周家山大橋墩蓋梁抱箍施工方案45a施工版

1、湖北省宜昌至巴東（鄂渝界）公路第22合同段（K130+364K134+899.02）周家山大橋蓋梁抱箍施工方案ZK134+634ZK134+972YK134+561YK134+899 中國中鐵 編制： 復(fù)核：審核： 中鐵五局（集團(tuán)）三公司宜巴高速公路土建22標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部2009年10月周家山大橋橋墩蓋梁抱箍施工方案1、工程概況本橋橋墩為雙柱墩，墩徑為1.3m和1.6m，蓋梁尺寸均為10.841.5(高)2(寬)，按最不利工況計(jì)算，蓋梁橫橋向按柱徑1.3m檢算，順橋向按柱徑1.6m檢算。2、 蓋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)蓋梁施工采用在墩柱上設(shè)置2cm厚鋼抱箍，抱箍一個墩柱兩個，高度為50cm，墩柱每側(cè)采用一根4

2、5a工字鋼作橫梁，橫梁上面鋪設(shè)14工字鋼作分配梁，分配梁上安放定型鋼模板。本圖按1.3m柱徑計(jì)算，1.6m柱徑蓋梁尺寸與1.3m柱徑相同，其抱箍摩擦力更大，其它受力相同，故只計(jì)算1.3m柱徑蓋梁即可。蓋梁特點(diǎn)及模板和支架布置圖3、 結(jié)構(gòu)計(jì)算：45a工字鋼，總長L=12m,懸臂L1=2.35m，墩柱凈距L2=5.3m3.1蓋梁砼重量：q1=31.8126=827.06 KN3.2模板、支架自重1）、蓋梁兩側(cè)各設(shè)置一根45a工字鋼作為施工主梁，長12mq2=80.4101221000=19.3 KN2）、主梁上鋪設(shè)16工字鋼作為施工橫梁，每根長4m，墩柱外側(cè)各設(shè)3根，兩墩柱之間設(shè)置8根，間距為0.

3、72m，共14根。Q3=20.5104141000=11.5 KN3）、方木上鋪設(shè)蓋梁定型鋼模板，定型鋼模板按廠家加工q4=80 KN3.3、施工人員、機(jī)具重量，查路橋施工計(jì)算手冊荷載按2.5KN/m2。q5=（10.842.2）2.5=59.6 KN3.4 查路橋施工計(jì)算手冊振搗砼產(chǎn)生的荷載為2KN/m2，砼澆筑產(chǎn)生的沖擊荷載為2KN/m2q6=（10.842.2）(2+2)=95.4 KN合計(jì)：(827.06+19.3+11.5+80) 1.2+(59.6+95.4) 1.4=1342.4 KN4 橫梁、主梁及抱箍驗(yàn)算（單位：KN、m、MPa）4.1 橫梁驗(yàn)算橫梁受力簡圖4.1.1 16工

4、字鋼截面特性：截面積S=26.1 cm2截面矩W=141cm3, 慣性矩I=1130cm4, 彈性模量E=2.06105N/mm2。作用于橫梁上(順橋向按2+0.12=2.2m)的荷載：q橫=1342.4/(10.842.2) 0.72=40.5 KN/m橫梁在柱徑1.6m時(shí)跨度最大，為最不利狀態(tài)，分配梁按柱徑1.6m布置檢驗(yàn)算:主梁(支座)間距1.75m,懸臂端長0.23m,總長2.21m計(jì)算。1） 彎矩圖Mmax=14.4 KN.m 2） 剪力圖tmax=35.4 KN強(qiáng)度應(yīng)力：=M/w=14.4103/141=102 MPa=215MPa剪應(yīng)力： = (Q/S）*1013.6 MPa=1

5、25MPa3） 位移圖根據(jù)計(jì)算端部位移為：0.8mm；跨中位移最大為1.9mm1450/400=3.625mm,滿足要求。I16工字鋼作橫梁滿足施工要求！4.2.2 I45a工字鋼截面特性截面積S=102 cm2截面矩W=1430 cm3, 慣性矩I=32240 cm4, 彈性模量E=2.06105N/mm2。4.2.3 受力計(jì)算1） 主梁受力簡圖(單片梁)支座間距6.6m,懸臂端長按2.05m，按總長10.7m計(jì)算。q主=40.52.2/2=44.6 KN2)彎矩圖Mmax=194 KN.m強(qiáng)度應(yīng)力：=M/w=194103/1430=135.7 MPa=215MPa3)剪力圖tmax=178

