蓋梁抱箍施工法的設(shè)計(jì)及檢算

蓋梁抱箍施工法的設(shè)計(jì)及檢算——抱箍法在天生河大橋的施工江珠高速公路項(xiàng)目經(jīng)理部郭剛軍摘要：在建筑施工行業(yè)里，尤其橋梁施工方面，地形、地質(zhì)較差時(shí)橋的橋墩、蓋梁采用抱箍施工較多，但抱箍施工的安全性、可靠性最重要。體現(xiàn)在抱箍施工的設(shè)計(jì)、檢算和加固?，F(xiàn)結(jié)合江珠高速公路天生河大橋蓋梁施工，談一下抱箍施工的設(shè)計(jì)、檢算及加固。關(guān)鍵詞：抱箍設(shè)計(jì)抱箍受力驗(yàn)算加固工程概況天生河大橋跨越天生河水道和通道，為21—20m大橋。橋址處魚塘遍布，地形平坦，地勢(shì)較低，屬河口沖積平原區(qū)，線路與河流正交。上部結(jié)構(gòu)采用20m預(yù)應(yīng)力砼寬幅空心板，先簡(jiǎn)支后橋面連續(xù)方案；下部構(gòu)造為全幅寬整體三柱墩、坐板式橋臺(tái)，樁基礎(chǔ)。蓋梁長(zhǎng)25.7m，高1.5m，寬1.6m。由于現(xiàn)場(chǎng)地形、地質(zhì)情況的限制，其蓋梁施工采用抱箍法施工最為合理。計(jì)檢算說明蓋梁抱箍施工圖如下：立面圖縱橫梁頂平面圖00522工字鋼縱梁抱箍模板口1220X2440X15竹膠板工子鋼40B型 --縱橫梁頂平面圖00522工字鋼縱梁抱箍模板口1220X2440X15竹膠板工子鋼40B型 ---燈::-I:-..---r-L1|n-L■+n1200拉條站帶口80X60X2500方木@:匸M□160X140X2500方木@ 「說明：1、除抱箍尺寸以米計(jì)外其余單

位以毫米計(jì)。2、在橫梁與底模之間設(shè)縱向的

方木楔塊以調(diào)整蓋梁底2%的

橫向坡度與安裝誤差。側(cè)面圖2.1設(shè)計(jì)計(jì)算原則2.1.1在滿足結(jié)構(gòu)受力情況下考慮撓度變形控制。2.1.2綜合考慮結(jié)構(gòu)的安全性。2.1.3采取比較符合實(shí)際的力學(xué)模型。2.1.3盡量采用已有的構(gòu)件和已經(jīng)使用過的支撐方法。2.2對(duì)部分結(jié)構(gòu)的不均布，不對(duì)稱性采用較大的均布荷載。2.3本計(jì)算未扣除墩柱承擔(dān)的蓋梁砼重量。以做安全儲(chǔ)備。2.4抱箍加工完成實(shí)施前，必須先進(jìn)行壓力試驗(yàn)，變形滿足要求后方可使用橫梁計(jì)算

米用間距0.3m的16cmX14cm的方木作橫梁，橫梁長(zhǎng)2.5m,共布設(shè)橫梁86個(gè)。蓋梁懸出端底模下設(shè)特制三角支架，每個(gè)重約10kN。3.1荷載計(jì)算3.1.1蓋梁砼自重：G]=60m3X26kN/m3=1560kN3.1.2模板鋼摸自重：G2=186kN（根據(jù)模板設(shè)計(jì)資料）3.1.3側(cè)模支撐自重：G3=15kN3.1.4三角支架自重：G=10kN43.1.5施工荷載與其它荷載：G=25kN5橫梁上的總荷載：G=G+G+G+G+G=1560+185+15+10+25=1795kNH12345q=1795/25.7=70kN/mH橫梁采用間距0.3m的方木，則作用在單根橫梁上的荷載G'=70X0.3=21kNH作用在橫梁上的均布荷載為：q'=G'/l=21/1.6=14kN/m（式中：l為橫梁受荷段長(zhǎng)度，為1.6m）H H H H3.2力學(xué)模型如圖2-2所示。:—H—\:—H—\A 橫梁，方木,EI上 節(jié) 1.6m2.5mq'=14KN/m0.16m— r圖2-2橫梁計(jì)算模型3.3橫梁抗彎與撓度驗(yàn)算橫梁的彈性模量E=10X103MPa;bh3慣性矩：I= ==3659cm4；12抗彎模量：W= =523cm3X6最大彎矩：M=q'l2/8=14X1.62/8=4.5kN?mmaxHHo=M/W=4.5/(523)=8.6MPa〈[o]=13MPa (可)maxx w最大撓度：

