盖梁抱箍法施工计算书盖梁抱箍法施工方案

1、目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc447010159 1、计算依据 抱箍法施工计算书1、计算依据路桥施工计算手册辽宁省标准化施工指南辽宁中部环线高速公路铁岭至本溪段第四合同段设计图及相关文件2、专项工程概况盖梁施工采用抱箍法，抱箍采用2块半圆弧形钢板制作，使用M24的高强螺栓连接，底模厚度10cm，每块长度2.5m；充分利用现场已有材料，下部采用I14工字钢作为横梁，横梁长度为4.5m，根据模板拼缝位置按照间距0.25m布置,共需27根；横梁底部采用2根I45C工字钢作为纵梁，纵梁长度为15m；抱箍与墩柱接触部位夹垫23mm橡胶垫，防止夹伤墩柱砼；纵横梁梁

2、两端绑扎钢管，安装防落网。下面以体积最大的浑河大桥8#右幅盖梁为例进行抱箍相关受力计算。浑河大桥8#墩柱直径为2m,柱中心间距6.7m，盖梁尺寸为12.2982.22.1m， C40砼54.58m，盖梁两端挡块长度为2.2（上口0.3m，下口0.4m）0.6m，C40砼1.06m。图1 抱箍法施工示意图3、横梁计算3.1荷载计算盖梁钢筋砼自重：G1=54.4826KN/m=1416.5KN挡块钢筋砼自重：G2=1.0626KN/m=27.6KN模板自重：G3=98KN施工人员：G4=2KN/m212.298m2.2m=54.1KN 施工动荷载：G5=2KN/m12.298m2.2m=54.1K

3、N,倾倒砼时产生的冲击荷载和振捣砼时产生的荷载均按2KN/考虑。横梁自重G6=16.884.527=1.1KN横梁上跨中部分荷载：G7=G1+G2+G3+G4+G5+G6=1416.5+27.6+98+54.12+1.1=1651.4KN每根横梁上所受荷载：q1= G7/15=1651.4/27=61.2KN作用在每根横梁上的均布荷载：q2= q1/2.2=61.2/2.2=27.8KN/m两端悬臂部分只承受施工人员荷载，可以忽略不计。3.2力学模型图2 力学模型3.3分配梁抗弯与挠度计算由分析可知，横梁跨中弯矩最大，计算如下：Mmax=q2l2/8- q2l12/2=27.82.22/8-2

4、7.80.12/2=16.7KNm图3 分配梁弯矩示意图Q235 I14工字钢参数：弹性模量E=2.1105Mpa，截面惯性矩I=712cm4,截面抵抗矩W=101.7cm3抗弯计算= Mmax/W=(16.7/101.7) 103=164.2=170Mpa结论：强度满足施工要求。挠度计算fmax= f=ql4（5-242）/384EI =27.82.24（5-240.12/22）/(3842.110571210-5)=5.6l/400=11.25mm结论：挠度变形满足施工要求。4、纵梁计算Q235 I45C工字钢参数：弹性模量E=2.1105Mpa，截面惯性矩I=35278cm4,截面抵抗矩

5、W=1567.9cm34.1荷载计算每根纵梁上所承受的荷载为：横梁自重G8=16.884.527=2.1KN 纵梁自重G9=94.5115=1.4KN 纵梁上总荷载：G9=G7/2+G8/2+G9=1651.4/2+2.1/2+1.4=828.2KN纵梁所承受的荷载假设为均布荷载：q3=G9/12.298=828.2/12.298=67.3KN/m同样，两端悬臂部分所受施工人员荷载安全防护装置荷载可忽略不计。4.2力学计算模型图4 纵梁计算力学模型（1）中间段在均布荷载作用下的弯矩经分析，最大弯矩产生在纵梁跨中处,为：Mmax= q3l2/8- q3l端2/2=67.36.72/8-67.32

6、.7992/2=114KNm图5 纵梁弯矩示意图抗弯计算：= Mmax/W=(114/1567.9)103=72.7=170Mpa结论：强度满足施工要求。（2）挠度计算纵梁的挠度计算：f=ql4（5-242）/384EI=67.36.74（5-242.7992/6.72）/(3842.11053527810-8)=3.9l/400=16.8mm结论：挠度变形满足施工要求。5、抱箍计算5.1荷载计算抱箍所承受的荷载为:G10=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G92=1651.4+2.8=1654.2KN5.2抱箍所受正压分布力q计算抱箍所提供的支撑力是由抱箍与墩柱之间产生的摩擦力产生，根据抱

