抱箍在橋梁施工中的應(yīng)用

1、抱箍在橋梁施工中的應(yīng)用摘要簡(jiǎn)述抱箍在橋梁蓋梁施工中的應(yīng)用方法及原理，概括抱箍在應(yīng)用時(shí)要進(jìn)行的力學(xué)計(jì)算，為今后類似施工提供計(jì)算參考依據(jù)。關(guān)鍵詞抱箍蓋梁摩擦力應(yīng)用計(jì)算1 抱箍應(yīng)用原理抱箍施工原理是通過在墩柱適當(dāng)部位安裝抱箍并通過螺栓使之與墩柱夾緊， 利用抱箍與墩柱之間的豎向摩擦力，支撐抱箍上的蓋梁及臨時(shí)施工設(shè)施。抱箍施工關(guān)鍵是保證抱箍與墩柱之間有足夠的摩擦力， 使抱箍在荷載作用下安全傳遞荷載，不至沿墩柱向下滑動(dòng)。1.1抱箍結(jié)構(gòu)形式抱箍的結(jié)構(gòu)形式主要涉及箍身結(jié)構(gòu)形式和連接板上螺栓排列方式。箍身結(jié)構(gòu)形式為保證抱箍工作時(shí)能夠提供足夠摩擦力， 抱箍與墩身必須緊密相貼。 墩柱在施工時(shí)很難保證是正圓， 且不同

2、高度墩身不圓度也是不同的， 因此為了適應(yīng)不同截面墩身， 抱箍箍身一方面采用不設(shè)環(huán)間加勁的柔性箍身， 另一方面， 可在箍身內(nèi)側(cè)貼一柔性橡膠墊， 這樣箍身是柔性的，在外部螺栓作用下可與墩柱墩身緊密相貼。連接板上螺栓排列方式箍身與墩身之間靜摩擦力為正壓力在墩身方向投影與摩擦力系數(shù)的乘積，因此只有在正壓力方向與墩身方向垂直時(shí)才能達(dá)到最大靜摩擦力。因此螺栓排列方向應(yīng)保證水平。為了保證抱箍與墩身之間能有足夠的摩擦力，需提供足夠的正壓力，即保證一定的螺栓數(shù)量。如果單從連接板與箍身受力考慮，連接板上螺栓最好豎向排成一排，但這必然造成抱箍自身高度增大，減小抱箍能應(yīng)用的高度范圍，且增大抱箍自重，減小能承受的極限荷

3、載。因此，一般采用足夠厚度的連接板并設(shè)置必要的加勁板，將連接板上的螺栓在豎向布置成23 排。這也保證了技術(shù)上的可行性。2 抱箍受力計(jì)算抱箍在受力時(shí)一般不考慮變形，只進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算， 確定需要的螺栓個(gè)數(shù)或者能承受的最大荷載。2.1螺栓個(gè)數(shù)計(jì)算F=f ×N 。抱箍與墩柱間最大靜摩擦力等于正壓力與摩擦系數(shù)乘積，即式中 F 抱箍與墩柱間最大靜摩擦力；f 抱箍與墩柱間靜摩擦系數(shù)；N 抱箍與墩柱間正壓力。而正壓力 N 是由螺栓的預(yù)緊力產(chǎn)生的，根據(jù)“抱箍”的結(jié)構(gòu)形式，假定每排螺栓個(gè)數(shù)為 n，連接板上螺栓分布兩排，則螺栓總數(shù)為4n，若每個(gè)螺栓預(yù)緊力為F1，則“抱箍”與墩柱間的總正壓力 N=4 

4、5;n× F1 。45 號(hào)鋼，直徑 30mm 的大直徑對(duì)于抱箍這樣的結(jié)構(gòu)，為減少螺栓個(gè)數(shù)，可采用材質(zhì)為螺栓或 M27 高強(qiáng)度螺栓。每個(gè)螺栓的允許拉力F=As × G ，式中： As 螺栓的橫截面積，As= d2/4G 鋼板允許應(yīng)力，對(duì)于 45 號(hào)鋼， G=2000Kg/cm 2=2.0t/ cm 2 于是， F= d2/4× G= 3.14 × 32/4×2.0=14.13t 。取 F1=14t。鋼材與混凝土間的摩擦系數(shù)約為于是抱箍與墩柱間的最大靜摩擦力為0.3 0.4，取 f=0.3(2 個(gè)墩柱， 2 個(gè)抱箍，8 個(gè)螺栓)：精選文檔F=f &

