抱箍在橋梁施工中的應用

1、抱箍在橋梁施工中的應用摘要簡述抱箍在橋梁蓋梁施工中的應用方法及原理，概括抱箍在應用時要進行的力學計算，為今后類似施工提供計算參考依據(jù)。關鍵詞抱箍蓋梁摩擦力應用計算1 抱箍應用原理抱箍施工原理是通過在墩柱適當部位安裝抱箍并通過螺栓使之與墩柱夾緊， 利用抱箍與墩柱之間的豎向摩擦力，支撐抱箍上的蓋梁及臨時施工設施。抱箍施工關鍵是保證抱箍與墩柱之間有足夠的摩擦力， 使抱箍在荷載作用下安全傳遞荷載，不至沿墩柱向下滑動。1.1抱箍結構形式抱箍的結構形式主要涉及箍身結構形式和連接板上螺栓排列方式。箍身結構形式為保證抱箍工作時能夠提供足夠摩擦力， 抱箍與墩身必須緊密相貼。 墩柱在施工時很難保證是正圓， 且不同

2、高度墩身不圓度也是不同的， 因此為了適應不同截面墩身， 抱箍箍身一方面采用不設環(huán)間加勁的柔性箍身， 另一方面， 可在箍身內側貼一柔性橡膠墊， 這樣箍身是柔性的，在外部螺栓作用下可與墩柱墩身緊密相貼。連接板上螺栓排列方式箍身與墩身之間靜摩擦力為正壓力在墩身方向投影與摩擦力系數(shù)的乘積，因此只有在正壓力方向與墩身方向垂直時才能達到最大靜摩擦力。因此螺栓排列方向應保證水平。為了保證抱箍與墩身之間能有足夠的摩擦力，需提供足夠的正壓力，即保證一定的螺栓數(shù)量。如果單從連接板與箍身受力考慮，連接板上螺栓最好豎向排成一排，但這必然造成抱箍自身高度增大，減小抱箍能應用的高度范圍，且增大抱箍自重，減小能承受的極限荷

3、載。因此，一般采用足夠厚度的連接板并設置必要的加勁板，將連接板上的螺栓在豎向布置成23 排。這也保證了技術上的可行性。2 抱箍受力計算抱箍在受力時一般不考慮變形，只進行應力計算， 確定需要的螺栓個數(shù)或者能承受的最大荷載。2.1螺栓個數(shù)計算F=f ×N 。抱箍與墩柱間最大靜摩擦力等于正壓力與摩擦系數(shù)乘積，即式中 F 抱箍與墩柱間最大靜摩擦力；f 抱箍與墩柱間靜摩擦系數(shù)；N 抱箍與墩柱間正壓力。而正壓力 N 是由螺栓的預緊力產生的，根據(jù)“抱箍”的結構形式，假定每排螺栓個數(shù)為 n，連接板上螺栓分布兩排，則螺栓總數(shù)為4n，若每個螺栓預緊力為F1，則“抱箍”與墩柱間的總正壓力 N=4 

4、5;n× F1 。45 號鋼，直徑 30mm 的大直徑對于抱箍這樣的結構，為減少螺栓個數(shù)，可采用材質為螺栓或 M27 高強度螺栓。每個螺栓的允許拉力F=As × G ，式中： As 螺栓的橫截面積，As= d2/4G 鋼板允許應力，對于 45 號鋼， G=2000Kg/cm 2=2.0t/ cm 2 于是， F= d2/4× G= 3.14 × 32/4×2.0=14.13t 。取 F1=14t。鋼材與混凝土間的摩擦系數(shù)約為于是抱箍與墩柱間的最大靜摩擦力為0.3 0.4，取 f=0.3(2 個墩柱， 2 個抱箍，8 個螺栓)：精選文檔F=f &

5、#215; N=f × 8×n× F1=0.3×8× n× 14=33.6n若臨時設施及蓋梁重量為G,則每個抱箍承受的荷載為Q=G/2 。取安全系數(shù)為=2則有 Q=F/即 G/2=33.6n/2 ， n=0.03G。故可取 n=ROUND(0.03G+1,0) ， ROUND() 函數(shù)是取整函數(shù)。2.2應力計算抱箍在施工時主要承受上部蓋梁鋼筋、混凝土、 模板重量及木方和工字鋼重量。由于木方的力學傳遞性能較好，可將上部荷載看做均布荷載分布在工字鋼上作用于抱箍。作用方式如下圖：施工荷載計算施工荷載主要包括蓋梁混凝土和鋼筋籠自重，鋼模自重，

