盖梁抱箍施工法的设计及检算

盖梁抱箍施工法的设计及检算——抱箍法在天生河大桥的施工江珠高速公路项目经理部郭刚军摘要：在建筑施工行业里，尤其桥梁施工方面，地形、地质较差时桥的桥墩、盖梁采用抱箍施工较多，但抱箍施工的安全性、可靠性最重要。体现在抱箍施工的设计、检算和加固。现结合江珠高速公路天生河大桥盖梁施工，谈一下抱箍施工的设计、检算及加固。关键词：抱箍设计抱箍受力验算加固工程概况天生河大桥跨越天生河水道和通道，为21—20m大桥。桥址处鱼塘遍布，地形平坦，地势较低，属河口冲积平原区，线路与河流正交。上部结构采用20m预应力砼宽幅空心板，先简支后桥面连续方案；下部构造为全幅宽整体三柱墩、坐板式桥台，桩基础。盖梁长25.7m，高1.5m，宽1.6m。由于现场地形、地质情况的限制，其盖梁施工采用抱箍法施工最为合理。计检算说明盖梁抱箍施工图如下：立面图纵横梁顶平面图00522工字钢纵梁抱箍模板口1220X2440X15竹胶板工子钢40B型 --纵横梁顶平面图00522工字钢纵梁抱箍模板口1220X2440X15竹胶板工子钢40B型 ---灯::-I:-..---r-L1|n-L■+n1200拉条站带口80X60X2500方木@:匸M□160X140X2500方木@ 「说明：1、除抱箍尺寸以米计外其余单

位以毫米计。2、在横梁与底模之间设纵向的

方木楔块以调整盖梁底2%的

横向坡度与安装误差。侧面图2.1设计计算原则2.1.1在满足结构受力情况下考虑挠度变形控制。2.1.2综合考虑结构的安全性。2.1.3采取比较符合实际的力学模型。2.1.3尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法。2.2对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。2.3本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。以做安全储备。2.4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横梁计算

米用间距0.3m的16cmX14cm的方木作横梁，横梁长2.5m,共布设横梁86个。盖梁悬出端底模下设特制三角支架，每个重约10kN。3.1荷载计算3.1.1盖梁砼自重：G]=60m3X26kN/m3=1560kN3.1.2模板钢摸自重：G2=186kN（根据模板设计资料）3.1.3侧模支撑自重：G3=15kN3.1.4三角支架自重：G=10kN43.1.5施工荷载与其它荷载：G=25kN5横梁上的总荷载：G=G+G+G+G+G=1560+185+15+10+25=1795kNH12345q=1795/25.7=70kN/mH横梁采用间距0.3m的方木，则作用在单根横梁上的荷载G'=70X0.3=21kNH作用在横梁上的均布荷载为：q'=G'/l=21/1.6=14kN/m（式中：l为横梁受荷段长度，为1.6m）H H H H3.2力学模型如图2-2所示。:—H—\:—H—\A 横梁，方木,EI上 节 1.6m2.5mq'=14KN/m0.16m— r图2-2横梁计算模型3.3横梁抗弯与挠度验算横梁的弹性模量E=10X103MPa;bh3惯性矩：I= ==3659cm4；12抗弯模量：W= =523cm3X6最大弯矩：M=q'l2/8=14X1.62/8=4.5kN・mmaxHHo=M/W=4.5/(523)=8.6MPa〈[o]=13MPa (可)maxx w最大挠度：