5、#215; N=f × 8×n× F1=0.3×8× n× 14=33.6n若臨時(shí)設(shè)施及蓋梁重量為G,則每個(gè)抱箍承受的荷載為Q=G/2 。取安全系數(shù)為=2則有 Q=F/即 G/2=33.6n/2 ， n=0.03G。故可取 n=ROUND(0.03G+1,0) ， ROUND() 函數(shù)是取整函數(shù)。2.2應(yīng)力計(jì)算抱箍在施工時(shí)主要承受上部蓋梁鋼筋、混凝土、 模板重量及木方和工字鋼重量。由于木方的力學(xué)傳遞性能較好，可將上部荷載看做均布荷載分布在工字鋼上作用于抱箍。作用方式如下圖：施工荷載計(jì)算施工荷載主要包括蓋梁混凝土和鋼筋籠自重，鋼模自重，

6、工字鋼自重，施工活載。假定一個(gè)蓋梁混凝土方量為C40 混凝土 30m3，混凝土平均密度為2.5t/m3,則混凝土自重為 2.5× 30=75t 。蓋梁鋼模密度為 0.1t/m 2，總的面積為 30m2，則模板自重為 3t。鋼筋籠總重為 3t。工字鋼自重為 3t。施工活載包括施工操作工人，混凝土動(dòng)載，振搗時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載，總荷載為 1t。則總的施工荷載為 Q=75+3+3+3+1=85t ?？紤]施工安全系數(shù)，采用1.2，則施工總荷載為 Q=1.×2 85=102t。單個(gè)加勁板受力為 Q/4=25.5t。8m，工字鋼兩側(cè)各懸臂伸同時(shí)應(yīng)考慮工字鋼型號(hào)尺寸選擇。假定兩墩柱中心線距離為出

7、距離為1m，則受力總長(zhǎng)度為10m，均布荷載為q=102× 1000 ×10/10=102KN/m 。在如圖所示施工情況下，工字鋼所產(chǎn)生最大彎矩 Mmax=(ql 2 /8)× (1-4a2/l2)=765KN ·m。若采用四根工字鋼，工字鋼抗彎強(qiáng)度為 M ，則應(yīng)保證 Mmax 4M 。且應(yīng)保證所選工字鋼承重極限大于施工總荷載。抱箍對(duì)墩柱壓應(yīng)力計(jì)算箍身對(duì)墩柱的壓應(yīng)力可由下式計(jì)算求得：1BD = KG1其中： 摩阻系數(shù)，取0.35B 箍身寬度， B=300mmD 立柱直徑， D=1200mmK 荷載安全系數(shù)，取1.2G 作用在單個(gè)抱箍上的荷載，G=510KN

8、則 1=KG/ B D=1.2 × 510×1000/（ 0.35× 300× 3.14× 1200）=1.55MPa =22.4MPa ，滿足要求。0.8Rab,墩柱混凝土抗壓強(qiáng)度容許值其中 為混凝土墩柱抗壓強(qiáng)度容許值，其值不大于為 40Mpa ，軸心抗壓強(qiáng)度 Rab=0.7 ×40=28Mpa ， 0.8Rab=0.8 ×28=22.4Mpa 。抱箍?jī)?nèi)應(yīng)力驗(yàn)算箍身內(nèi)應(yīng)力2 的合成圖如下：2Y2 B精選文檔1XD/22 B化簡(jiǎn)得 2 = 1D/2其中： 鋼板厚度，取10mm。求得 2=( 1.55× 1200/2

9、)/10=93MPa f=215MPa ，滿足要求。f 查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB500172003，Q235 鋼抗壓、彎、拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為215MPa。螺栓受力驗(yàn)算加勁板螺栓抗拉承載力計(jì)算加勁板腹板采用 8 根 10.9 級(jí) M24 高強(qiáng)螺栓，螺栓直徑為 24mm。鋼帶所受拉力： F= 2 B=93×10×300×10-3 =279kN ，則單個(gè)螺栓所受拉力為：N=F/8=279/8=34.875kN<N t =180kN，滿足要求。其中：Nt 10.9 級(jí) M24 高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)拉力。查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB500172003 10.9 級(jí) M24 螺栓預(yù)拉力 P=

