蓋梁抱箍法施工及計(jì)算新

1、蓋梁抱箍法施工及計(jì)算摘要：詳細(xì)介紹了抱箍法蓋梁施工的支撐體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，蓋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算和抱箍支撐體系的內(nèi)力驗(yàn)算，以及本工藝的施工方法。關(guān)鍵詞:蓋梁 抱箍 結(jié)構(gòu) 計(jì)算 施工 1.工程概況廣州西二環(huán)高速公路徐邊高架橋?yàn)樽?、右幅分離式高架橋，全橋長(zhǎng)1280m，全橋共有蓋梁84片，下部結(jié)構(gòu)為三立柱接蓋梁，上部結(jié)構(gòu)為先簡(jiǎn)支后連續(xù)20m空心板和30mT梁，另有15跨現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。全橋施工區(qū)魚塘密布，河涌里常年流水，墩柱高度較高,給蓋梁施工帶來難度。為加快施工,減少地基處理,本橋蓋梁擬采用抱箍法施工。2.抱箍支撐體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1蓋梁結(jié)構(gòu) 以20m空心板結(jié)構(gòu)的支撐蓋梁為例，蓋梁全長(zhǎng)2

2、0m，寬1.6 m，高1.4m，砼體積為42.6 m3，墩柱1.2m，柱中心間距7m。2.2抱箍法支撐體系設(shè)計(jì)蓋梁模板為特制大鋼模，側(cè)模面板厚度t=5mm，側(cè)模外側(cè)橫肋采用單根8槽鋼，間距0.3m，豎向用間距0.8m的28槽鋼作背帶，背帶高1.55m，在背帶上設(shè)兩條18的栓桿作對(duì)拉桿，上、下拉桿間距1.0m，底模板面模厚6mm，縱、橫肋用8槽鋼，間距為0.4m×0.4m，模板之間用螺栓連接。蓋梁底模下部采用寬×高為0.1m×0.15m的方木作橫梁，間距0.25m。蓋梁底模兩懸出端下設(shè)三角支架支撐，三角架放在橫梁上。在橫梁底部采用貝雷片連接形成縱梁，縱梁位于墩柱兩側(cè)

3、，中心間距1.4m，單側(cè)長(zhǎng)度21m。縱梁底部用四根鋼管作連接梁。橫梁直接耽在縱梁上，縱梁之間用銷子連接，連接梁與縱梁之間用旋轉(zhuǎn)扣件連接。抱箍采用兩塊半圓弧型鋼板制成， 鋼板厚t=16mm，高0.6m，抱箍牛腿鋼板厚20mm，寬0.27m，采用10根M24高強(qiáng)螺栓連接。為了提高墩柱與抱箍間的摩擦力，同時(shí)對(duì)墩柱砼面保護(hù)，在墩柱與抱箍之間設(shè)一層3mm厚的橡膠墊，縱梁與抱箍之間采用U型螺栓連接。抱箍構(gòu)件形象示意圖如圖1所示。2.3防護(hù)欄桿欄桿采用48的鋼管搭設(shè)，在側(cè)模上每隔5m焊接一道1.2m高的鋼管立柱，橫桿鋼管與立柱采用扣件連接，豎向間隔0.5m，欄桿周圍掛安全網(wǎng)。蓋梁施工示意圖見圖2。3.蓋梁側(cè)

4、模板支撐計(jì)算假定砼澆注時(shí)的側(cè)壓力由拉桿和背帶承受，Pm為砼澆注時(shí)的側(cè)壓力， T為拉桿承受的拉力。側(cè)模板支撐計(jì)算示意圖見3。3.1荷載計(jì)算砼澆筑時(shí)的側(cè)壓力：Pm=Kh ，當(dāng)v/T0.035時(shí)，h=0.22+24.9v/T式中：K外加劑影響系數(shù)，取1.2；砼容重，取25KN/m3；h有效壓頭高度；v砼澆筑速度，此處取值<0.45m>/h，T砼入模溫度，此處按<25>考慮則：v/T=0.45/30=0.015<0.035h=0.22+24.9v/T=<0.6m>Pm= Kh=1.2×25×0.6=18KPa砼振搗對(duì)模板產(chǎn)生的側(cè)壓力按4KP