q'l4max= —h—384q'l4max= —h—384EI2.5x14x103x1.64384x10x10x36591.6400=0.004m（可）纵梁计算荷载计算4.1.1横梁方木自重：0.38kN4.1.2工字钢自重：G7=73.84X13X4X9.8/1000=37.6kN纵梁上的总荷载：GZ=1795+0.38+37.6=1833kN纵梁所承受的荷载假定为均布荷载q：q=GZ/L=1833/25.7=72kN/m力学计算模型建立力学模型如图2-3所示。q=72kN/mB4.3结构力学计算图2-3所示结构体系为静定结构。计算支座反力R、RAB由静力平衡方程解得：TOC\o"1-5"\h\zqla 72x9.25 3.6R二 （1+—）2T= x（1+ ）2二643KNA2l 2 9.25R=企（1-聖）仁72x9.25x（1-込）=283KNB2l2 2 9.252纵梁端最大位移=心（4竺+3竺-1）24EIl2l372x3.6x9.253 4x3.62 3x3.63TOC\o"1-5"\h\z=(+ -1)24EI 9.252 9.253=-44573/24EI (I)=-0.02m4.3.3纵梁中间最大位移5ql4384EI=0.075mQ)5x5ql4384EI=0.075mQ)384x2x22781x24.3.4工字钢的弯矩检算Mac=qa2Mac=qa272x3.622=467KN•mql2 a2 72x9.252 3.62Mab=(1—)2= (1— )2=554KN•m8l2 8 9.2524.4纵梁结构强度验算4.4.1根据以上力学计算得知，最大弯矩出现在A、B支座，代入q后M=554kN•mAB4.4.2工字钢的允许弯矩计算40B型工字钢W=1139.0cm3X。二(554X103)/(1139X2X10-6)=243MPaA钢弯曲应力[o]=145MpaV。34.5关于纵梁计算挠度的说明由于计算挠度和弯矩都不能满足要求。计算时按最大挠度在梁中间考虑，但在盖梁的端部也产生较大挠度，因此在盖梁施工过程中必须在盖梁的端部，两个墩柱之间的中部工字钢下必须加支撑，防止盖梁沉降，还应在最先施工的纵梁上的端部、支座位置、中部等部位设置沉降监测测点，监测施工过程中的沉降和变形情况，据此调整纵梁或设置预留拱度。4.6纵梁的支撑和检算4.6.1纵梁的支撑纵梁的最大挠度发生在中间，因此两个墩柱之间的中部工字钢下必须加支撑，支撑采用10#槽钢两个焊接起来，在每两个墩柱之间支撑四个点。纵梁的端部，每个端部支撑两个点。加支撑后纵梁的挠度和弯矩都能满足要求。为了加强工字钢的整体性，在两个工字钢之间每两米设一根拉条，两工字钢之间采用角钢三角连接，增加其整体性。4.6.2支撑检算槽钢的长度3.62m,荷载P=qXl=72X9.25=666KN,槽钢采用10#验算其稳定。

查得10#槽钢截面最小回转半径：r=3.94cm=0.0394m杆件长细比：入=l/r=3.62/0.0394=91.9从〈〈路桥施工计算手册〉〉中查得2=0.651查得10#槽钢截面A=0.001274m2,两个槽钢焊接起来支撑四点，那么A=8X0.001274=0.0102m2强度验算：。二P/A=666/0.0102=65294.1Kpaa查得钢材的极限值［。］=215Mpa=215000Kpa,那么。＜［。］强度满足要a求。稳定验算：。=P/(2A)=666/(0.651X0.0102)=100298.2Kpaa［。］=215Mpa=215000Kpa,那么。＜［。］稳定满足要求。a抱箍计算盖梁抱箍图如下：抱箍立面图Q抱箍立面图Q抱箍平面图.抱箍平面图.说明:1•图中尺寸除注明外均以毫米计。2•钢抱箍制作直径必须准确，使其周长略小于墩身周长。在内面垫约5毫米橡胶,用螺栓将两片钢抱箍抱死于墩身上,每个螺栓上扭紧力矩不小于79kg.m，在其上搭设横梁，铺设底模。抱箍基本参数的确定计算模型的建立：本图尺寸均以厘米计。1T1T17—T2T2本图尺寸均以厘米计。1T1T17—T2T2y抱箍体所承受的压力Nl、N2为纵梁及其以上所有荷载产生的和力，用抱箍体支承上部荷载，抱箍桶壁与墩柱之间产生的摩擦力f抵抗压力N1、N2,由f=uN知，f由作用在抱箍桶上的垂直压力产生，采用抱箍桶之间f的高强螺栓的拉力Tl、T2对抱箍桶施工压力。荷载计算：由以上计算可知：支座反力R=643kNAR=283X2=566kNB以最大值643KN为抱箍体需承受的竖向压力N进行计算。力学计算：5.1.3.1计算拉力T1,砼与钢之间设一层橡胶，摩擦系数按橡胶与钢之