10、225kN ，N t =0.8P=180kN螺栓抗剪承載力計(jì)算已計(jì)算得作用在單個(gè)加勁板上的豎向荷載為G=25.5 噸，螺栓連接方式為雙剪結(jié)合。單個(gè)螺栓所受的豎向總荷載為：T=255/8=31.875kN ，單個(gè)螺栓所受剪力Q=T/2=15.9375kN 。螺栓截面為圓形，故其截面所受的最大切應(yīng)力為： max=4Q/3Ae其中：Ae M24 螺栓的有效面積，為353 mm2則 max=4Q/3Ae=（4×15.9375 ×1000 ） /(3 ×353)=60.2Mpa 。螺栓的許用切應(yīng)力：= s/n其中： s材料的屈服極限，10.9 級(jí)螺栓的屈服極限為940Mpa

11、 （摘自 GB 3098.1-82 ）n安全系數(shù)，靜載時(shí)取2.5。則許用應(yīng)切力： = s/n =940/2.5=376Mpa 。故 max< ，滿足條件。螺栓緊固力計(jì)算緊固螺栓時(shí)要按照鋼板容許應(yīng)力控制緊固力?？紤] 2 倍的安全系數(shù)，緊固力取279×2=558kN ，每個(gè)螺栓緊固力為： 558/8=69.75kN 。查公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范041-2000P236 公式： TC=KP CD其中：TC終擰扭矩（ N·M ）K高強(qiáng)度螺栓連接扭矩系數(shù)平均值，范圍為0.11 0.15 之間，取 0.15。P 高強(qiáng)度螺栓施工預(yù)拉力（kN ）CD高強(qiáng)度螺栓公稱直徑（mm）單個(gè)螺栓終擰

12、扭矩 T C=KP CD=0.15 ×69.75×24=251.1N m,·扳手手柄加長(zhǎng)到 80cm，只需緊固 313.875N 的力即可滿足要求，緊固螺栓時(shí)可腳踩加長(zhǎng)手柄，踩不動(dòng)即能滿足要求。抱箍抗滑移驗(yàn)算M24 高強(qiáng)螺栓緊固力為 N =69.75kN ，單個(gè)牛腿由 8 個(gè)螺栓連接，則抱箍鋼帶所受的最大拉力： F=8N=558kN ，鋼帶橫截面承受的最大正應(yīng)力： max=F/(B× )=558/(300 ×10) ×1000=186Mpa 。其中：B鋼帶高度鋼帶厚度則鋼板所受墩柱的最大壓應(yīng)力為： 0=（ max×） / （

13、 D/2） =(186 ×10)/(1200/2)=3.1Mpa3精選文檔其中：D墩柱直徑 (mm)抱箍與墩柱間的最大壓力為：Nmax= 0 DB=3.1 ×3.14 ×1200 ×300/1000=3504.24kN取摩阻系數(shù)=0.35 ，則抱箍與墩柱之間的最大靜摩擦力：Tmax= Nmax=0.35 ×3504.24=1226.484kN已計(jì)算得單個(gè)抱箍所受的豎向荷載為G=510kN<Tmax ，滿足條件，抱箍不會(huì)產(chǎn)生滑移。綜合上述計(jì)算，該抱箍可用于假定蓋梁施工。3 抱箍施工步驟其施工工藝流程是：設(shè)計(jì)抱箍形式（計(jì)算箍板寬度、緊固螺栓規(guī)

