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力q5=K为外加剂修正稀数，取掺缓凝外加剂K=1.2当r=26KN/m3； h=0.2241.01.15(1.5)1/2=1.239m取1.3m；q5=4.3、结构检算1、底模板计算：盖梁底模采用胶合板，铺设在纵向间距0.3m的纵桥向方木上，进行受力分析，并对受力结构进行简化（偏于安全）如下图： 盖梁底模板计算q=( q1+ q2+ q3+ q4)l=(40.56+1.0+2.5+2)0.3=13.818kN/m则：Mmax=模板需要的截面模量：W=m2模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为： h=因此模板采用1220244015mm规格的胶合板。2、侧模验算、侧模基本参数侧模的背部支撑由内木楞和外钢楞组成,直接支撑模板的龙骨为内木楞。用以支撑内木楞为外钢楞组成，即外钢楞组装成墙身模板时，通过穿墙螺栓将墙体两片模板拉结，每个穿墙螺栓成为外钢楞组成的支点，水平间距600mm。模板面板厚度h=15mm，弹性模量E=6000N/mm2，抗弯强度f=11N/mm2。抗剪强度设计值v= 1.5N/mm2 。内楞采用方木，截面100100mm，每道内楞1根方木，间距300mm。外楞采用圆钢管483.5，每道外楞2根钢楞，间距600mm。穿墙螺栓水平距离600mm，穿墙螺栓竖向距离600mm，直径14mm。、侧模板厚度计算内楞采用方木，截面100100mm，每道内楞1根方木，按间距300mm计算。q=( q4+ q5)l=(4.0+40.56)0.3=13.37kN/m则：Mmax=模板需要的截面模量：W=m2模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为： h=因此模板采用1220244015mm规格的胶合板。根据施工经验，为了保证盖梁底面的平整度，侧面垂直度，通常胶合板的厚度均采用12mm以上，因此模板采用1220244015mm规格的胶合板。、侧模板内、外楞的计算强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。、新浇混凝土侧压力：q5=、侧模板内楞的计算内楞直接承受模板传递的荷载，通常按照均布荷载的三跨连续梁计算。本算例中，内楞采用木楞，截面惯性矩I 和截面抵抗矩W 分别为: W = 10.0010.0010.00/6 = 166.67cm3； I = 10.0010.0010.0010.00/12 = 833.33cm4；q（kN/m） 内楞计算简图a.内楞的抗弯强度验算内楞跨中最大弯矩按下式计算： M=0.107ql2其中， M-内楞跨中计算最大弯距(Nmm)； l-计算跨度(外楞间距): l =600.0mm； q-作用在内楞上的线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.240.560.30.90=13.141kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.44.000.30.90=1.512kN/m，其中，0.90为折减系数。 q =13.141+1.512=14.653kN/m；内楞的最大弯距：M =0.10714.653600.0600.0= 5.64105N.mm；内楞的抗弯强度应满足下式： =M/W f其中， -内楞承受的应力(N/mm2)； M -内楞计算最大弯距(Nmm)； W -内楞的截面抵抗矩(mm3)，W=16.67104； f -内楞的抗弯强度设计值(N/mm2)； f=11.000N/mm2；内楞的最大应力计算值： = 5.64105/16.67104 = 3.386N/mm2；内楞的抗弯强度设计值: f = 11N/mm2；内楞的最大应力计算值 = 3.386N/mm2 小于 内楞的抗弯强度设计值 f=11N/mm2，满足要求！b.内楞的抗剪强度验算最大剪力按均布荷载作用下的五跨连续梁计算，公式如下: =0.607ql其中， V内楞承受的最大剪力； l-计算跨度(外楞间距): l =600.0mm； q-作用在内楞上的线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.240.560.30.90=13.141kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.44.000.30.90=1.512kN/m，其中，0.90为折减系数。 q =13.141+1.512=14.653kN/m；内楞的最大剪力：V = 0.60714.653600.0 =5336.6N；截面抗剪强度必须满足下式: T=3V/(2b hn)fv其中， T-内楞的截面的最大受剪应力(N/mm2)； V-内楞计算最大剪力(N)：V = 533.6N； b-内楞的截面宽度(mm)：b = 100.0mm ； hn-内楞的截面高度(mm)：hn = 100.0mm ； fv-内楞的抗剪强度设计值(N/mm2)：fv = 1.500 N/mm2；内楞截面的受剪应力计算值: T =35336.6/(2100.0100.0)=0.800N/mm2；内楞截面的受剪应力计算值 T =0.800N/mm2 小于内楞截面的抗剪强度设计值 fv=1.5N/mm2，满足要求！