间的摩擦系数取口=0.25，由f二口Nf垂直压力:N二f二^43=2572kNT=NT=Nf=2572=643kNf4 4N二T+T+T'+T'二4Tf1 2 1 2 1M27高强螺栓的允许承载力:[N]=P•口・n/K=270X0.3Xl/1.7=47.6kNL抱箍螺栓数目的确定m=T/[N]=643/47.6=14个fl抱箍高度抱箍高h=0.6m。12个高强螺栓。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口=0.25计算抱箍产生的压力P=N/u=643kN/0.25=2572kN由高强螺栓承担。b贝V：N=P=2572kNfb抱箍的压力由12条10.9级M27的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为：N=P/12=2572/12=215kN<[P]=270kN1b故高强螺栓满足强度要求。（注：安全系数取1.7,那么[P]=159KN,12个高强螺栓不能满足要求）。根据现场情况采用两个抱箍上下抱箍，其高度1.2m，高强螺栓24个满足要求。5.3求螺栓需要的力矩M采用两个抱箍那么每个螺栓的拉力为N=P/24=2572/24=107KNb5.3.1由螺帽压力产生的反力矩M二uNXL1111u=0.15钢与钢之间的摩擦系数1L=0.019力臂1M=0.15X107X0.019=0.305KN.m1M为螺栓爬升角产生的反力矩，升角为10°2M=uXN，cos10°XL+Nzsin10°XL[式中L=0.014(L为力212222臂)]=0.15X107Xcos10°X0.014+107Xsin10°X0.014=0.481(KN・m)M=M+M=0.305+0.481=0.786(KN•m)12=79(kg•m)所以要求螺栓的扭紧力矩M±79(kg・m)抱箍体的应力计算：采用一个抱箍时的检算5.4.1抱箍壁为受拉产生拉应力拉力P=6N=6X215=1290(KN)11抱箍壁采用面板610mm的钢板，抱箍高度为0.6m。则抱箍壁的竖向截面积：S=0.01X0.6=0.006(m2)1o=P/S=1290/0.006=215(MPa)>[o]=140MPa11不满足设计要求。所以采用两个抱箍抱箍壁采用面板610mm的钢板，抱箍高度为1.2m。则抱箍壁的纵向截面积：S=0.01X1.2=0.012(m2)1o=P/S=1290/0.012=108(MPa)V[o]=140MPa11满足设计要求。抱箍体剪应力t=(1/2R)/(2S)A1=(1/2X643)/(2X0.006)=26.8MPa<[t]=85MPa根据第四强度理论o=(o2+3t2)1/2=(2152+3X26.82)1/2=220MPa>[o]=145MPaWW不满足强度要求。所以采用两个抱箍t=(1/2R)/(2S)A1=(1/2X643)/(2X0.012)=13.4MPa<[t]=85MPa根据第四强度理论o=(o2+3t2)1/2=(1082+3X13.42)1/2=110MPa<[o]=145MpaWW满足设计要求。两个抱箍连接说明：由于一个抱箍不能满足要求，因此采用两个抱箍连接起来使用，连接时先将第一个抱箍安装，在墩柱顶安装两个滑轮将第二个抱箍拉紧于第一个抱箍之下，让其密贴然后安装第二个抱箍。再检查两个抱箍是否密贴，如果还有缝隙用钢板加紧。抱箍试验：在抱箍使用前，先应做加载试验，试验布置图如图所示：报箍试验示意图6.1先将上、下两抱箍，按设计要求紧固螺栓，在千斤顶与上抱箍、下抱箍之间设置钢垫板，安装加载设备。6.2加载过程控制：先加载到R/2即322KN,稳定一段时间后，进行观察；再A加载到R即643KN，稳定一段时间，再进行观察。A在抱箍加载过程中注意观察：（1）抱箍体与墩柱有无滑动现象。（2）抱箍体各焊接部分有无变形开裂现象。卸载应均匀进行，卸载后，