q'l4max= —h—384q'l4max= —h—384EI2.5x14x103x1.64384x10x10x36591.6400=0.004m（可）縱梁計(jì)算荷載計(jì)算4.1.1橫梁方木自重：0.38kN4.1.2工字鋼自重：G7=73.84X13X4X9.8/1000=37.6kN縱梁上的總荷載：GZ=1795+0.38+37.6=1833kN縱梁所承受的荷載假定為均布荷載q：q=GZ/L=1833/25.7=72kN/m力學(xué)計(jì)算模型建立力學(xué)模型如圖2-3所示。q=72kN/mB4.3結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算圖2-3所示結(jié)構(gòu)體系為靜定結(jié)構(gòu)。計(jì)算支座反力R、RAB由靜力平衡方程解得：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縱梁端最大位移=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縱梁中間最大位移5ql4384EI=0.075mQ)5x5ql4384EI=0.075mQ)384x2x22781x24.3.4工字鋼的彎矩檢算Mac=qa2Mac=qa272x3.622=467KN?mql2 a2 72x9.252 3.62Mab=(1—)2= (1— )2=554KN?m8l2 8 9.2524.4縱梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算4.4.1根據(jù)以上力學(xué)計(jì)算得知，最大彎矩出現(xiàn)在A、B支座，代入q后M=554kN?mAB4.4.2工字鋼的允許彎矩計(jì)算40B型工字鋼W=1139.0cm3X。二(554X103)/(1139X2X10-6)=243MPaA鋼彎曲應(yīng)力[o]=145MpaV。34.5關(guān)于縱梁計(jì)算撓度的說明由于計(jì)算撓度和彎矩都不能滿足要求。計(jì)算時(shí)按最大撓度在梁中間考慮，但在蓋梁的端部也產(chǎn)生較大撓度，因此在蓋梁施工過程中必須在蓋梁的端部，兩個(gè)墩柱之間的中部工字鋼下必須加支撐，防止蓋梁沉降，還應(yīng)在最先施工的縱梁上的端部、支座位置、中部等部位設(shè)置沉降監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)施工過程中的沉降和變形情況，據(jù)此調(diào)整縱梁或設(shè)置預(yù)留拱度。4.6縱梁的支撐和檢算4.6.1縱梁的支撐縱梁的最大撓度發(fā)生在中間，因此兩個(gè)墩柱之間的中部工字鋼下必須加支撐，支撐采用10#槽鋼兩個(gè)焊接起來，在每?jī)蓚€(gè)墩柱之間支撐四個(gè)點(diǎn)?？v梁的端部，每個(gè)端部支撐兩個(gè)點(diǎn)。加支撐后縱梁的撓度和彎矩都能滿足要求。為了加強(qiáng)工字鋼的整體性，在兩個(gè)工字鋼之間每?jī)擅自O(shè)一根拉條，兩工字鋼之間采用角鋼三角連接，增加其整體性。4.6.2支撐檢算槽鋼的長(zhǎng)度3.62m,荷載P=qXl=72X9.25=666KN,槽鋼采用10#驗(yàn)算其穩(wěn)定。

查得10#槽鋼截面最小回轉(zhuǎn)半徑：r=3.94cm=0.0394m桿件長(zhǎng)細(xì)比：入=l/r=3.62/0.0394=91.9從〈〈路橋施工計(jì)算手冊(cè)〉〉中查得2=0.651查得10#槽鋼截面A=0.001274m2,兩個(gè)槽鋼焊接起來支撐四點(diǎn)，那么A=8X0.001274=0.0102m2強(qiáng)度驗(yàn)算：。二P/A=666/0.0102=65294.1Kpaa查得鋼材的極限值［。］=215Mpa=215000Kpa,那么。＜［。］強(qiáng)度滿足要a求。穩(wěn)定驗(yàn)算：。=P/(2A)=666/(0.651X0.0102)=100298.2Kpaa［。］=215Mpa=215000Kpa,那么。＜［。］穩(wěn)定滿足要求。a抱箍計(jì)算蓋梁抱箍圖如下：抱箍立面圖Q抱箍立面圖Q抱箍平面圖.抱箍平面圖.說明:1?圖中尺寸除注明外均以毫米計(jì)。2?鋼抱箍制作直徑必須準(zhǔn)確，使其周長(zhǎng)略小于墩身周長(zhǎng)。在內(nèi)面墊約5毫米橡膠,用螺栓將兩片鋼抱箍抱死于墩身上,每個(gè)螺栓上扭緊力矩不小于79kg.m，在其上搭設(shè)橫梁，鋪設(shè)底模。抱箍基本參數(shù)的確定計(jì)算模型的建立：本圖尺寸均以厘米計(jì)。1T1T17—T2T2本圖尺寸均以厘米計(jì)。1T1T17—T2T2y抱箍體所承受的壓力Nl、N2為縱梁及其以上所有荷載產(chǎn)生的和力，用抱箍體支承上部荷載，抱箍桶壁與墩柱之間產(chǎn)生的摩擦力f抵抗壓力N1、N2,由f=uN知，f由作用在抱箍桶上的垂直壓力產(chǎn)生，采用抱箍桶之間f的高強(qiáng)螺栓的拉力Tl、T2對(duì)抱箍桶施工壓力。荷載計(jì)算：由以上計(jì)算可知：支座反力R=643kNAR=283X2=566kNB以最大值643KN為抱箍體需承受的豎向壓力N進(jìn)行計(jì)算。力學(xué)計(jì)算：5.1.3.1計(jì)算拉力T1,砼與鋼之間設(shè)一層橡膠，摩擦系數(shù)按橡膠與鋼之

