第九章鋼抱箍支撐體系受力驗算

1、第九章鋼抱箍支撐體系受力驗算9.1 蓋梁抱箍方案說明蓋梁結(jié)構(gòu)蓋梁長19.44m、寬1.6m、高1.4m,混凝土方量為41.41m3,墩柱直徑1.1m。模板、支撐結(jié)構(gòu)側(cè)模為鋼模板，面板厚度為 5mm背桿14mm橫肋8mm縱肋扁鋼-80mm*8mm 側(cè)模共重3400kg。底模和端模采用膠合模板，面板厚度為 18mm底模、端模共重300kg。蓋梁底模下采用10X10cm方條作為橫梁，每根長4m間距0.1m, 7KN/m3即每 條0.28KN,合計每條28Kg,總共182條。橫梁放置在140b工字鋼上，140b工字鋼為 受力主梁，共2根，每根長20m每米重73.84Kg。抱箍采用兩塊半圓弧鋼板制成，鋼

2、板厚度12mm高0.5m,抱箍牛腿鋼板厚20mm 寬40mm采用28根M22高強螺栓（10.9級）雙側(cè)連接。為了提高墩柱與抱箍間的摩 擦力，在墩柱與抱箍之間設(shè)置 3mnB膠板。ose-e-士壬三H圖9.1-1蓋梁施工小意圖圖9.1-2鋼抱箍平、立面圖9.2 鋼抱箍支撐體系檢驗原則在滿足結(jié)構(gòu)受力(強度)的情況下考慮撓度變形(剛度)控制。本計算未扣除墩柱頂承擔(dān)的蓋梁混凝土重量，而作為安全儲備。抱箍加工實施前，先進行壓力試驗，變形滿足要求后方可使用。根據(jù)豎向力傳遞順序，對體系的橫梁、縱梁、鋼抱箍以及螺栓進行驗算。9.3 計算依據(jù)公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTG/T F50-2011 )公路鋼筋混凝土及預(yù)

3、應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D62-2004)鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓、大六角螺母、墊圈技術(shù)條件(GB/T1231-2006)路橋施工計算手冊2014年7月第17印刷9.4 鋼抱箍支撐體系受力驗算工字鋼力學(xué)參數(shù)根據(jù)路橋施工計算手冊附表 3-19和3-20 (第787頁)，A3鋼材的容許彎曲應(yīng) 力為145MPa彈性模量為2.1 X105MPa鋼抱箍、螺栓力學(xué)參數(shù)鋼抱箍采用A3號普通碳素鋼，容許拉應(yīng)力6=140MPa； 10.9級M22的高強螺 栓預(yù)拉力值 P=175kN,抗拉弓雖度為 1000MPa9.4.1 荷載計算現(xiàn)取我標段蓋梁(長19.44*寬1.6*高1.4)計算如下：(1)硅結(jié)構(gòu)

4、自重鋼筋混凝土重量，容重按26KN/m計算荷載，混凝土 WW=41.41*26/19.44=55.38KN/m ;橫向分配梁W采用10cm方條，間距10cm每1S長4m密度700Kg/m3,單位重量，7kg/m,蓋梁 長度為19.44m,橫向方條共計182根，中間2X70根，兩側(cè)各21根。W=7*4*9.8/0.1=2744N/m=2.744KN/m ;縱向工字鋼自重W:縱向工字鋼采用140b普通熱軋工字鋼，理論重量 73.84kg/m,每個蓋梁采用2根 20m長140b工字鋼。W=73.84*9.8*2=1447N/m=1.447KN/m；注意：2 根(4)施工人員機械材料W根據(jù)路橋施工計算

