桥梁盖梁抱箍法的施工及计算

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1、盖梁抱箍法施工及计算一、施工设计说明1、工程简介高速公路*有桥梁2座。墩柱为两柱式或三柱式结构，墩柱上方为盖梁 如图1所示。本图尺寸为其中一种形式，该盖梁设计砼37立方米，计算以该图 尺寸为依据，其他尺寸形式盖梁施工以该计算结果相应调整。图1盖梁正面图(单位：cm)2、设计依据(1) 公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-86)(2) 路桥施工计算手册(3) 其他相关资料及本单位以往施工经验。二、盖梁抱箍法结构设计1、盖梁模板底模支撑在盖梁底模下部采用间距1m工14型钢作横梁，横梁长3.7m。横梁底下设纵梁。3、纵梁在横梁底部采用单层；两排贝雷片(标准贝雷片规格：3000cmX 150

2、0cm,)连接 形成纵梁，长18m，两排贝雷梁位于墩柱两侧，中心间距120cm。贝雷片之间采 用销连接。纵、横梁以及纵梁与联接梁之间采用U型螺栓连接；纵梁下为抱箍。4、抱箍采用两块半圆弧型钢板(板厚t=10mm)制成，M24的高强螺栓连接,抱箍高70cm， 采用14根高强螺栓连接。抱箍紧箍在墩柱上产生摩擦力提供上部结构的支承反 力，是主要的支承受力结构。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，同时对墩柱砼面 保护，在墩柱与抱箍之间设一层23mm厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型 螺栓连接。5、防护栏杆与工作平台(1) 栏杆采用50的钢管搭设，在横梁上每隔2米设一道1.2m高的钢管立柱， 竖向间隔0.5m

3、设一道钢管横杆，钢管之间采用扣件连接。立柱与横梁的连接采 用在横梁上设0.2m高的支座。钢管与支座之间采用销连接。（2）工作平台设在横梁悬出端，在横梁上铺设5cm厚的木板，木板与横梁之间采 用铁丝绑扎牢靠。三、盖梁抱箍法施工设计计算（一）、设计检算说明1、设计计算原则（1）在满足结构受力情况下考虑挠度变形控制。（2）综合考虑结构的安全性。（3）采取比较符合实际的力学模型。（4）尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法。2、对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。3、本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。以做安全储备。4、抱箍加工完成实施前，必须先进行压力试验，变形满足要求后方可使用。（二）

4、、横梁计算采用间距lm工14型钢作横梁，横梁长3.7m。共设横梁18根，总重约llkN。1、荷载计算（1）盖梁砼自重：G1=37m3X24.5kN/m3=906.5kN（2）模板自重:G2=81.3kN（3）施工荷载与其它荷载：G3=21kN横梁上的总荷载：G=G1+G2+G3 =1008.8kNq1=1008.8/17.2=58.65kN/m横梁采用lm间距的工字钢，则作用在单根横梁上的荷载G=58.65X 1=58.65kN 作用在横梁上的均布荷载为：q2= =58.65/1.7=34.5kN/m2、力学模型如图所示。图2 横梁计算模型3、横梁抗弯与挠度验算横梁的弹性模量E=2.1X105

5、MPa;惯性矩I=712cm4;抗弯模量Wx=102cm3 为了简化计算，忽略两端0.25m悬挑部分的影响。最大弯矩：Mmax二=34.5X 1.22/8=6 . 24kN mo = Mmax/Wx=6.24/(102X 10-6)=61176.5kpa61.2MPao w=158MPa满足要求。最大挠度：fmax= 5 q2lH 4/384XEI=5X34500X 1.24/(384X2.1X 10iiX712X10-8)=0.0006mC)C-_4/_W/77ZSr-/-_.图3 纵梁计算模型图3、结构力学计算(1) 计算支座反力Rc：Rc=30.6X17.2/2=263.2KN最大剪力