間的摩擦系數(shù)取口=0.25，由f二口Nf垂直壓力:N二f二^43=2572kNT=NT=Nf=2572=643kNf4 4N二T+T+T'+T'二4Tf1 2 1 2 1M27高強(qiáng)螺栓的允許承載力:[N]=P?口?n/K=270X0.3Xl/1.7=47.6kNL抱箍螺栓數(shù)目的確定m=T/[N]=643/47.6=14個(gè)fl抱箍高度抱箍高h(yuǎn)=0.6m。12個(gè)高強(qiáng)螺栓。螺栓軸向受拉計(jì)算砼與鋼之間設(shè)一層橡膠，按橡膠與鋼之間的摩擦系數(shù)取口=0.25計(jì)算抱箍產(chǎn)生的壓力P=N/u=643kN/0.25=2572kN由高強(qiáng)螺栓承擔(dān)。b貝V：N=P=2572kNfb抱箍的壓力由12條10.9級(jí)M27的高強(qiáng)螺栓的拉力產(chǎn)生。即每條螺栓拉力為：N=P/12=2572/12=215kN<[P]=270kN1b故高強(qiáng)螺栓滿足強(qiáng)度要求。（注：安全系數(shù)取1.7,那么[P]=159KN,12個(gè)高強(qiáng)螺栓不能滿足要求）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用兩個(gè)抱箍上下抱箍，其高度1.2m，高強(qiáng)螺栓24個(gè)滿足要求。5.3求螺栓需要的力矩M采用兩個(gè)抱箍那么每個(gè)螺栓的拉力為N=P/24=2572/24=107KNb5.3.1由螺帽壓力產(chǎn)生的反力矩M二uNXL1111u=0.15鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)1L=0.019力臂1M=0.15X107X0.019=0.305KN.m1M為螺栓爬升角產(chǎn)生的反力矩，升角為10°2M=uXN，cos10°XL+Nzsin10°XL[式中L=0.014(L為力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)所以要求螺栓的扭緊力矩M±79(kg?m)抱箍體的應(yīng)力計(jì)算：采用一個(gè)抱箍時(shí)的檢算5.4.1抱箍壁為受拉產(chǎn)生拉應(yīng)力拉力P=6N=6X215=1290(KN)11抱箍壁采用面板610mm的鋼板，抱箍高度為0.6m。則抱箍壁的豎向截面積：S=0.01X0.6=0.006(m2)1o=P/S=1290/0.006=215(MPa)>[o]=140MPa11不滿足設(shè)計(jì)要求。所以采用兩個(gè)抱箍抱箍壁采用面板610mm的鋼板，抱箍高度為1.2m。則抱箍壁的縱向截面積：S=0.01X1.2=0.012(m2)1o=P/S=1290/0.012=108(MPa)V[o]=140MPa11滿足設(shè)計(jì)要求。抱箍體剪應(yīng)力t=(1/2R)/(2S)A1=(1/2X643)/(2X0.006)=26.8MPa<[t]=85MPa根據(jù)第四強(qiáng)度理論o=(o2+3t2)1/2=(2152+3X26.82)1/2=220MPa>[o]=145MPaWW不滿足強(qiáng)度要求。所以采用兩個(gè)抱箍t=(1/2R)/(2S)A1=(1/2X643)/(2X0.012)=13.4MPa<[t]=85MPa根據(jù)第四強(qiáng)度理論o=(o2+3t2)1/2=(1082+3X13.42)1/2=110MPa<[o]=145MpaWW滿足設(shè)計(jì)要求。兩個(gè)抱箍連接說明：由于一個(gè)抱箍不能滿足要求，因此采用兩個(gè)抱箍連接起來使用，連接時(shí)先將第一個(gè)抱箍安裝，在墩柱頂安裝兩個(gè)滑輪將第二個(gè)抱箍拉緊于第一個(gè)抱箍之下，讓其密貼然后安裝第二個(gè)抱箍。再檢查兩個(gè)抱箍是否密貼，如果還有縫隙用鋼板加緊。抱箍試驗(yàn)：在抱箍使用前，先應(yīng)做加載試驗(yàn)，試驗(yàn)布置圖如圖所示：報(bào)箍試驗(yàn)示意圖6.1先將上、下兩抱箍，按設(shè)計(jì)要求緊固螺栓，在千斤頂與上抱箍、下抱箍之間設(shè)置鋼墊板，安裝加載設(shè)備。6.2加載過程控制：先加載到R/2即322KN,穩(wěn)定一段時(shí)間后，進(jìn)行觀察；再A加載到R即643KN，穩(wěn)定一段時(shí)間，再進(jìn)行觀察。A在抱箍加載過程中注意觀察：（1）抱箍體與墩柱有無滑動(dòng)現(xiàn)象。（2）抱箍體各焊接部分有無變形開裂現(xiàn)象。卸載應(yīng)均勻進(jìn)行，卸載后，