5、a考慮，則：Pm=18+4=22KPa砼澆筑至蓋梁頂時(shí)，蓋梁上產(chǎn)生的縱向每米側(cè)壓力：P=Pm×（H-h）+Pm×h/2=22×0.8+22×0.6/2=24.2KN(參考路橋施工計(jì)算手冊(cè)p173)3.2拉桿拉力驗(yàn)算拉桿（18圓鋼）縱向間距0.8m范圍內(nèi)砼澆筑時(shí)的側(cè)壓力：=0.8P/2r2=0.8m×24.2 KN /（2×174mm2）=55.63MPa=55.63MPa <=29600N/174 mm2=170MPa，滿足抗拉要求。(參考路橋施工計(jì)算手冊(cè)p182)3.3背帶撓度驗(yàn)算設(shè)背帶兩端的拉桿為支點(diǎn)，背帶為簡(jiǎn)支梁，梁長(zhǎng)l0

6、=1m，簡(jiǎn)支梁均布荷載q0 =22×0.8=17.6KN/m最大彎矩：Mmax= q0l02/8=17.6×12/8=2.2KN·m= Mmax/2Wx=2.2×10-3/2×25.3×10-6=43.5MPa<w=145MPa跨中撓度：fmax= 5q0l04/（384×2×EIx）=0.0005mfmaxf=l0/400=0.0025m，背帶槽鋼滿足剛度要求。式中： 8槽鋼的彈性模量E=2.1×105MPa；慣性矩Ix=101.3<101.3cm>4；抗彎截面系數(shù)Wx=25.3<

7、;25.3cm>3(參考路橋施工計(jì)算手冊(cè)p787、p797)4.橫梁應(yīng)力驗(yàn)算4.1橫梁縱向線荷載計(jì)算新澆砼縱向線荷載：q1=1.4（高）×25×1.6（寬）=56KN/m模板縱向線荷載：q2=G2/20=（G底21.8+ G端3.1+ G側(cè)39.9）/20=3.24 KN /m 施工人機(jī)縱向線荷載：q3=1×1.6=1.6KN/m傾倒砼沖擊縱向線荷載: q4=2×1.6=3.2KN/m振搗砼縱向線荷載: q5= 2×1.6=3.2KN/m荷載組合:q=(q1+q2)×1.2+(q3+q4+q5)×1.4=82.29KN

8、/m橫梁承受均布荷載q0= q×0.25/l0=82.29×0.25/1.4=14.7KN/m(參考路橋施工計(jì)算手冊(cè)p172)4.2橫梁抗彎與剛度驗(yàn)算橫梁最大彎矩：Mmax= q0l02/8=3.6KN·m彎曲應(yīng)力：= Mmax/Wx=3.6/(3.75×10-4)=9.6 MPa<w=12MPa最大撓度：fmax= 5q0l0 4/384EI=5×14.7×103×1.44/(384×9×109×2.81×10-5)=0.0029 m <f=l0/400=0.0035m橫

9、梁滿足抗彎和剛度要求。式中：抗彎截面系數(shù)：Wx=bh2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-4 m3慣性矩Ix=bh3/12=0.1×0.153/12=2.81×10-5 m4彈性模量E=9×103MPa; 橫梁計(jì)算示意圖如圖4所示。(參考路橋施工計(jì)算手冊(cè)p176)5.縱梁應(yīng)力驗(yàn)算5.1縱梁縱向每側(cè)線荷載計(jì)算支架縱向線荷載：q6=（G貝+G木+G他）/20=（14×3 KN/片 +70根×0.045 m3/根×6 KN/ m3+62×0.06）/20=3.23KN/m 縱梁縱向每側(cè)線荷載:q=(q

10、1/2+q2/2+q6/2)×1.2+(q3/2+q4/2+q5/2)×1.4=43.088KN/m5.2縱梁應(yīng)力驗(yàn)算5.2.1計(jì)算支座反力RC：蓋梁體系為一次超靜定結(jié)構(gòu)，建立蓋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算圖如圖5所示。采用力法計(jì)算，解除C點(diǎn)約束，在C點(diǎn)添加向上的單位力X1=1，分別繪出Mp圖、M1圖，其中Mp 圖由伸臂梁和簡(jiǎn)支梁組成，如圖6所示。根據(jù)C點(diǎn)豎向位移為0的條件，建立典型方程：11X1+1p=011=M12ds/EI=（1/EI）*（1/2）*(2l*l/2)*（2/3）*（l/2）=l3/6EI1p=M1Mpds/EI=（1/EI）*（1/2）*(2l*l/2)*（qa2/