14、格、數(shù)量等）按設(shè)計(jì)型式制作抱箍安裝抱箍采用千斤頂進(jìn)行抱箍承載力試驗(yàn)安裝、托梁、鋪設(shè)定型鋼底模復(fù)核底模測(cè)定軸線綁扎蓋梁鋼筋支立側(cè)模板澆筑蓋梁混凝土、養(yǎng)護(hù)至拆模強(qiáng)度拆除抱箍及托梁。3.1抱箍加工12cm 。抱箍與混凝土接觸面要平整，抱箍?jī)?nèi)徑宜比墩柱直徑大所有的焊接部位必須焊接密實(shí)，焊縫必須飽滿。抱箍加勁板上螺栓孔的大小由選擇的螺栓直徑大小決定。3.2抱箍試拼抱箍試拼可在墩柱底進(jìn)行，每半鋼箍連接處， 上、下各焊一塊水平鋼板， 做為承重牛腿。鋼抱箍?jī)?nèi)側(cè)與墩柱接觸處用橡膠皮等柔性環(huán)包，以增大墩身與抱箍間的摩擦力，并避免鋼抱箍與墩柱間的鋼性接觸， 損傷混凝土表面。 抱箍拼裝好后， 連接處的螺栓必須分三次進(jìn)

15、行擰緊。第一次在抱箍拼裝好后進(jìn)行， 第二次在抱箍拼裝好后第三天進(jìn)行， 第三次是在給抱箍加壓后進(jìn)行， 壓力的大小必須與抱箍理論承受的荷載相一致。抱箍螺栓使用前必須檢查其是否有缺陷。 只要發(fā)現(xiàn)有缺陷堅(jiān)決不能使用。 抱箍加壓后通過在抱箍下方作標(biāo)志， 檢查抱箍是否有下沉現(xiàn)象，并做好記錄。3.3工作平臺(tái)搭設(shè)采用人工將要施工的蓋梁下方地基大致整平，保證輔助支架立柱位置標(biāo)高一致。在平整好的地基上人工搭設(shè)鋼管輔助支架，輔助支架的作用是給抱箍安裝提供一個(gè)臨時(shí)支撐，方便安裝，在蓋梁施工時(shí)不受力。輔助支架的標(biāo)高控制在抱箍的下緣。3.4抱箍吊裝抱箍拼裝合格并且墩身混凝土 （墩身頂混凝土標(biāo)高必須比設(shè)計(jì)標(biāo)高大 1cm）強(qiáng)

16、度達(dá)到要求后，即可吊裝抱箍。抱箍?jī)刹糠忠送瑫r(shí)吊裝，操作人員用電動(dòng)扭矩扳手將螺栓逐個(gè)擰緊。注意兩個(gè)法蘭要對(duì)稱進(jìn)行。抱箍安裝好后應(yīng)在橋墩上抱箍下方作好標(biāo)記， 以便觀測(cè)抱箍是否下沉， 然后將工字鋼裝置在抱箍牛腿上， 為防止兩個(gè)工字鋼側(cè)向傾覆， 兩根工字鋼間可選用對(duì)拉螺栓穿過工字鋼腹板連接，內(nèi)側(cè)用鋼管支撐，對(duì)拉螺栓穿過鋼管。最后在工字鋼上直接安放蓋梁底模。3.5抱箍的承重蓋梁底模安放好后， 再一次擰緊抱箍連接螺栓， 檢查抱箍是否下沉。 若發(fā)現(xiàn)抱箍并未下沉，就可以吊裝鋼筋骨架及側(cè)模， 再檢查抱箍是否下沉， 確認(rèn)抱箍沒有移動(dòng)， 就可以灌筑砼。蓋梁在灌筑混凝土過程中必須安排一人觀測(cè)抱箍是否下沉。3.6拆放抱箍拆放抱箍時(shí)將抱箍用吊車掛住 （也可以吊葫蘆懸吊） ，然后拆抱箍連接螺栓， 下放抱箍。 4 抱箍施工注意事項(xiàng)1. 抱箍制作時(shí)必須采用合格鋼板制作，防止抱箍在荷載作用下發(fā)生脆性變形或損壞。2. 螺栓使用個(gè)數(shù)應(yīng)比計(jì)算所得個(gè)數(shù)多，并在加勁板兩側(cè)對(duì)稱布置，螺栓必須采用合格的高強(qiáng)度螺栓，并保證螺栓在每次加固擰緊時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)扭矩。3. 每次使用抱箍前必須對(duì)抱箍和螺栓進(jìn)行檢查，對(duì)裂紋進(jìn)行焊補(bǔ)加強(qiáng)，螺栓損壞應(yīng)及時(shí)更換。5 結(jié)束語抱箍法蓋梁施工優(yōu)點(diǎn)：克服了預(yù)埋型鋼牛腿或后穿牛