6、.4 KN剪應(yīng)力：=(Q/S）)*1017.5 MPa=125MPa4)位移圖根據(jù)計(jì)算：單元（1）及（3）懸臂位移為0.3mm，單元（2）的位移最大為6.8 mm6600/400=16.5mm。滿足要求。根據(jù)計(jì)算，支座反力取335.6 KN。因此由上述計(jì)算可知：2根12米長45a工字鋼作橫梁，滿足施工要求！4.3 抱箍驗(yàn)算4.3.1 設(shè)計(jì)荷載蓋梁自重，模板自重（底模自重和側(cè)模自重），I14工字鋼分配梁自重，45a橫梁自重，施工人員及機(jī)械荷載，振搗沖擊荷載。根據(jù)計(jì)算可得，一個抱箍的受力按：N=G=335.62671.2 KN4.3.2 螺栓抗剪計(jì)算抱箍所受的豎向壓力由M27的高強(qiáng)螺栓的抗剪力產(chǎn)生

7、，查路橋施工計(jì)算手冊：M27螺栓的容許抗剪承載力：NL=nP/K式中：P-8.8s M30高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力，取250KN；-摩擦系數(shù)，取0.30； n-傳力接觸面數(shù)目，取0.85； K-安全系數(shù)，取1.7。則：NL=2300.300.85/1.7=34.5 KN得螺栓數(shù)目m：mN/NL=671.2/34.5=19.5個，取20個則每個高強(qiáng)螺栓提供的抗剪力：N=N/m=671.2/20=33.56 KNNL=91.9 KN故一個抱箍由20 個8.8s M30高強(qiáng)螺栓能承擔(dān)所要求的荷載。4.3.3 鋼帶與墩柱的摩擦力計(jì)算4.3.3.1 鋼帶對墩柱的壓應(yīng)力1公式BDN KN式中：摩擦系數(shù)，取0.30

8、； B鋼帶寬度，本例取500mm； D墩柱直徑，本例1300mm； K荷載安全系數(shù)取1.5； N傳于牛腿上的上部荷載，本例為671.2 KN；c砼墩柱抗壓強(qiáng)度容許值，其值不大于0.8Rab，墩柱混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號為30號，軸心抗壓強(qiáng)度Rab21Mpa*0.8Rab0.82116.8Mpa。代入相關(guān)量值得：1K*N /(BD)=1.64 Mpac16.8Mpa4.3.3.2 鋼帶內(nèi)應(yīng)力2力的合成圖（見圖4）由圖4可得： 化簡得：21r/t式中：t鋼帶厚度，本例為20mm； r墩柱半徑650mm。代入相關(guān)量值得： 21r/t =1.64650/20=53.3 Mpa140Mpa式中：A3鋼軸向應(yīng)力容許

9、值140Mpa。則：半個鋼帶所受拉力P：P2A53.3（20500）/1000=533 KN。一個鋼帶所受拉力：2P=1066 KN一個高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)抗拉力Nt：Nt(Ae1)ftb(706.861)400/1000282.74 KN。10 Nt=10282.742827.4 KN式中：A鋼帶橫截面面積； Ae螺栓有效截面積，取Ae3.1415706.86 mm； ftb8.8級螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，為400Mpa。10Nt 2P，可以使用。4.3.3.3 半個鋼帶伸長量253.3 Mpa時(shí)，半個鋼帶伸長量為L L（2/E）*r鋼帶加工長度L（半個）：LrL（12/E）r式中：E鋼帶的彈性模量，為