6、工字鋼自重，施工活載。假定一個蓋梁混凝土方量為C40 混凝土 30m3，混凝土平均密度為2.5t/m3,則混凝土自重為 2.5× 30=75t 。蓋梁鋼模密度為 0.1t/m 2，總的面積為 30m2，則模板自重為 3t。鋼筋籠總重為 3t。工字鋼自重為 3t。施工活載包括施工操作工人，混凝土動載，振搗時產生的動載，總荷載為 1t。則總的施工荷載為 Q=75+3+3+3+1=85t ?？紤]施工安全系數(shù)，采用1.2，則施工總荷載為 Q=1.×2 85=102t。單個加勁板受力為 Q/4=25.5t。8m，工字鋼兩側各懸臂伸同時應考慮工字鋼型號尺寸選擇。假定兩墩柱中心線距離為出

7、距離為1m，則受力總長度為10m，均布荷載為q=102× 1000 ×10/10=102KN/m 。在如圖所示施工情況下，工字鋼所產生最大彎矩 Mmax=(ql 2 /8)× (1-4a2/l2)=765KN ·m。若采用四根工字鋼，工字鋼抗彎強度為 M ，則應保證 Mmax 4M 。且應保證所選工字鋼承重極限大于施工總荷載。抱箍對墩柱壓應力計算箍身對墩柱的壓應力可由下式計算求得：1BD = KG1其中： 摩阻系數(shù)，取0.35B 箍身寬度， B=300mmD 立柱直徑， D=1200mmK 荷載安全系數(shù)，取1.2G 作用在單個抱箍上的荷載，G=510KN

8、則 1=KG/ B D=1.2 × 510×1000/（ 0.35× 300× 3.14× 1200）=1.55MPa =22.4MPa ，滿足要求。0.8Rab,墩柱混凝土抗壓強度容許值其中 為混凝土墩柱抗壓強度容許值，其值不大于為 40Mpa ，軸心抗壓強度 Rab=0.7 ×40=28Mpa ， 0.8Rab=0.8 ×28=22.4Mpa 。抱箍內應力驗算箍身內應力2 的合成圖如下：2Y2 B精選文檔1XD/22 B化簡得 2 = 1D/2其中： 鋼板厚度，取10mm。求得 2=( 1.55× 1200/2

9、)/10=93MPa f=215MPa ，滿足要求。f 查鋼結構設計規(guī)范GB500172003，Q235 鋼抗壓、彎、拉強度設計值為215MPa。螺栓受力驗算加勁板螺栓抗拉承載力計算加勁板腹板采用 8 根 10.9 級 M24 高強螺栓，螺栓直徑為 24mm。鋼帶所受拉力： F= 2 B=93×10×300×10-3 =279kN ，則單個螺栓所受拉力為：N=F/8=279/8=34.875kN<N t =180kN，滿足要求。其中：Nt 10.9 級 M24 高強螺栓設計拉力。查鋼結構設計規(guī)范 GB500172003 10.9 級 M24 螺栓預拉力 P=

10、225kN ，N t =0.8P=180kN螺栓抗剪承載力計算已計算得作用在單個加勁板上的豎向荷載為G=25.5 噸，螺栓連接方式為雙剪結合。單個螺栓所受的豎向總荷載為：T=255/8=31.875kN ，單個螺栓所受剪力Q=T/2=15.9375kN 。螺栓截面為圓形，故其截面所受的最大切應力為： max=4Q/3Ae其中：Ae M24 螺栓的有效面積，為353 mm2則 max=4Q/3Ae=（4×15.9375 ×1000 ） /(3 ×353)=60.2Mpa 。螺栓的許用切應力：= s/n其中： s材料的屈服極限，10.9 級螺栓的屈服極限為940Mpa

11、 （摘自 GB 3098.1-82 ）n安全系數(shù)，靜載時取2.5。則許用應切力： = s/n =940/2.5=376Mpa 。故 max< ，滿足條件。螺栓緊固力計算緊固螺栓時要按照鋼板容許應力控制緊固力?？紤] 2 倍的安全系數(shù)，緊固力取279×2=558kN ，每個螺栓緊固力為： 558/8=69.75kN 。查公路橋涵施工技術規(guī)范041-2000P236 公式： TC=KP CD其中：TC終擰扭矩（ N·M ）K高強度螺栓連接扭矩系數(shù)平均值，范圍為0.11 0.15 之間，取 0.15。P 高強度螺栓施工預拉力（kN ）CD高強度螺栓公稱直徑（mm）單個螺栓終擰

12、扭矩 T C=KP CD=0.15 ×69.75×24=251.1N m,·扳手手柄加長到 80cm，只需緊固 313.875N 的力即可滿足要求，緊固螺栓時可腳踩加長手柄，踩不動即能滿足要求。抱箍抗滑移驗算M24 高強螺栓緊固力為 N =69.75kN ，單個牛腿由 8 個螺栓連接，則抱箍鋼帶所受的最大拉力： F=8N=558kN ，鋼帶橫截面承受的最大正應力： max=F/(B× )=558/(300 ×10) ×1000=186Mpa 。其中：B鋼帶高度鋼帶厚度則鋼板所受墩柱的最大壓應力為： 0=（ max×） / （

