高速公路桥梁盖梁抱箍法施工方案（优秀）及抱箍试验

1、1 高速公路桥梁盖梁抱箍法施工方案及抱箍试验高速公路桥梁盖梁抱箍法施工方案及抱箍试验 一、施工设计说明一、施工设计说明 ( (一一) )、工程简介、工程简介 高速公路*有桥梁 2 座。墩柱为两柱、三柱及四柱式结构,墩 柱上方为盖梁,如图 1 所示。本图尺寸为其中一种形式,该盖梁设计 砼 43.4 立方米,计算以该图尺寸为依据,其他尺寸形式盖梁施工以该 计算结果相应调整。 图 1 盖梁正面图(单位:cm) ( (二二) )、设计依据、设计依据 1、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 3、其他相关资料及本单位以往施工经验。 二、盖梁抱箍法结构设计二、盖梁抱箍

2、法结构设计 ( (一一) )、盖梁模板底模支撑设计、盖梁模板底模支撑设计 2 在盖梁底模下部采用间距 1m 工 14 型钢作横梁,横梁长 3.7m。 横梁底下设纵梁。 ( (二二) )、纵梁设计、纵梁设计 在横梁底部采用单层；两排贝雷片(标准贝雷片规格: 3000mm1500mm,)连接形成纵梁,长 18m,两排贝雷梁位于墩柱两侧, 中心间距 140mm。贝雷片之间采用销连接。纵、横梁以及纵梁与联 接梁之间采用 U 型螺栓连接；纵梁下为抱箍。 ( (三三) )、抱箍设计、抱箍设计 采用两块半圆弧型钢板(板厚 t=16mm)制成, M24 的高强螺栓连 接,抱箍高 50cm,采用 2020 强螺

3、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 23mm 厚的橡胶垫,纵梁与抱箍之间采用 U 型螺栓连接。 图 2 盖梁抱箍法施工示意图 ( (四四) )、防护栏杆与工作平台设计、防护栏杆与工作平台设计 3 (1) 栏杆采用 50 的钢管搭设,在横梁上每隔 2 米设一道 1.2m 高的钢管立柱,竖向间隔 0.5m 设一道钢管横杆,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 之间采用销连接。 (2) 工作平台设在横梁悬出端,在横梁上铺设 5c

4、m 厚的木板,木 板与横梁之间采用铁丝绑扎牢靠。 三、盖梁抱箍法施工设计计算三、盖梁抱箍法施工设计计算 ( (一一) )、设计检算说明、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。 (4)尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法。 2、对部分结构的不均布,不对称性采用较大的均布荷载。 3、本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。以做安全储备。 4、抱箍加工完成实施前,必须先进行压力试验,变形满足要求后 方可使用。 ( (二二) )、横梁计算、横梁计算 采用间距 1m 工 14 型钢作横梁,横梁长 3.7

5、m。共设横梁 18 根, 总重 G4 约为 11kN。 1、荷载计算 (1)盖梁砼自重:G1=43.4m326kN/m3=1128kN 4 (2)模板自重:G2=81.3kN (3)施工荷载与其它荷载:G3=21kN 横梁上的总荷载:G=G1+G2+G3+G4 =1241.3kN q1=1241.3/15.374=80.74kN/m 横梁采用 1m 间距的工字钢,则作用在单根横梁上的荷载 G =80.741=80.74kN 作用在横梁上的均布荷载为: q2= =80.74/1.8=44.86/m 2、力学模型 如图 3 所示。 图 3 横梁计算模型 3、横梁抗弯与挠度验算 横梁的弹性模量 E=

6、2.1105MPa;惯性矩 I=712cm4;抗弯模量 Wx=102cm3 为了简化计算,忽略两端 0.2m 悬挑部分的影响。最大弯矩:Mmax= =44.861.42/8=11kNm = Mmax/Wx=11103/(10210-6) 5 107.84MPaw=158MPa 满足要求。 最大挠度:fmax= 5 q2lH 4/384EI=5448601.44/(3842.1101171210- 8)=0.0015mf =1.2/400=0.003m 满足要求。 ( (三三) )、纵梁计算、纵梁计算 纵梁采用单层 2 排贝雷片(标准贝雷片规格:3000cm1500cm)连 接形成纵梁,长 18