10、2.06105Mpa。代入相關(guān)值得：L（153.3/206000）3.146502040.5 mm。兩半抱箍接頭間隙取20mm，則取L2000mm，一側(cè)牛腿腹板處采用10根承壓型連接高強(qiáng)度8.8級M30螺栓，分三排布置，螺栓孔直徑取32mm。4.3.3.4 抱箍軸向受拉計(jì)算砼與鋼抱箍之間的摩擦系數(shù)取=0.3計(jì)算抱箍產(chǎn)生的壓力Pb= N/=671.2/0.3=2237.3 KN由高強(qiáng)螺栓承擔(dān)。則軸心力：N=Pb=2237.3 kN一個抱箍的壓力由20個M30高強(qiáng)螺栓的拉力產(chǎn)生，即每個螺栓拉力為：N1=Pb/20=2237.3/20=111.9 KNP=250*0.9=225 kN=N/A= N（

11、1-0.4m/m）/A式中：N-軸心力m-所有螺栓數(shù)目，?。?0個m-一端螺栓數(shù)目，?。?0個A-30高強(qiáng)螺栓截面積，A=706.86 mm=N/A= N（1-0.4m/m1）/A=2237.310(1-0.420/10)/(20706.86)=31.7 MPa=140MPa故高強(qiáng)螺栓抗拉強(qiáng)度滿足要求。4.3.3.5 抱箍體的應(yīng)力計(jì)算1）、抱箍壁為受拉產(chǎn)生拉應(yīng)力拉力：P1=10N1=10111.9=1119（KN）抱箍壁采用面板20mm的鋼板，抱箍高度為500mm。則半個抱箍壁的縱向截面積：S1=20500=10000(mm2)=P1/S1=1119103/（210000）=56(MPa)=1

12、40MPa抗拉強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。2）、抱箍體剪應(yīng)力=N/（2S1）=671.21000/（210000）=33.6 MPa=85MPa抗剪強(qiáng)度滿足要求！4.3.3.6 根據(jù)第四強(qiáng)度理論W=（2+32）1/2=（562+333.62）1/2=65 MPaW=145MPaW彎曲應(yīng)力容許值。滿足彎曲強(qiáng)度要求。4.3.4 抱箍焊縫設(shè)計(jì)焊條采用E43型，手工焊，鋼材Q235鋼，焊縫形式為角焊縫。按照焊縫傳遞應(yīng)力與母材所承受應(yīng)力相協(xié)調(diào)的原則，由于腹板焊縫傳遞彎矩很小，可略去不計(jì)。即假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承受全部彎矩M，并將M化成一對水平力HM/h。將G/4等效為剪力V與彎矩M的合成，即：VG/4

13、1342.4/4=335.6 KNM=G/4e335.60.133.6 KN.me牛腿受力點(diǎn)至墩外緣的水平距離10cm1）、翼緣焊縫所承受的水平力：HM/h33.6/0.4968.6 KN式中：h牛腿上下翼緣焊縫中線間距離(500-25)=490mm。2）、在水平力H作用下翼緣焊縫強(qiáng)度：HH/（he1Lw1）68.6103/（0.78（4480）6.4 Mpa式中：he1焊縫有效寬度，取he10.7hf； hf焊縫焊角尺寸，本例為8mm； Lw1翼緣水平焊縫長度，取480mm3）、在剪力V作用下腹板側(cè)焊縫剪應(yīng)力為f： fV/（he2Lw2）335.6103/（0.78(4480)）31.2 M

14、pa式中符號同上。he2焊縫有效寬度，取he10.7hf；hf焊縫焊角尺寸，本例為8mm；Lw2翼緣豎直焊縫長度，取500210480mm4）、螺栓壓力P由翼焊縫及腹板焊縫共同承擔(dān)，所以在螺栓壓力P作用下pP/（）（2237.3/2）103/（0.78（4480）104 Mpa。式中符號含義同上。所以：5）、腹板焊縫強(qiáng)度翼翼(2H+2p )1/2=(6.42+1042 )1/2=104.2 MPafffw1.22160195.2Mpa；6）、腹板焊縫強(qiáng)度腹腹(H/p) 2+2f )1/2=(6.4/104) 2+31.22 )1/2=31.2ffw160Mpa；式中：f正面焊角強(qiáng)度增大系數(shù)，取

