張家灣大橋墩蓋梁抱箍施工方案36a(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）張家灣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）三公司宜巴高速公路土建22標項目經(jīng)理部2009年10月張家灣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和空心墩，其中雙柱墩墩徑為1.6m、1.8m和2.0m三種形式，蓋梁尺寸均為10。841。5（高)2(寬),按最不利工況計算，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

2、，高度為50cm，墩柱每側(cè)采用一根45a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，故只計算1.3m柱徑蓋梁即可。蓋梁特點及模板和支架布置圖3、 結(jié)構(gòu)計算: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、3根，兩墩柱之間設(shè)置8根,間距為0。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、機具重量,查路橋施工計算手冊荷載按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：(827。06+19。3+11.5+80) 1。2+(59。6+95.4) 1。4=1342。4 KN4 橫梁、主梁及抱箍驗算（單位：KN、m、MPa）4.1 橫

4、梁驗算橫梁受力簡圖4.1。1 16工字鋼截面特性: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時跨度最大,為最不利狀態(tài)，分配梁按柱徑1。6m布置檢驗算：主梁（支座）間距1。75m,懸臂端長0。23m,總長2.21m計算.1） 彎矩圖Mmax=14。4 KN.m 2） 剪力圖tmax=35.4 KN強度應(yīng)力：=M/w=14.4103/141=102 MPa=215MPa剪應(yīng)力： =

5、（Q/S）*1013。6 MPa=125MPa3） 位移圖根據(jù)計算端部位移為：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計算。q主=40.52。2/2=44.6 KN2）彎矩圖Mmax=194 KN。m強度應(yīng)力：=M/w=194103/1430=135.7 MPa=2

6、15MPa3)剪力圖tmax=178.4 KN剪應(yīng)力：=（Q/S)*1017。5 MPa=125MPa4）位移圖根據(jù)計算：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)計算，支座反力取335。6 KN.因此由上述計算可知:2根12米長45a工字鋼作橫梁，滿足施工要求!4.3 抱箍驗算4.3。1 設(shè)計荷載蓋梁自重，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，施工人員及機械荷載，振搗沖擊荷載。根據(jù)計算可得，一個抱箍的受力按：N=G=335。62671。2 KN4.3。2 螺栓抗剪計算抱箍所受的豎向

7、壓力由M27的高強螺栓的抗剪力產(chǎn)生，查路橋施工計算手冊：M27螺栓的容許抗剪承載力:NL=nP/K式中:P8。8s M30高強螺栓的預(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高強螺栓能承擔所要求的荷載。4。3。3 鋼帶與墩柱的摩擦力計算4.3。3.1 鋼帶對墩柱的壓應(yīng)力1公式BDN

8、 KN式中：-摩擦系數(shù),取0。30； 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-砼墩柱抗壓強度容許值,其值不大于0。8Rab，墩柱混凝土設(shè)計標號為30號，軸心抗壓強度Rab21Mpa0。8Rab0.82116。8Mpa.代入相關(guān)量值得：1KN /(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 Mp

9、a140Mpa式中：A3鋼軸向應(yīng)力容許值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一個高強螺栓設(shè)計抗拉力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; ftb-8.8級螺栓抗拉強度設(shè)計值,為400Mpa。10Nt 2P，可以使用。4.3.3。3 半個鋼帶伸長量253.3 Mpa時，半個鋼帶伸長量為L L（2/E）*r鋼帶加工長度L（半個）：LrL

10、（12/E)r式中:E鋼帶的彈性模量，為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 抱箍軸向受拉計算砼與鋼抱箍之間的摩擦系數(shù)取=0.3計算抱箍產(chǎn)生的壓力Pb= N/=671.2/0。3=2237。3 KN由高強螺栓承擔。則軸心力：N=Pb=2237.3 kN一個抱箍的壓力由20個M30高強螺栓的拉力產(chǎn)生，即每個螺栓拉力為:N1=Pb/20=2237。3/20=111.9 KNP=25

11、00。9=225 kN=N/A= N（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，取:10個A-30高強螺栓截面積,A=706。86 mm=N/A= N(1-0.4m/m1）/A=2237.310(1-0。420/10)/（20706。86)=31。7 MPa=140MPa故高強螺栓抗拉強度滿足要求。4.3。3。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=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

12、/（210000）=56（MPa）=140MPa抗拉強度滿足設(shè)計要求。2）、抱箍體剪應(yīng)力=N/（2S1）=671.21000/(210000）=33.6 MPa=85MPa抗剪強度滿足要求！4.3.3.6 根據(jù)第四強度理論W=（2+32）1/2=（562+333。62)1/2=65 MPaW=145MPaW-彎曲應(yīng)力容許值。滿足彎曲強度要求。4.3.4 抱箍焊縫設(shè)計焊條采用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。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

13、等效為剪力V與彎矩M的合成，即：VG/41342。4/4=335。6 KNM=G/4e335。60.133。6 KN.me-牛腿受力點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)33

14、5。6103/（0。78（4480)31.2 Mpa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，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）、腹板焊縫強度翼翼（2H+2p )1/2=（6。42+1042 ）1/2=104。2 MPafffw1。22160195。2Mpa；6)、腹板焊縫強度腹腹（H/p) 2+2f )1/2=（6.4/104） 2+31。22 )1/2=31。2f

15、fw160Mpa;式中：f-正面焊角強度增大系數(shù),取f1。22; ffw-角焊縫抗拉、壓、剪的強度設(shè)計值,為160Mpa。經(jīng)過以上計算可知，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 大六角標準螺帽對邊寬度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+

16、M2=0。37+0.47=0。84 KNm=84 kgm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)計標高反算出抱箍鋼帶下沿在墩柱上的位置,并在其上做好標記,以便抱箍準確就位.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，注意在兩牛腿板下方撐一鋼筋，以確保抱箍不變形。5。4抱箍按墩柱上標高準確就位后，就要緊固牛腿處螺栓。因為此處螺栓承受力較大，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,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

17、(設(shè)計要求）直到符合要求為止。5。5把兩根45a橫梁吊置于墩柱兩側(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用水準儀測設(shè)蓋梁底模標高,如低于設(shè)計值，用木楔相應(yīng)調(diào)整底模標高.5.7在本施工方法首先使用時，為確保蓋梁混凝土澆注完成后其底模不下沉，即抱箍所受壓力達到其設(shè)計值，需進行荷載預(yù)壓試驗，可在墩柱根部進行.由前面計算可知，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

18、計1205.533 KN，在底模上堆放重物145噸(按1.2倍），且使其堆放形式盡量接近施工實際情況。24小時后，用水準儀復(fù)測底模標高,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則認為可行，記錄下螺栓進距(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，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6.1 墩柱混凝土強度在養(yǎng)生達到設(shè)計強度的75以上后方可進行;6。2在抱箍設(shè)計中，焊條采用的是E43型，實際施工中最好采用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)，也可起到保護墩柱的作用，同時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，維護墩身外觀質(zhì)量；6。4抱箍就