蓋梁抱箍法施工計(jì)算書

1、1、計(jì)算依據(jù) 12、專項(xiàng)工程概況 13、橫梁計(jì)算 13.1荷載計(jì)算 13.2力學(xué)模型 23.3橫梁抗彎與撓度計(jì)算 24、縱梁計(jì)算 34.1荷載計(jì)算 34.2力學(xué)計(jì)算模型 35、抱箍計(jì)算 45.1荷載計(jì)算 45.2抱箍所受正壓分布力Q計(jì)算 45.3兩抱箍片連接力 P計(jì)算 55.4抱箍螺栓數(shù)目的確定 65.5緊螺栓的扳手力 PB計(jì)算 65.6抱箍鋼板的厚度 7專業(yè)資料抱箍法施工計(jì)算書1、計(jì)算依據(jù)路橋施工計(jì)算手冊遼寧省標(biāo)準(zhǔn)化施工指南遼寧中部環(huán)線高速公路鐵嶺至本溪段第四合同段設(shè)計(jì)圖及相關(guān)文件2、專項(xiàng)工程概況蓋梁施工采用抱箍法，抱箍采用2塊半圓弧形鋼板制作，使用M24的高強(qiáng)螺 栓連接，底模厚度10cm每

2、塊長度2.5m；充分利用現(xiàn)場已有材料，下部采用I14 工字鋼作為橫梁，橫梁長度為4.5m,根據(jù)模板拼縫位置按照間距0.25m布置,共 需27根；橫梁底部采用2根I45C工字鋼作為縱梁，縱梁長度為15m抱箍與墩 柱接觸部位夾墊23mn橡膠墊，防止夾傷墩柱砼；縱橫梁梁兩端綁扎鋼管，安 裝防落網(wǎng)。下面以體積最大的渾河大橋8#右幅蓋梁為例進(jìn)行抱箍相關(guān)受力計(jì)算。渾河大橋8#墩柱直徑為2m,柱中心間距6.7m,蓋梁尺寸為12.298 >2.2 >2.1m, C40砼54.58m3,蓋梁兩端擋塊長度為 2.2 （上口 0.3m,下口 0.4m） ».6m, C40 砼 1.06m3oI

3、14工字鋼橫梁10cm厚底模/I1K一 間距0.5m 一/ Ml匚工字鋼縱梁 八，千斤頂抱箍.圖1抱箍法施工示意圖3、橫梁計(jì)算3.1荷載計(jì)算蓋梁鋼筋砼自重：G1=54.48>6KN/n3=1416.5KN擋塊鋼筋砼自重：G2=1.06>26KN/n3=27.6KN模板自重：G3=98KN施工人員：G4=2KN/b<12.298m>2.2m=54.1KN施工動荷載：G5=2KN/>2.298m>2.2m=54.1KN,傾倒砼時產(chǎn)生的沖擊荷載和 振搗砼時產(chǎn)生的荷載均按2KN/卅考慮。橫梁自重 G6=16.88>4.5 >27=1.1KN橫梁上跨中部分

4、荷載：G7=G1+G2+G3+G4+G5+G6=1416.5+27.6+98+54L1+1.仁 1651.4KN每根橫梁上所受荷載：qi= G7/15=1651.4/27=61.2KN作用在每根橫梁上的均布荷載：q2= q i/2.2=61.2/2.2=27.8KN/m兩端懸臂部分只承受施工人員荷載，可以忽略不計(jì)。3.2力學(xué)模型q=27.8KN/mU I 4 尸1.25m TV2m11.25mjrz0.1m0.1m圖2 力學(xué)模型3.3分配梁抗彎與撓度計(jì)算由分析可知，橫梁跨中彎矩最大，計(jì)算如下：2 2 2 2Mmax=q /8- q 211 /2=27.8 >2.2 /8-27.8 >

5、;0.1 /2=16.7KN -m圖3 分配梁彎矩示意圖54Q235I14工字鋼參數(shù)：彈性模量 E=2.1>0Mpa截面慣性矩l=712cm,截面3抵抗矩W=101.7cm 抗彎計(jì)算(T = Mmax/W=(16.7/101.7) >03=164.2=170Mpa結(jié)論：強(qiáng)度滿足施工要求。 撓度計(jì)算424225fma= f=ql(5-24 入)/384EI =27.8 >.2 (5-24 >0.1 /2 ) /(384 >.1 >0 X-5712X10 )=5.6 v l/400=11.25mm結(jié)論：撓度變形滿足施工要求。4、縱梁計(jì)算Q235 I45C工字鋼參