7、箍所受压力可计算出抱箍与墩柱之间正压力的大小。在对两抱箍片之间的螺栓施加拉力后抱箍各个部位的受力如图6所示（由于两片抱箍对称布置，其受力状态相同，图中仅示半边，图中未示由于正压力作用儿产生的摩擦力）。 图6 抱箍受力图示图中各参数：q:表示抱箍接头位置处的分布力（单位：kN/m）；P1、P2:表示两抱箍片之间的连接力（单位：kN）；m:表示由于摩擦作用引起的正压力减小系数。由于正压力减小系数的影响，抱箍中间点的分布力为（1-m）q kN/m,因此抱箍中间段正压由于摩擦影响的线形损失量为2mq/(r) kN/m 。由此可计算与墩柱轴线成夹角位置处的分布力为：q(1-2m/) kN/m。抱箍在承受

8、外部荷载后，在正压力的作用下，所提供的最大静荷载力为：F=4q1+(1-m)/2r/2=q(2-m)r式中：r：表示墩柱半径（单位：m）：表示抱箍与墩柱之间的接触系数，取值范围为0.450.65；：表示抱箍与墩柱之间的摩擦系数。抱箍所能提供的摩擦力必须大于或等于抱箍所承受的压力，即： FQ总 /2，为便于计算，取F= Q总 /2。 根据上式推算可得：q= Q总/2(2-m)r (1)5.3两抱箍片连接力P计算由图示可看出在施加外力后，影响P1值主要有两个力，即正压力P值以及在正压力作用下得摩擦力F，现首先对两个力进行分解，如图7、图8所示。图7 夹角位置抱箍所受正压力分解 图8 夹角位置抱箍所

9、受摩擦力分解 图中各参数：Px: 夹角位置处rd弧长上抱箍所受正压力P在x轴方向分解（单位：kN）；Py: 夹角位置处rd弧长上抱箍所受正压力P在Y轴方向分解（单位：kN）；Fx: 夹角位置处rd弧长上抱箍所受摩擦力F在x轴方向分解（单位：kN）；Fy: 夹角位置处rd弧长上抱箍所受摩擦力F在Y轴方向分解（单位：kN）；有以上受力图分析：Px=q(1-2m/)rcos Py=q(1-2m/)rsin Fx=q(1-2m/)rsinFy=q(1-2m/)rcos由于同一抱箍片在y轴方向受力对称，Px及Fx分力相互抵消，对抱箍所施加得螺栓拉力P1以及P2不产生影响。因此螺栓上所施加拉力P1及P2之

10、和等于正压力P及摩擦力F在y轴方向的分力之和。在安装抱箍时，两侧螺栓同时旋紧，近似认为P1及P2两值相同。因此P1等于正压力及摩擦力在抱箍1/4圆周内、在y轴方向分力之和。为计算两分力在y轴方向的合力，现对两力在0, /2区间内积分，积分值等于拉力P1：P1=(1-2m/)rsind+(1-2m/)rcosdP1=qr(1+-2m/-mf+2mf/)将q值代入上式可计算抱箍螺栓处施加的外力P1为：P1= Q总 (1+-2m/-m+2m/)/2(2-m)r （2）由此可以看出，为计算抱箍螺栓的拉力，主要取决于抱箍荷载组合Q总、砼和钢板的摩擦系数、抱箍与墩柱之间的接触系数以及正压力损失系数m。钢板

11、与砼之间的摩擦系数取0.3，正压力损失系数为0.10.2之间，取0.15。根据我标段下部结构施工质量状况，墩柱表面的平整度及光滑程度均较好。因此：取=0.3， m=0.15，=0.6，Q总=G10。将以上各数值代入（2）式中,计算P值为：P=P1=1611.2(1+0.3-0.3/-0.09+0.18/)/2(2-0.15)10.30.6=926.9kN5.4抱箍螺栓数目的确定根据所选用的螺栓为8.8级M24粗牙螺栓，螺纹间距h为3mm，螺栓的公称应力面积为353mm2，查看公路施工材料手册保证应力为600MPa。故该类型螺栓的保证应力荷载为：P=公称应力面积保证应力=353600=211.8