5、手冊，按2.5 KN/褶考慮：W=2.5*1.6=4.0KN/m ;(5)振搗混凝土產(chǎn)生的荷載W:根據(jù)路橋施工計算手冊，振搗混凝土產(chǎn)生的荷載 W,按6 KN/ nf考慮：W=6*1.6=9.6KN/m；(6)模板自重W:W=(3400+300)*9.8/19.44=1865N/m=1.865KN/m以上累積荷載 W= W1+ W2+ W3+ W4+ W5+ W=55.38+2.744+1.447+4.0+9.6+1.865=75.04KN/m每根工字鋼承受的均布荷載為：q=1/2*W總=75.04/2= 37.52KN/m。9.4.2 受力計算橫向方條力學(xué)計算計算方條受力時，可簡化為單跨簡支梁

6、的計算模型，方條承受上部傳遞的均布荷載，方條間距為0.1m,計算E夸度為1.244m。計算強度時承受的線荷載均加力Q擊 木圖尺寸眼位按電米計.圖9.4.4-1橫向方條(10X10)受力圖式計算蓋梁平均厚d=1.4m。鋼筋混凝土頂板單位重度 26KN/m3模板每米寬、每米 長上的荷載：鋼筋混凝土頂板：g1=d 丫 =1.4 X 26=36.4KN/m222施工人貝：gr=2.5KN/m傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載按 4 KN/m2考慮。橫梁為10M0方條，按簡支梁計算，其橫梁順向按縱向1.244m,橫向0.3m的問距布置。故橫梁10X10方條跨度1.244m,橫向間距0.3m,縱梁單位荷載：q=g

7、1X 1.2+gr X 1.4+4 X 1.4=36.4*1.2+2.5*1.4+4*1.4=52.78KN/m (驗 算強度)q=g1 X 1.2=36.4*1.2=43.68KN/m(驗算剛度)10M0方條抗彎強度和撓度驗算：橫梁為0.1 >0.1m方條，按簡支梁計算，方條縱間距10cm布置，凈距0cm,橫向1.244m 的跨徑布置。M= ql 2/8=52.78 X0.1 X1.2442/8=1.02KN?mW=b2Y6=0.1 X 0.1 2/6 = 0.000167m 3(T=M/W=1.02/0.000167=6108KPa=6.108Mpa(rw=10MPaI=bh3/12

8、=0.1 X 0.1 3/12=8.333 乂 10-6 m4f= ( 5 ql 4) / ( 384EI) =5 X 4.368 X 103 X 103 X 1.2444/(384 X 9X 109X 0.1 X0.1 3/12)=1.82mm<1224/400=3.06mm可滿足要求。2根工字縱向工字鋼力學(xué)計算計算工字鋼受力時，可簡化為兩端帶懸臂的雙跨簡支梁的計算模型,鋼承受上部傳遞的均布荷載，工字鋼計算長19.44m,間距1.244m,兩支點跨度為7.05m,懸臂長度為2.67m。、照等矩圖彎柜圖（“E,上部受拉為正）17E.a653n)ffl114 "日 72k 版11

9、4 47s 72kNm0.-67 9其能W電出程序依彭國淮安廣廈建筑設(shè)計可知， MB=175.9KNm,懸臂端為變截面，產(chǎn)生負彎矩，根據(jù)疊加計算,AB和BC段跨中彎矩變小，從保守角度和簡化計算考慮，按兩等跨連續(xù)梁進行計算。如下圖所示7. 051. 05-11*ABC圖9.4.4-2 縱向工字鋼（I40b）受力圖式目與矩圖一 匚 X音邁留小曲，上都受拽為正正出程序，CTimTr fee nr-irrT1）最大彎矩計算跨內(nèi)最大彎矩內(nèi)力系數(shù) M1=M2=0.07支座彎矩系數(shù) MB=-0.125,則最大彎矩位于 MB上，為負彎矩（上部受拉）。MB表中系數(shù) 溝l2=-0.125 X37.52 X7.05