7、m。 1、荷载计算 (1)横梁自重:G4=11kN (2)贝雷梁自重:G5=270129.8=31752N31.8KN 纵梁上的总荷载: GZ=G1+G2+G3+G4+G5=1273.1kN 纵梁所承受的荷载假定为均布荷载,单排贝雷片所承受的均布荷载 q3= GZ/2L=1273.1/(215.374)41.4kN/m 2、力学计算模型 建立力学模型如图 4 所示。 6 图 4 纵梁计算模型图 3、结构力学计算 (1)计算支座反力 Rc: Rc=41.415.374/2=318.24KN 最大剪力 Fs=Rc-3.13241.4=188.58KN (2)求最大弯矩: 根据叠加法求最大弯矩。 图

8、 5 纵梁计算单元一 跨中最大弯矩 Mmax1=9.112q3/8=429.5KN/m 图 6 纵梁计算单元二 梁端最大弯矩 Mmax2=3.1322q3/2=20201KN/m 叠加后得弯矩图: 7 图 7 纵梁弯矩图 所以纵梁最大弯矩 Mmax 产生在支座处,Mmax= Mmax2=226.4KN.m,远 小于贝雷桁片的允许弯矩M0=975kNm。 (3)求最大挠度: 贝雷片刚度参数弹性模量:E=2.1105MPa,惯性矩:I=250500cm4。 易知纵梁最大挠度发生在跨中或者梁端。 纵梁端挠度 fc1=qal3/(24EI)(6a2/l2+3a3/l3-1) =414003.1329.

9、113/(242.1101125050010- 8)(63.1322/9.112+33.1323/9.113-1) -0.001m 跨中挠度 fc2=ql4/(384EI)(5-24a2/l2)= 414009.114/(3842.1101125050010-8)(5- 243.1322/9.112) 3.110-4m 所以最大挠度发生在纵梁跨中为 fc1=-0.001m fc1f=a/400=3.132/400=0.008m,满足要求。 ( (四四) )、抱箍计算、抱箍计算 1、荷载计算 8 每个盖梁按墩柱设两个抱箍体支承上部荷载,由上面的计算可知: 支座反力 Rc= 318.24kN,每个

10、抱箍承受的竖向荷载 N=2Rc=636.48kN, 该值即为抱箍体需产生的摩擦力。 2、抱箍受力计算 (1)螺栓数目计算 抱箍体需承受的竖向压力 N=636.48kN 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 0.3； 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=636.48/39.7=16.0316 个,取计算截面上的螺栓数目 m=2020

11、 则每条高强螺栓提供的抗剪力: P=N/14=636.48/20201.82KNNL=39.7kN 故能承担所要求的荷载。 (2)螺栓轴向受拉计算 9 砼与钢之间设一层橡胶,按橡胶与钢之间的摩擦系数取 =0.3 计算 抱箍产生的压力 Pb= N/=636.48kN/0.3=2121.6kN 由高强螺栓承担。 则:N1=Pb=2121.6kN 抱箍的压力由 202024 的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为 N2=Pb/2020121.6kN /202006.08kNS=225kN =N1/A= N2(1-0.4m1/m)/A 式中:N2-轴心力 m1-所有螺栓数目,取:2020A-高强螺栓截

12、面积,A=4.52cm2 =N”/A= Pb(1-0.4m1/m)/A=2121600(1- 0.420200)/2020.5210-4 =46938kPa=46.938MPa=140MPa 故高强螺栓满足强度要求。 (3)求螺栓需要的力矩 M 1)由螺帽压力产生的反力矩 M1=u1N2L1 u1=0.15 钢与钢之间的摩擦系数 L1=0.015 力臂 M1=0.15106.080.015=0.239KN.m 2)M2 为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为 10 M2=1N2cos10L2+N2sin10L2 式中 L2=0.011 (L2 为力臂) 10 =0.15106.08cos100.01