13、 D/2） =(186 ×10)/(1200/2)=3.1Mpa3精選文檔其中：D墩柱直徑 (mm)抱箍與墩柱間的最大壓力為：Nmax= 0 DB=3.1 ×3.14 ×1200 ×300/1000=3504.24kN取摩阻系數(shù)=0.35 ，則抱箍與墩柱之間的最大靜摩擦力：Tmax= Nmax=0.35 ×3504.24=1226.484kN已計算得單個抱箍所受的豎向荷載為G=510kN<Tmax ，滿足條件，抱箍不會產生滑移。綜合上述計算，該抱箍可用于假定蓋梁施工。3 抱箍施工步驟其施工工藝流程是：設計抱箍形式（計算箍板寬度、緊固螺栓規(guī)

14、格、數(shù)量等）按設計型式制作抱箍安裝抱箍采用千斤頂進行抱箍承載力試驗安裝、托梁、鋪設定型鋼底模復核底模測定軸線綁扎蓋梁鋼筋支立側模板澆筑蓋梁混凝土、養(yǎng)護至拆模強度拆除抱箍及托梁。3.1抱箍加工12cm 。抱箍與混凝土接觸面要平整，抱箍內徑宜比墩柱直徑大所有的焊接部位必須焊接密實，焊縫必須飽滿。抱箍加勁板上螺栓孔的大小由選擇的螺栓直徑大小決定。3.2抱箍試拼抱箍試拼可在墩柱底進行，每半鋼箍連接處， 上、下各焊一塊水平鋼板， 做為承重牛腿。鋼抱箍內側與墩柱接觸處用橡膠皮等柔性環(huán)包，以增大墩身與抱箍間的摩擦力，并避免鋼抱箍與墩柱間的鋼性接觸， 損傷混凝土表面。 抱箍拼裝好后， 連接處的螺栓必須分三次進

15、行擰緊。第一次在抱箍拼裝好后進行， 第二次在抱箍拼裝好后第三天進行， 第三次是在給抱箍加壓后進行， 壓力的大小必須與抱箍理論承受的荷載相一致。抱箍螺栓使用前必須檢查其是否有缺陷。 只要發(fā)現(xiàn)有缺陷堅決不能使用。 抱箍加壓后通過在抱箍下方作標志， 檢查抱箍是否有下沉現(xiàn)象，并做好記錄。3.3工作平臺搭設采用人工將要施工的蓋梁下方地基大致整平，保證輔助支架立柱位置標高一致。在平整好的地基上人工搭設鋼管輔助支架，輔助支架的作用是給抱箍安裝提供一個臨時支撐，方便安裝，在蓋梁施工時不受力。輔助支架的標高控制在抱箍的下緣。3.4抱箍吊裝抱箍拼裝合格并且墩身混凝土 （墩身頂混凝土標高必須比設計標高大 1cm）強

16、度達到要求后，即可吊裝抱箍。抱箍兩部分宜同時吊裝，操作人員用電動扭矩扳手將螺栓逐個擰緊。注意兩個法蘭要對稱進行。抱箍安裝好后應在橋墩上抱箍下方作好標記， 以便觀測抱箍是否下沉， 然后將工字鋼裝置在抱箍牛腿上， 為防止兩個工字鋼側向傾覆， 兩根工字鋼間可選用對拉螺栓穿過工字鋼腹板連接，內側用鋼管支撐，對拉螺栓穿過鋼管。最后在工字鋼上直接安放蓋梁底模。3.5抱箍的承重蓋梁底模安放好后， 再一次擰緊抱箍連接螺栓， 檢查抱箍是否下沉。 若發(fā)現(xiàn)抱箍并未下沉，就可以吊裝鋼筋骨架及側模， 再檢查抱箍是否下沉， 確認抱箍沒有移動， 就可以灌筑砼。蓋梁在灌筑混凝土過程中必須安排一人觀測抱箍是否下沉。3.6拆放抱箍拆放抱箍時將抱箍用吊車掛住 （也可以吊葫蘆懸吊） ，然后拆抱箍連接螺栓， 下放抱箍。 4 抱箍施工注意事項1. 抱箍制作時必須采用合格鋼板制作，防止抱箍在荷載作用下發(fā)生脆性變形或損壞。2. 螺栓使用個數(shù)應比計算所得個數(shù)多，并在加勁板兩側對稱布置，螺栓必須采用合格的高強度螺栓，并保證螺栓在每次加固擰緊時達到設計扭矩。3. 每次使用抱箍前必須對抱箍和螺栓進行檢查，對裂紋進行焊補加強，螺栓損壞應及時更換。5 結束語抱箍法蓋梁施工優(yōu)點：克服了預埋型鋼牛腿或后穿牛