12、kN应满足Pn P ，则螺栓个数为： nP/P=4.4 为保证安全取n=16每根螺栓的受力Ps=926.9/16=57.9KNP=211.8KN结论：螺栓的强度满足要求。5.5紧螺栓的扳手力Pb计算螺栓旋转一周，螺母前进或后退一螺纹间距。螺母的移动距离与扳手端的移动距离遵循如下关系：L=2hL/h式中： L： 表示扳手力臂长度L：表示扳手端的移动距离 h : 螺栓的螺纹间距h：对应扳手端的移动距离L的螺母的轴向移动距离则扳手力所做的功为:PbL=2PbhL/h由于在旋紧螺母的过程中，螺母与钢板之间的摩擦以及螺母与螺栓之间的摩擦相当大，扳手力所做的功在加力过程中损失较大，以k表示扳手力所做功的损

13、失系数，取值范围在0.20.4之间，则：Psh=k Pb 2hL/h Pb = Psh/（2kL）=57.93/(20.33.14300)=308N根据计算结果可以看出，一个人的力量或采取加长力臂可以将抱箍所需的螺栓拉力施加到设计要求。5.6抱箍钢板的厚度螺栓中心间距的容许范围为3d12d，螺栓中心至构件边缘距离的容许范围为1.5d4d。d为螺栓孔直径，取28mm。则高度H取值为50cm较合适。由于抱箍体与砼之间的摩擦力与接触面积无关，影响抱箍钢板高度的因素主要为抱箍螺栓的排列。理论上来说，抱箍螺栓在竖向方向排列成1排为最有利情况，但必定使抱箍体高度增加。实际施工按竖向23排列。本抱箍每侧8个

14、螺栓，按竖向2排排列。在抱箍高度H确定的情况下，可根据抱箍体钢板的极限破坏应力来确定抱箍钢板的厚度t。考虑到抱箍和砼的摩擦，抱箍体面板承受螺栓的拉力: P=902.8KN抱箍体钢板的纵向截面积: S1=Ht当抱箍体拉应力=P/S1=926.9103/(0.5140106)=0.012m当抱箍体剪应力=(N /2)/2S1=926.9103/4(0.585106)=0.005m，取t=1.6cm。盖梁抱箍法施工方案一、施工设计说明（一）、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

15、，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）、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（一）、盖梁模板底模支撑设计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）、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）、抱箍设计采用两块半圆

16、弧型钢板（板厚t=16mm）制成， M24的高强螺栓连接，抱箍高50cm，采用20根高强螺栓连接。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）、防护栏杆与工作平台设计(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

17、5cm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（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。（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）、横梁计算采用间距1m工14型钢作横梁，横梁长3.7m。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/m

18、3=1128kN （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 =1241.3kNq1=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=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.

19、42/8=11kNm= Mmax/Wx=11103/(10210-6)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）、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18m。 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

20、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。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=203.1KN/m叠加后得弯矩图： 图7 纵梁弯矩图所以纵梁最大弯矩Mmax产生在支座处，Mmax= Mm

21、ax2=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)=414003.1329.113/(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)

22、 3.110-4m所以最大挠度发生在纵梁跨中为fc1=-0.001mfc1f=a/400=3.132/400=0.008m,满足要求。（四）、抱箍计算1、荷载计算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

23、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=20个。则每条高强螺栓提供的抗剪力：P=N/14=636.48/20=31.82KNNL=39.7kN故能承担所要求的荷载。 （2）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=0.3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20条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为N2=Pb/20=2121

24、.6kN /20=106.08kNS=225kN=N1/A= N2（1-0.4m1/m）/A式中：N2轴心力m1所有螺栓数目，取：20个A高强螺栓截面积，A=4.52cm2=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=2121600(1-0.420/10)/204.5210-4=46938kPa=46.938MPa=140MPa故高强螺栓满足强度要求。 （3）求螺栓需要的力矩M1)由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N2L1u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数L1=0.015力臂M1=0.15106.080.015=0.239KN.m2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10M2=1N2cos10

25、L2+N2sin10L2式中L2=0.011(L2为力臂)=0.15106.08cos100.011+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

26、=（1/2N）/（2S1）=（1/2636480）/（20.008）=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）、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，采用C35砼浇

27、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）、抱箍安装抱箍设计高度50cm，由直径1.4m两个半圆通过20根M24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20根M24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）、液压油顶的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