6、數(shù)：彈性模量 E=2.lx105Mpa截面慣性矩l=35278cm4, 截面抵抗矩W=1567.9cm4.1荷載計(jì)算每根縱梁上所承受的荷載為：橫梁自重 G8=16.88>4.5 >27=2.1KN縱梁自重 G9=94.51XI5=1.4KN縱梁上總荷載：G9=G7/2+G8/2+G9=1651.4/2+2.1/2+1.4=828.2KN縱梁所承受的荷載假設(shè)為均布荷載：q3=G9/12.298=828.2/12.298=67.3KN/m同樣，兩端懸臂部分所受施工人員荷載安全防護(hù)裝置荷載可忽略不計(jì)。4.2力學(xué)計(jì)算模型(1)中間段在均布荷載作用下的彎矩經(jīng)分析，最大彎矩產(chǎn)生在縱梁跨中處，為

7、：2 2 2 2Mmax= q /8- q M 端 /2=67.3 X5.7 /8-67.3 X.799 /2=114KN m圖5 縱梁彎矩示意圖3抗彎計(jì)算：c = Mmax/W=(114/1567.9) X0=72.7=170Mpa結(jié)論：強(qiáng)度滿足施工要求。(2)撓度計(jì)算縱梁的撓度計(jì)算：f=ql (5-24 入)/384EI=67.3 X6.7 (5-24 X.799 /6.7 )Co/(384 X.1 X0 X35278X0-)=3.9 v l/400=16.8mm結(jié)論：撓度變形滿足施工要求。5、抱箍計(jì)算5.1荷載計(jì)算抱箍所承受的荷載為：G10=G1+G2+G3+G4+G5+G62G9651

8、.4+2.8=1654.2KN5.2抱箍所受正壓分布力q計(jì)算抱箍所提供的支撐力是由抱箍與墩柱之間產(chǎn)生的摩擦力產(chǎn)生，根據(jù)抱箍所受 壓力可計(jì)算出抱箍與墩柱之間正壓力的大小。在對兩抱箍片之間的螺栓施加拉力 后抱箍各個部位的受力如圖6所示(由于兩片抱箍對稱布置，其受力狀態(tài)相同， 圖中僅示半邊，圖中未示由于正壓力作用兒產(chǎn)生的摩擦力)。Iyp'立柱中心點(diǎn) P2I q h i . . 1, . 1, .- TIX!L廠 .I.!二T(1-m)qi!"一 IA圖6抱箍受力圖示圖中各參數(shù)：q:表示抱箍接頭位置處的分布力(單位：kN/m)；P1、P2:表示兩抱箍片之間的連接力(單位：kN)；m:

9、表示由于摩擦作用引起的正壓力減小系數(shù)。由于正壓力減小系數(shù)的影響，抱箍中間點(diǎn)的分布力為(1-m)q kN/m,因此抱 箍中間段正壓由于摩擦影響的線形損失量為2mq/( nr) kN/m 。由此可計(jì)算與墩柱軸線成a夾角位置處的分布力為：q(1-2m a / n) kN/m。抱箍在承受外部荷載后，在正壓力的作用下，所提供的最大靜荷載力為：F=4?E? q1+(1- m)/2? n ?r/2?卩=q?(2- m)?n ?r?卩？E式中：r:表示墩柱半徑(單位：m)E：表示抱箍與墩柱之間的接觸系數(shù)，取值范圍為0.450.65 ;卩：表示抱箍與墩柱之間的摩擦系數(shù)。抱箍所能提供的摩擦力必須大于或等于抱箍所承

10、受的壓力，即：F >Q總12，為便于計(jì)算，取F= Q總12根據(jù)上式推算可得：q= Q總/2（2- m）?n ?r?卩? E5.3兩抱箍片連接力P計(jì)算即正壓力 P值以及由圖示可看出在施加外力后，影響 P1值主要有兩個力,現(xiàn)首先對兩個力進(jìn)行分解，如圖在正壓力作用下得摩擦力F，圖7a夾角位置抱箍所受正壓力分解P2'x7、圖8所示。圖8a夾角位置抱箍所受摩擦力分解圖中各參數(shù):Px: a夾角位置處r?d a弧長上抱箍所受正壓力kN）；Py: a夾角位置處r?d a弧長上抱箍所受正壓力kN）；Fx： a夾角位置處r?d a弧長上抱箍所受摩擦力kN）；Fy: a夾角位置處r?d a弧長上抱箍所