11、2） -(2/3)*(q (2l)2/8)*2l*(5/8*l/2)=（1/EI）*（qa2l2/4-5q l4/24）將11、1p 代入公式，得X1=（5ql2-6qa2）/4l=293.92KN（）建立靜力平衡方程：2RA+X1=q（2a+2l）得RA=RB=283.92KN（）根據(jù)疊加原理，繪制均布荷載彎矩圖如圖7所示。5.2.2縱梁抗彎應(yīng)力驗(yàn)算根據(jù)以上力學(xué)計(jì)算得知，最大彎矩出現(xiàn)在A、B支座，Mmax=qa2/2=43.088×32/2=193.9 KN·mMmax=193.9 KN·mM0= 975kN·m，滿足抗彎要求。（參考公路施工手冊(cè) 橋涵

12、下冊(cè)p923）5.2.3縱梁墩柱跨中剛度驗(yàn)算蓋梁體系為一次超靜定結(jié)構(gòu)，求超靜定結(jié)構(gòu)的位移可用基本結(jié)構(gòu)的位移來代替，因此在蓋梁基本結(jié)構(gòu)墩柱中間點(diǎn)F施加向下的單位力X2=1，求基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移，建立蓋梁墩柱跨中力學(xué)計(jì)算圖如圖8所示。 設(shè)Ra、Rb方向向上，列平衡方程：Ra+Rb=X2=1X2*（l+l/2）-2l*Ra=0得：Ra=0.75（），Rb=0.25（），繪彎矩圖如圖9所示。求縱梁墩柱跨中的位移，將圖7與圖9的彎矩圖圖乘，得：2p=yf/ EI=（1/ EI）*-0.5*14*2.625*193.9+(2/3)*1055.7*14*(2/3)*2.625-0.5*3.5*2.625*

13、(2/3)*0.5*1028.7-0.5*(3/2)*7*2.625*1028.7 =-0.004m（）fmax=-0.004mf=a/400=3/400=0.0075m，剛度滿足要求。式中：貝雷片彈性模量：E=2.1×105MPa慣性矩：I=250500cm4（參考公路施工手冊(cè) 橋涵下冊(cè)p1047）5.2.4縱梁端部剛度驗(yàn)算在蓋梁基本結(jié)構(gòu)梁端點(diǎn)D施加向下的單位力X3=1，求基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移，建立蓋梁懸臂端力學(xué)計(jì)算圖如圖10所示。 設(shè)Ra、Rb方向向上，列平衡方程： Ra+Rb=X3=1X3（2l+a）-2l*Ra=0得： Ra=1+a/2l（），Rb= a/2l（），繪彎矩圖如

14、圖11所示。求縱梁端的位移，將圖7與圖11的彎矩圖圖乘，得：3p=yd/ EI=（1/EI）*（1/3* 193.9*3）*（3/4* 3）+14* 193.9* 1.5+0.5*14* 1028.7* 1.5-（2/3*1055.7×14）*1.5=（1/ 48EI）*（6qa4+6q a3 l- ql3a）=0.001m（）fmax=0.001mf=a/400=3/400=0.0075m，剛度滿足要求。6.抱箍驗(yàn)算抱箍能否承受蓋梁的重力取決于抱箍與柱子的磨擦力，驗(yàn)算時(shí)摩擦力取滑動(dòng)磨擦力，此處最大滑動(dòng)摩擦力N取值為Rc=293.92 KN。6.1高強(qiáng)螺栓數(shù)目計(jì)算高強(qiáng)螺栓的容許承載力

15、公式：NL=Pn/K，式中：P高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力，取225 K N; 摩擦系數(shù)，取0.3； n傳力接觸面數(shù)目，取1； K安全系數(shù)，取1.7。則：NL= 225×0.3×1/1.7=39.7KN螺栓數(shù)目m計(jì)算：m=N/NL= 293.92/39.7=7.4個(gè)，本構(gòu)件取m=10個(gè)。6.2螺栓抗剪、抗拉應(yīng)力驗(yàn)算每條高強(qiáng)螺栓承受的抗剪力：Nj=N/10=293.92/10=29.4KNNL=39.7KN，滿足抗剪要求。抱箍體對(duì)墩柱體的壓力：Ny=K*N/=1.2×293.92 /0.3=1175.68KN 每條螺栓拉力：N1= Ny /10=117.6 KN<S=22