c.内楞的挠度计算根据建筑施工计算手册，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。挠度验算公式如下： v = 0.632ql4 / (100EI ) v = l/400其中， -内楞的最大挠度(mm)； q-作用在内楞上的线荷载(kN/m)： q =40.560.3=12.168kN/m； l-计算跨度(外楞间距): l =600.0mm ； E-内楞弹性模量（N/mm2）：E = 6000.00 N/mm2 ； I-内楞截面惯性矩(mm4)：I=8.33106mm4；内楞的最大挠度计算值: = 0.632121686004/(10060008.33106) = 0.009mm；内楞的最大容许挠度值: = 1.5mm；内楞的最大挠度计算值 =0.009mm 小于 内楞的最大容许挠度值 =1.5mm，满足要求！、侧模板外楞的计算外楞承受内楞传递的荷载，按照集中荷载下的三跨连续梁计算。 本算例中，外楞采用钢楞，截面惯性矩I和截面抵抗矩W 分别为: 外钢楞的规格: 圆钢管483.5； 外钢楞截面抵抗矩 W = 5.08cm3； 外钢楞截面惯性矩 I = 12.19cm4； q q q 600 600 600 外楞计算简图 a.外楞的抗弯强度验算外楞跨中弯矩计算公式： M=0.107ql其中，作用在外楞的荷载: q=(1.240.56+1.44)0.30.6/2=4.88kN； 外楞计算跨度(对拉螺栓水平间距): l = 600mm；外楞最大弯矩:M = 0.1074880600.00= 3.13105 Nmm；强度验算公式：=M/W f 其中，- 外楞的最大应力计算值(N/mm2) M - 外楞的最大弯距(Nmm)；M = 3.13105 Nmm W - 外楞的净截面抵抗矩； W = 5.08103 mm3； f -外楞的强度设计值(N/mm2)，f = 205.000N/mm2；外楞的最大应力计算值: =3.13105/5.08103 =61.67N/mm2；外楞的最大应力计算值 =61.67N/mm2 小于外楞的抗弯强度设计值 f=205.00N/mm2,满足要求！b.外楞的抗剪强度验算公式如下: V=0.65P 其中，P-作用在外楞的荷载: P = (1.240.56+1.44)0.30.6/2=4.88kN； V-外楞计算最大剪力(N)；外楞的最大剪力：V = 0.654880= 3.17103N；外楞截面抗剪强度必须满足: T=2V/Afv其中， T-外楞的截面的最大受剪应力(N/mm2)； V-外楞计算最大剪力(N)：V = 3.17103N； A -钢管的截面面积(mm2)：A = 489.23mm2 ； fv-外楞的抗剪强度设计值(N/mm2)：fv = 120 N/mm2；主楞截面的受剪应力计算值:T =23170/489.23=12.96N/mm2；外楞截面的受剪应力计算值 T =12.96N/mm2 小于外楞截面的抗剪强度设计值 fv=120N/mm2，满足要求！c.外楞的挠度验算 根据建筑施工计算手册，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。挠度验算公式如下： =1.146ql4 /（100EI）=l/400 其中，q-内楞作用在支座上的荷载(kN/m)：P =40.560.30.607.301kN/m； -外楞最大挠度(mm)； l-计算跨度(水平螺栓间距): l =600.0mm ； E-外楞弹性模量（N/mm2）：E = .00N/mm2； I-外楞截面惯性矩(mm4)，I=1.219105mm4； 外楞的最大挠度计算值: = 1.1467.3016004/(1002.101051.219105) = 0.424mm；外楞的最大容许挠度值: =1.5mm；外楞的最大挠度计算值 =0.424mm小于 外楞的最大容许挠度值 =1.5mm，满足要求！、穿墙螺栓的计算计算公式如下: NN=fA其中 N - 穿墙螺栓所受的拉力； A - 穿墙螺栓有效面积 (mm2)； f - 穿墙螺栓的抗拉强度设计值，取170 N/mm2；查表得：穿墙螺栓的型号: M14 ；穿墙螺栓有效直径: 11.55 mm；穿墙螺栓有效面积: A = 105 mm2；穿墙螺栓最大容许拉力值: N = 1.701051.0510-4 = 17.85 kN；穿墙螺栓所受的最大拉力: N =40.560.60.6=14.602 kN。穿墙螺栓所受的最大拉力 N=14.602kN小于穿墙螺栓最大容许拉力值17.85 kN。3、盖梁底模下顺桥向方木验算本施工方案中盖梁底模底面横桥向采用1010cm方木，方木按L60cm进行验算，实际布置跨距均不超过上述该值。如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。底板下顺桥向方木受力简图30 盖梁按两墩柱净距离7.97m计算，方木顺桥向跨度L60cm进行验算。 方木间距计算q(q1+ q2+ q3+ q4)B(40.56+1.0+2.5+2)7.97=367.098kN/mM(1/8) qL2=(1/8)367.0980.6216.519kNmW=(bh2)/6=(0.10.12)/6=0.m3则n= M/( Ww)=16.519/(0.110000.9)=9.99(取整数n10根) dB/(n-1)=7.97/9=0.885m 注：0.9为方木的不均匀折减系数。