11、受摩擦力kN）;有以上受力圖分析：P在x軸方向分解（單位:P在丫軸方向分解（單位:F在x軸方向分解（單位:F在丫軸方向分解（單位:Px=q?(1-2m a/ n )r?Aa? cosaPy=q?(1-2m a/ n )r?Aa? sinaFx=q?(1-2m a/ n )r?Aa ?卩？sinaFy=q?(1-2m a/ n )r?Aa ?卩？cosa由于同一抱箍片在y軸方向受力對稱,Px及Fx分力相互抵消，對抱箍所施加得螺栓拉力P1以及P2不產(chǎn)生影響因此螺栓上所施加拉力P1及P2之和等于正壓力P及摩擦力F在y軸方向的 分力之和。在安裝抱箍時，兩側(cè)螺栓同時旋緊，近似認(rèn)為P1及P2兩值相同。因此

12、P1等于正壓力及摩擦力在抱箍1/4圓周內(nèi)、在y軸方向分力之和。為 計(jì)算兩分力在y軸方向的合力，現(xiàn)對兩力在0, n/2區(qū)間內(nèi)積分，積分值等于 拉力P1：/2 /2qqP1= 0? (1-2m a / n )r?si n a da + 0? (1-2m a / n )r?卩？ cos a daP1=qr?(1+ 卩-2m/ n -mf+2mf/ n)將q值代入上式可計(jì)算抱箍螺栓處施加的外力P1為：P1= Q 總 ？(1+ 卩-2m/ n -m 卩 +2m / n )/2(2- m)?n ?r?卩？E(2)由此可以看出，為計(jì)算抱箍螺栓的拉力，主要取決于抱箍荷載組合 Q總、砼 和鋼板的摩擦系數(shù)卩、抱箍

13、與墩柱之間的接觸系數(shù)E以及正壓力損失系數(shù)m鋼板與砼之間的摩擦系數(shù)取0.3，正壓力損失系數(shù)為0.10.2之間，取0.15。 根據(jù)我標(biāo)段下部結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量狀況，墩柱表面的平整度及光滑程度均較好。因此：取卩=0.3，m=0.15，三=0.6，Q總=G10將以上各數(shù)值代入(2)式中,計(jì)算P值為：P=P仁1611.2X(1+0.3-0.3/ n -0.09+0.18/ n )/2 X(2-0.15) xn X1 >0.3 X 0.6=926.9kN5.4抱箍螺栓數(shù)目的確定根據(jù)所選用的螺栓為8.8級M24粗牙螺栓，螺紋間距h為3mm螺栓的公稱 應(yīng)力面積為353口金查看公路施工材料手冊保證應(yīng)力為 600

14、MPa故該類型 螺栓的保證應(yīng)力荷載為：P=公稱應(yīng)力面積X保證應(yīng)力=353X600=211.8kN應(yīng)滿足Pn > P，則螺栓個數(shù)為：n > P/P=4.4為保證安全取n=16每根螺栓的受力 Ps=926.9/16=57.9KN<P=211.8KN結(jié)論：螺栓的強(qiáng)度滿足要求。5.5緊螺栓的扳手力Pb計(jì)算螺栓旋轉(zhuǎn)一周，螺母前進(jìn)或后退一螺紋間距。螺母的移動距離與扳手端的移 動距離遵循如下關(guān)系： L=2A hn L/h式中：L:表示扳手力臂長度 L:表示扳手端的移動距離h:螺栓的螺紋間距 h:對應(yīng)扳手端的移動距離厶L的螺母的軸向移動距離則扳手力所做的功為：PbA L=2PbA hn L/

15、h由于在旋緊螺母的過程中，螺母與鋼板之間的摩擦以及螺母與螺栓之間的摩 擦相當(dāng)大，扳手力所做的功在加力過程中損失較大，以k表示扳手力所做功的損 失系數(shù)，取值范圍在0.20.4之間，貝PsA h=k >Pb * hn L/hPb = Psh/ (2kn L) =57.9 >3/(2 >0.3 >3.14 >300)=308N根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出，一個人的力量或采取加長力臂可以將抱箍所需的螺 栓拉力施加到設(shè)計(jì)要求。5.6抱箍鋼板的厚度螺栓中心間距的容許范圍為3d12d，螺栓中心至構(gòu)件邊緣距離的容許范圍 為1.5d4d。d為螺栓孔直徑，取28mm則高度H取值為50cm較合適。由于抱箍體與砼之間的摩擦力與接觸面積無關(guān)，影響抱箍鋼板高度的因素主 要為抱箍螺栓的排列。理論上來說，抱箍螺栓在豎向方向排列成1排為最有利情 況，但必定使抱箍體高度增加。實(shí)際施工按豎向23排列。本抱箍每側(cè)8個螺栓，按豎向2排排列。在抱箍高度H確定的情況下，可根據(jù)抱箍體鋼板的極限破壞應(yīng)力來確定抱箍 鋼板的厚度