13、1+106.08sin100.011 =0.375(KNm) M=M1+M2=0.239+0.375=0.614(KNm) 所以要求螺栓的扭紧力矩 M0.614(KNm) 3、抱箍体的应力计算: (1)、抱箍壁受拉产生拉应力 拉力 P1=10N2=1060.8(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=0.008 (m2) =P1/S1=1060800/0.008=132.6106(Pa)=132.6(MPa) =158MPa 满足要求。 (2)、抱箍体剪应力 =(1/2N)/(2S1) =(1/2636480)/(20.0

14、08) =19.89106(Pa)=19.89MPa=98MPa 根据第四强度理论 W=(2+32)1/2=(132.62+319.892)1/2 =134.1MPa=158MPa 满足强度要求。 四、抱箍试验四、抱箍试验 为了保证施工安全,检验抱箍的承载力是否能够满足盖梁施工荷 载要求,在盖梁施工前要进行抱箍试验。 ( (一一) )、试验柱浇筑、试验柱浇筑 在桥梁墩柱施工前预先浇筑试验柱,试验柱直径与墩柱直径相同,南 11 坑高架桥试验柱直径 1.4m,高度 2.5m,在试验柱立模之前对地面进行 压实、硬化处理,模板要打磨干净,试验柱内配筋与墩柱配筋相同,保 护层厚度按设计 6cm 预留,采

15、用 C35 砼浇筑,浇筑过程砼要振捣密实。 浇筑完毕后要及时对砼进行养护处理。 ( (二二) )、抱箍安装、抱箍安装 抱箍设计高度 50cm,由直径 1.4m 两个半圆通过 202024 高强螺 栓连接而成,抱箍体钢板厚度 16mm,设计最大承载力 1340kN。抱箍具 体构造图 8。 等试验柱砼强度达到设计强度后方可进行抱箍试验。试验时将 成对的抱箍安装在试验柱墩柱上,抱箍与墩柱砼之间加 2-3mm 橡胶垫 块,增大抱箍与墩柱砼之间的摩擦力,抱箍使用 202024 高强螺栓连接,螺 栓的扭紧力矩达到抱箍计算所得的力矩值。 图 8 抱箍构造图 ( (三三) )、液压油顶的选择与安装、液压油顶的

16、选择与安装 由抱箍计算过程可知单个抱箍承受的荷载为 636.48kN。试验时 加载量为盖梁施工中受力最大(经计算盖梁两侧墩柱上的抱箍承受压 12 力最大)的抱箍的承载力的 1.5 倍,即为 954.72kN。所以选择两台 50t(500kN)液压千斤顶(有压力显示表)。 将两台液压千斤顶安装在两抱箍之间(如图 9 所示),固定牢固,保证 千斤顶垂直度。 图 9 抱箍试验示意图 (四四)、承载力试验、承载力试验 检查确认抱箍螺栓扭紧和千斤顶安装牢固后,两台液压千斤顶同 时慢慢加压开始抱箍承载力试验,加压时时刻注意千斤顶压力表读数, 保证两台千斤顶压力基本一致,不得偏压。慢慢加载至 500kN 的压力,加 载过程中观察抱箍与墩柱之间的相对滑动情况,以及抱箍的变形情况, 若没有上述两种情况或者抱箍滑动和变形都很小,则抱箍承载力满足 盖梁施工要求。反之,抱箍要重新设计,加大承载能力。保证盖梁施工 所需承载力要求,确保施工安全。 13 目目 录录 一、施工设计说明一、施工设计说明.1 ( (一一) )、工程简介、工程简介.1 ( (二二) )、设计依据、设计依据.1 二、盖梁抱箍法结构设计二、盖梁抱箍法结构设计.1 ( (一一) )、盖梁模板底模支撑设计、盖梁模板底模支撑设计.1 ( (二二) )、纵梁设计、纵梁设计.2 ( (三三) )、抱箍设计、抱箍设计.2 (