经计算，方木间距小于0.885m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.30m，则n7.97/0.3027根。 每根方木挠度计算方木的惯性矩I=(bh3)/12=(0.10.13)/12=8.3310-6m4则方木最大挠度：fmax=(5/384)(qL4)/(EI)=(5/384)(367.0980.64)/(2791068.3310-60.9)=3.4010-4ml/400=0.6/400=1.510-3m (挠度满足要求) 每根方木抗剪计算(1/2)(qL)/(nA)=(1/2)(367.0980.6)/(270.10.10.9)=0.453MPa=1.7MPa符合要求。6、工字钢平台抱箍体系验算：在盖梁抱箍上铺设两根I45a工字钢（横桥向）、工字钢上再横铺10cm*10cm方条（顺桥向间距0.3m）。抱箍法支架体系构造如下图。验算中将工字钢受力体系简化成如下图计算模式（偏于安全）。Q=26.6526=692.9 kPaQ总Q+ q2+ q3+ q4+ q7699.84 kPa45a工字钢基本数据为：E=210Gpa，W=1432.9cm3，I=32241cm4，=145Mpa。理论重量=80.38Kg/m 盖梁简支中间段长度为7.97米，两端悬臂长度为2.92米。为简化计算，荷载按均布荷载考虑，单根工字钢承受的均布荷载为：699.84 /13.81/2=25.36 KN/m。Ra=Rb=ql/2=25.36*13.81/2=175.11KN（1）、最大弯曲应力验算：Ma=Mb=ql2/2=25.36*1000*2.922/2=108.11KN.mM中=RaL/2-ql2/2=175.11*7.97/2-25.36*6.912/2=92.37 KN.mmax=Mmax/W=108.11*1000/（1432.9*10-6）=75.448Mpa=145 Mpa（2）、挠度验算：、只考虑中间段荷载时：y=-（5*ql4）/（384EI）=（5*25.36*7.974）/（384*210*109*32241*10-8） =19.6mm、悬臂端弯矩对跨中截面产生的上挠度：y=ML2/16EI=（25.36*1000*3.352*3.352/2*7.972）/（16*210*）=8.43mm跨中最终挠度为：19.6-8.43=11 mm 方向向下f=11f=7970/400=20 mm验算通过。、悬臂端挠度：y=ql4/8EI=25.36*10000*2.924/（8*210*）=3.50mm f=3.50f=2920/400=7.3 mm验算通过（3）、结论：受力和变形均满足7.抱箍验算抱箍能否承受盖梁的重力取决于抱箍与柱子的摩擦力，验算时摩擦力取滑动摩擦力，此处最大滑动摩擦力N取值为Rc=175.11 KN。（1）、高强螺栓数目计算高强螺栓的容许承载力公式：NL=Pn/K，式中：P高强螺栓的预拉力，取225 K N; 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= 2250.31/1.7=39.7KN螺栓数目m计算：m=N/NL= 175.11/39.7=4.4个，本构件取m=6个。（2）、螺栓抗剪、抗拉应力验算每条高强螺栓承受的抗剪力：Nj=N/10=175.11/6=29.2KNNL=39.7KN，满足抗剪要求。抱箍体对墩柱体的压力：Ny=K*N/=1.2175.11 /0.3=700.44KN 每条螺栓拉力：N1= Ny /6=116.7 KNS=225KN，满足抗拉要求。式中：抱箍钢板与橡胶垫之间的摩擦系数，取值0.3K荷载安全系数，取值1.2NL 每个高强螺栓的容许承载力 S 高强螺栓的预拉力，M24高强螺栓取值225 KN（3）、螺栓需要的终拧力矩验算每条螺栓拉力为：N1= 116.7KN,每个螺栓的终拧扭矩R=k*N1*d=227.55Nm式中：k螺栓连接处的扭矩系数平均值，取0.13,L1力臂，M24螺栓取0.015m（参考基本作业p609）（4）、抱箍体构件的应力验算抱箍体承受螺栓的拉力：P1=5Nl=5116.7=583.5KN抱箍体钢板的纵向截面积：S1=0.0160.6=0.0096m2抱箍体拉应力：=P1/S1=60.781MPa=140MPa，满足抗拉要求。抱箍体剪应力：=（1/2RC）/r/S1=（1/2175.11）KN /1.727 m /0.0096 m2=5.28MPa=85MPa，满足抗剪要求。（5）、抱箍体钢板长度计算抱箍钢板伸长量：L=（/E）* L=5.510-4 m抱箍体钢板长度（半个）：L=r-L =1.726m，两半抱箍牛腿间距取20mm，则L=1706mm(半个)。8、抱箍法施工方法（1）、施工工序在墩柱群四周搭设简易支架，高度以不超过盖梁顶板为宜，并搭设人行爬梯，围好安全网；用水准仪在墩柱上作一水平标志，根据盖梁底板设计标高反算抱箍底沿位置并做标记；用吊车将抱箍底托安装在墩柱上，使底托顶面与抱箍底沿标记等高，再将抱箍安装就位，用带响扳手拧紧连接螺栓，施工时，可在扳手手柄上套一根50cm长、48的钢管，人踩钢管直到所需扭矩为止，再检查两抱箍接头处间隙小于或等于2cm即可；用吊车将两根40A工字钢放在抱箍上，并用34根d16螺栓和扣件将两条工字钢锁成一个整体；在工字钢上摆放方木横梁，安装盖梁底模，并检查标高，有必要时用钢板或木楔调整；首次使用本工法施工时，为确保抱箍所承受压力达到设计值， 需