15、f1.22； ffw角焊縫抗拉、壓、剪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，為160Mpa。經(jīng)過以上計(jì)算可知，初擬抱箍尺寸安全可行。4.3.5 螺栓需要的力矩M1)由螺帽壓力產(chǎn)生的反力矩M1=1N1L11=0.15鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)力臂L1=0.022m 大六角標(biāo)準(zhǔn)螺帽對邊寬度M1=0.15111.90.022=0.37 KNm2)M2為螺栓爬升角產(chǎn)生的反力矩,升角為10M2=1N1cos10L2+ N1sin10L2力臂L2=0.013m M27螺栓有效直徑M2=0.15111.9cos100.013+111.9sin100.013=0.47 KNmM=M1+M2=0.37+0.47=0.84 KNm=84 kg

16、m所以要求螺栓的扭緊力矩M84kgm5、抱箍法施工5.1根據(jù)蓋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高反算出抱箍鋼帶下沿在墩柱上的位置，并在其上做好標(biāo)記，以便抱箍準(zhǔn)確就位。5.2將兩半抱箍用牛腿處螺栓固定成型，置于墩柱下方地面上。5.3在兩牛腿處螺栓之間穿一鋼絲繩，用吊車鉤住鋼絲繩將抱箍吊裝就位。吊裝時(shí)，注意在兩牛腿板下方撐一鋼筋，以確保抱箍不變形。5.4抱箍按墩柱上標(biāo)高準(zhǔn)確就位后，就要緊固牛腿處螺栓。因?yàn)榇颂幝菟ǔ惺芰^大，為便于施工，需將扳手把加長，可加焊一100cm長，28的鋼筋，緊固時(shí)，由兩人踩加長的鋼筋，直到踩不動為止，再復(fù)核兩半抱箍接頭間隙是否小于等于3cm（設(shè)計(jì)要求）直到符合要求為止。5.5把兩根45a橫梁吊

17、置于墩柱兩側(cè)牛腿上，用拉桿在兩端將兩者拉緊，防止其向兩側(cè)傾覆，其上安放木楔、分配梁和蓋梁底模。5.6用水準(zhǔn)儀測設(shè)蓋梁底模標(biāo)高，如低于設(shè)計(jì)值，用木楔相應(yīng)調(diào)整底模標(biāo)高。5.7在本施工方法首先使用時(shí)，為確保蓋梁混凝土澆注完成后其底模不下沉，即抱箍所受壓力達(dá)到其設(shè)計(jì)值，需進(jìn)行荷載預(yù)壓試驗(yàn)，可在墩柱根部進(jìn)行。由前面計(jì)算可知，底模以上荷載包括：a、蓋梁自重827.06 KN；b、鋼模板自重90.6 KN ；c、施工荷載98.88 KN ；d、I45a橫梁自重22.512 KN；e：I14分配梁自重：8.281KN；f：振搗沖擊荷載：158.2 KN，共計(jì)1205.533 KN，在底模上堆放重物145噸(按

18、1.2倍)，且使其堆放形式盡量接近施工實(shí)際情況。24小時(shí)后，用水準(zhǔn)儀復(fù)測底模標(biāo)高，若下沉量過大，則應(yīng)繼續(xù)緊固牛腿螺栓，直到底模下沉5mm則認(rèn)為可行，記錄下螺栓進(jìn)距（可根據(jù)螺距及所擰圈數(shù)予以確定）作為參考值，最好固定專人緊固牛腿螺栓，建立其經(jīng)驗(yàn)值。5.8卸下預(yù)壓沙袋，將蓋梁鋼筋吊置于底模上，裝好側(cè)模澆注混凝土；5.9拆除底模時(shí)，先拆側(cè)模，然后用鋼絲繩將橫梁工字鋼、底模固定于蓋梁上，松開抱箍牛腿螺栓，使抱箍沿墩柱滑下，最后卸下橫梁和底模。6、施工注意事項(xiàng)6.1 墩柱混凝土強(qiáng)度在養(yǎng)生達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75以上后方可進(jìn)行；6.2在抱箍設(shè)計(jì)中，焊條采用的是E43型，實(shí)際施工中最好采用E50型；6.3在抱箍鋼帶上可纏繞薄麻袋、土工布或者23mm厚度的橡膠帶以增加摩擦系數(shù)，也可起到保護(hù)墩柱的作用，同時(shí)在抱箍頂部使用土工布或者薄膜設(shè)置一道混凝土漿液攔截帶，防止?jié){體污染墩身，維護(hù)墩身外觀質(zhì)量；6.4抱箍