10、2=-233.1KN - m2）最大剪力計算剪力系數(shù)QA=QC=-0.375 QB左二-0.625 , QB右=0.625 ,具有疊加作用，則是最大剪力 為：QB=20.625 河=1.25 X37.52 X7.05=330.65KN3）計算應(yīng)力查路橋施工計算手冊附錄三 P796頁附表3-31知40b工字鋼，彈性模量 E=2.1*105MPa 截面才R抗矩 W=113Cm3 慣Tt矩 I=22781cm4、截面面積 A=94.07cn2鋼材采用Q235鋼，抗拉、抗壓、抗彎強度設(shè)計值=215Mpa 查路橋施工 計算手冊P787頁，采用45號鋼，b=220MPa,抗剪強度設(shè)計值r =125Mpa

11、bma尸MUW=233.1/1139=204.6MPav c =220MPa 滿足要求（乘 103）p max=QaXA=330.65/94.07=35.1 MPa< r =125MPa 滿足要求（乘 10）4）計算撓度路橋施工計算手冊P762頁計算公式，撓度最大在跨中處。fmax二表中系數(shù) xqi 4/（384EI）=0.521 M7.52*7.05 4 *10 8/（384*2.1*10 5*22781） =2.6mm<1/400*l 0=17.5mm9.4.3 抱箍的受力計算1）上部荷載計算上部荷載總重： Q=75.04*19.44 = 1458.8KN每個蓋梁按墩柱設(shè)三個抱

12、箍體支承上部荷載，上部荷載通過40b工字鋼傳遞給抱箍，按簡支梁計算，抱箍受力為 1458.8/3=486.3KN。以最大值為抱箍體需承受的豎向 壓力N=486.3KNffi行計算，該值即為抱箍體需產(chǎn)生的摩擦力。2）抱箍螺栓數(shù)目的確定設(shè)計采用M30高強螺栓,10.9級，單個M22高強螺栓白預(yù)緊力F=175KN,鋼材與 碎的摩擦系數(shù) 小取0.3,螺栓的傳力接觸面數(shù)目n=1,安全系數(shù)K=1.7。單個抱箍的產(chǎn) 生的最大摩擦力即等效為支座反力，N=486.3KN則螺栓數(shù)目 m=（K*F）/（仙 *n*F）=（1.7*486.3）/（0.3*1*175） 定 15.74 個根據(jù)螺栓布設(shè)，螺栓個數(shù)m取28個

13、驗算螺栓的抗剪和抗拉：單個螺栓的容許剪應(yīng)力：N l= F仙 n/K=(0.3*1*175)/1.7=30.9KN單個螺栓承受的抗剪力：N =N/m=486.3/28=17.4KN<M 抗剪滿足要求。3)螺栓所需終擰力矩單個螺栓所受拉力：N=N/(仙 Xm)=486.3/(0.3 X 28)=57.9KN<F=175KN螺栓連接處的扭矩系數(shù)平均值，k取0.13,力臂Li, M22螺栓取0.022m每個螺栓的終擰扭矩 R=kN L 1=0.13*57.9*0.022=166 Nm式中：Ni -單個螺栓所受拉力kN;R -終擰扭矩(N.m);K -扭矩系數(shù)(0.110.15之間)，取0.

14、13 ;d -螺栓公稱直徑(m。4)抱箍鋼板高度由于抱箍體與碎之間的摩擦力與接觸面積無關(guān)，影響抱箍鋼板高度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，但是必定使抱箍體高度增加。實際施工按豎向34排列。本抱箍每側(cè)14個螺栓，按豎向4排排列。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22mm則高度H取值為0.5m較合適。5)抱箍體的應(yīng)力計算1、抱箍壁為受拉產(chǎn)生拉應(yīng)力拉力 P1=14Ni=14*17.4=243.6KN抱箍壁采用面板t=12mm的鋼板，抱箍高度為0.5m。則抱箍壁的縱向截面積：S1=0.012*0.5=0.006 m2(T =P1/S1=243.6*103/(0.006*10A6)=40.6MPa< (r=140MPa (查路橋施