6、Fs二Rc-4.1X30.6=137.7KN(2) 求最大弯矩： 根据叠加法求最大弯矩。图4 纵梁计算单元跨中最大弯矩 Mmaxl=92q3/8=309.8KN/m|G = 30 .b I XI/ II j = 30 .z I / i图5 纵梁计算单元二梁端最大弯矩 Mmax2=4.12q3/2=257.2KN/m叠加后得弯矩图：图6 纵梁弯矩图所以纵梁最大弯矩Mmax产生在支座处，Mmax二Mmax2=257.2KN.m，远小于贝雷桁 片的允许弯矩M0=975kNm。(3) 求最大挠度：贝雷片刚度参数弹性模量：E=2.1X105MPa，惯性矩：I=250500cm4。 易知纵梁最大挠度发生在

7、跨中或者梁端。纵梁端挠度 fcl二qal3/(24EI)(6a2/l2+3a3/l3-l)=3 0 6 00 X 4.1X93/(24 X 2.1X 10n X 250500 X 10-8)(6 X 4.4/92+3 X 4.I3/93I) 0.004m跨中挠度 fcl=ql4/(384EI)(5-24a2/l2)= 30600X94/(384X2.1X 10iiX250500X 10-8)(5-24X4.12/92)0.2X10-4m所以最大挠度发生在纵梁两端为fc1=0.004m fc1f=a/400=4.1/400=0.0103m,满足要求。(四) 、抱箍计算1、荷载计算 每个盖梁按墩柱

8、设两个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知： 支座反力Rc= 263.2kN,每个抱箍承受的竖向荷载N=2Rc=526.4kN,该值即为抱箍 体需产生的摩擦力。2、抱箍受力计算(1)螺栓数目计算抱箍体需承受的竖向压力N=526.4kN抱箍所受的竖向压力由M24的高强螺栓的抗剪力产生，查路桥施工计算手册 第426页：M24螺栓的允许承载力：NL=P 口 n/K式中：P-高强螺栓的预拉力，取225kN;口摩擦系数，取0.3；n-传力接触面数目，取1；K-安全系数，取1.7。则：NL= 225X0.3Xl/1.7=39.7kN 螺栓数目m计算： m=N/NL=526.4/39.7=13.314个，取

9、计算截面上的螺栓数目m=14个。 则每条高强螺栓提供的抗剪力：P，二N/14=526.4/14=37.6KNNL=39.7kN 故能承担所要求的荷载。(2)螺栓轴向受拉计算砼与钢之间设一层橡胶，按橡胶与钢之间的摩擦系数取口=0.3计算 抱箍产生的压力Pb= N/ 口 =526.4kN/0.3=1754.7kN由高强螺栓承担。则：N1二Pb=1754.7kN抱箍的压力由14条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为 N2=Pb/14=1754.7kN /14=125.3kNS=225kN。二N1 /A= N1 (1-0.4m1/m) /A式中：N2-轴心力m1-所有螺栓数目，取：14个A-高

10、强螺栓截面积，A=4.52cm2。二N” /A= Pb (1-0.4m1/m) /A=1754.7 X (1-0.4 X 14/7)/14X4.52X 10-4 =55458kPa=55.5MPaV o = 140MPa 故高强螺栓满足强度要求。(3) 求螺栓需要的力矩M1) 由螺帽压力产生的反力矩M1二U1N2XL1 u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数L1=0.015 力臂M1=0.15X125.3X0.015=0.282KN.m2) M2为螺栓爬升角产生的反力矩，升角为10M2二口1XN2cos10XL2+N2sin10XL2式中 L2=0.011(L2为力臂)=0.15X125.3Xco

11、sl0X0.011+125.3Xsinl0X0.011 =0.443(KN m)M二Ml+M2=0.282+0.443=0.725(KN m) 所以要求螺栓的扭紧力矩M0.725(KNm)3、抱箍体的应力计算： (1)、抱箍壁受拉产生拉应力拉力 P1=7N2=877.1 (KN)抱箍壁采用面板8 10mm的钢板，抱箍高度为0.7m。则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.01X0.7=0.007 (m2)o 二P1/S1=877100/0.007=125.3 X 106 (Pa)=125.3(MPa) Vo=158MPa 满足要求。(2)、抱箍体剪应力t= (1/2N) / (2S1) =(1/2X526400)/(2X0.007)=18.8X106 (Pa)=18.8MPa t =98MPa 根据第四强度理论oW=(o2+3t2)1/2=(125.22+3X18.82)1/2 =129.2MPao=158MPa满足强度要求。