16、5KN，滿足抗拉要求。式中：抱箍鋼板與橡膠墊之間的摩擦系數(shù)，取值0.3K荷載安全系數(shù)，取值1.2NL 每個(gè)高強(qiáng)螺栓的容許承載力 S 高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力，M24高強(qiáng)螺栓取值225 KN6.3螺栓需要的終擰力矩驗(yàn)算每條螺栓拉力為：N1= 117.6KN,每個(gè)螺栓的終擰扭矩R=k*N1*d=229.3N·m式中：k螺栓連接處的扭矩系數(shù)平均值，取0.13,L1力臂，M24螺栓取0.015m（參考基本作業(yè)p609）6.4抱箍體構(gòu)件的應(yīng)力驗(yàn)算抱箍體承受螺栓的拉力：P1=5Nl=5×117.6=588KN抱箍體鋼板的縱向截面積：S1=0.016×0.6=0.0096m2抱箍體拉應(yīng)

17、力：=P1/S1=61.25MPa=140MPa，滿足抗拉要求。抱箍體剪應(yīng)力：=（1/2RC）/r/S1=（1/2×293.92）KN /1.885 m /0.0096 m2=8.1MPa<=85MPa，滿足抗剪要求。6.5抱箍體鋼板長(zhǎng)度計(jì)算抱箍鋼板伸長(zhǎng)量：L=（/E）* L=5.5×104 m抱箍體鋼板長(zhǎng)度（半個(gè)）：L=r-L =1.884m，兩半抱箍牛腿間距取20mm，則L=1864mm(半個(gè))。7.抱箍法施工方法7.1施工工序在墩柱群四周搭設(shè)簡(jiǎn)易支架，高度以不超過蓋梁頂板為宜，并搭設(shè)人行爬梯，圍好安全網(wǎng)；用水準(zhǔn)儀在墩柱上作一水平標(biāo)志，根據(jù)蓋梁底板設(shè)計(jì)標(biāo)高反算抱箍

18、底沿位置并做標(biāo)記；用吊車將抱箍底托安裝在墩柱上，使底托頂面與抱箍底沿標(biāo)記等高，再將抱箍安裝就位，用帶響扳手?jǐn)Q緊連接螺栓，施工時(shí)，可在扳手手柄上套一根50cm長(zhǎng)、48的鋼管，人踩鋼管直到所需扭矩為止，再檢查兩抱箍接頭處間隙小于或等于2cm即可；用吊車將連接好的貝雷梁放在抱箍上，并用U型螺栓和扣件將貝雷梁、抱箍、貝雷梁連接件連接起來；在貝雷梁上擺放方木橫梁，安裝蓋梁底模，并檢查標(biāo)高，有必要時(shí)用鋼板或木楔調(diào)整；首次使用本工法施工時(shí)，為確保抱箍所承受壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值， 需進(jìn)行荷載預(yù)壓試驗(yàn)。由前面計(jì)算知蓋梁縱向每側(cè)線荷載:q=43.088KN/m，則在蓋梁底模上堆放重物175.9噸，且堆放形式盡量接近施工實(shí)際情況。24小時(shí)后，用水準(zhǔn)儀復(fù)測(cè)底模標(biāo)高，若下沉過大，則應(yīng)繼續(xù)緊固連接螺栓，直到底模下沉小于5mm則認(rèn)為可行，記錄下螺栓進(jìn)距作為參考值；卸下預(yù)壓重物，安裝蓋梁鋼筋和模板，在側(cè)模四周按要求做好安全防護(hù)裝置，澆注砼；拆除模板時(shí)，先拆側(cè)模、端模，再拆底模，最后拆下橫、縱梁、抱箍，至此，抱箍法蓋梁施工完成一個(gè)循環(huán)。7.2施工注意事項(xiàng)墩柱砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上后方可施工蓋梁；在抱箍鋼板內(nèi)側(cè)附一層3mm橡膠墊，可