高速公路橋梁蓋梁抱箍法施工及計算

1、高速公路橋梁蓋梁抱箍法施工及計算一、施工設(shè)計說明工程簡介高速公路*有橋梁2座。墩柱為兩柱式或三柱式結(jié)構(gòu)，墩柱上方為蓋梁，如圖1所示。本圖尺寸為其中一種形式，該蓋梁設(shè)計砼37立方米，計算以該圖尺寸為依據(jù)，其他尺寸形式蓋梁施工以該計算結(jié)果相應(yīng)調(diào)整。圖1 蓋梁正面圖（單位：cm）2、設(shè)計依據(jù)（1）公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（JTJ025-86）（2）路橋施工計算手冊（3）其他相關(guān)資料及本單位以往施工經(jīng)驗。二、蓋梁抱箍法結(jié)構(gòu)設(shè)計1、蓋梁模板底模支撐在蓋梁底模下部采用間距1m工14型鋼作橫梁，橫梁長3.7m。橫梁底下設(shè)縱梁。3、縱梁在橫梁底部采用單層；兩排貝雷片（標準貝雷片規(guī)格：3000cm1500

2、cm，）連接形成縱梁，長18m，兩排貝雷梁位于墩柱兩側(cè)，中心間距120cm。貝雷片之間采用銷連接?？v、橫梁以及縱梁與聯(lián)接梁之間采用U型螺栓連接；縱梁下為抱箍。4、抱箍采用兩塊半圓弧型鋼板（板厚t=10mm）制成， M24的高強螺栓連接，抱箍高70cm，采用14根高強螺栓連接。抱箍緊箍在墩柱上產(chǎn)生摩擦力提供上部結(jié)構(gòu)的支承反力，是主要的支承受力結(jié)構(gòu)。為了提高墩柱與抱箍間的摩擦力，同時對墩柱砼面保護，在墩柱與抱箍之間設(shè)一層23mm厚的橡膠墊，縱梁與抱箍之間采用U型螺栓連接。5、防護欄桿與工作平臺(1)欄桿采用50的鋼管搭設(shè)，在橫梁上每隔2米設(shè)一道1.2m高的鋼管立柱，豎向間隔0.5m設(shè)一道鋼管橫桿，

3、鋼管之間采用扣件連接。立柱與橫梁的連接采用在橫梁上設(shè)0.2m高的支座。鋼管與支座之間采用銷連接。(2)工作平臺設(shè)在橫梁懸出端，在橫梁上鋪設(shè)5cm厚的木板，木板與橫梁之間采用鐵絲綁扎牢靠。三、蓋梁抱箍法施工設(shè)計計算（一）、設(shè)計檢算說明1、設(shè)計計算原則（1）在滿足結(jié)構(gòu)受力情況下考慮撓度變形控制。（2）綜合考慮結(jié)構(gòu)的安全性。（3）采取比較符合實際的力學(xué)模型。（4）盡量采用已有的構(gòu)件和已經(jīng)使用過的支撐方法。2、對部分結(jié)構(gòu)的不均布，不對稱性采用較大的均布荷載。3、本計算未扣除墩柱承擔的蓋梁砼重量。以做安全儲備。4、抱箍加工完成實施前，必須先進行壓力試驗，變形滿足要求后方可使用。（二）、橫梁計算采用間距1

4、m工14型鋼作橫梁，橫梁長3.7m。共設(shè)橫梁18根，總重約11kN。1、荷載計算（1）蓋梁砼自重：G1=37m324.5kN/m3=906.5kN（2）模板自重：G2=81.3kN（3）施工荷載與其它荷載：G3=21kN橫梁上的總荷載：G=G1+G2+G3 =1008.8kNq1=1008.8/17.2=58.65kN/m橫梁采用1m間距的工字鋼，則作用在單根橫梁上的荷載G=58.651=58.65kN作用在橫梁上的均布荷載為：q2= =58.65/1.7=34.5kN/m2、力學(xué)模型如圖所示。 圖2 橫梁計算模型3、橫梁抗彎與撓度驗算橫梁的彈性模量E=2.1105MPa;慣性矩I=712cm

5、4;抗彎模量Wx=102cm3為了簡化計算，忽略兩端0.25m懸挑部分的影響。最大彎矩：Mmax= =34.51.22/8=6.24kNm= Mmax/Wx=6.24/(10210-6)=61176.5kpa61.2MPaw=158MPa滿足要求。最大撓度：fmax= 5 q2lH 4/384EI=5345001.24/(3842.1101171210-8)=0.0006mf =1.2/400=0.003m滿足要求。（三）、縱梁計算縱梁采用單層2排貝雷片（標準貝雷片規(guī)格：3000cm1500cm）連接形成縱梁，長18m。1、荷載計算（1）橫梁自重：G4=11kN（2）貝雷梁自重：G5=2701

6、29.8=31752N31.8KN縱梁上的總荷載：GZ=G1+G2+G3+G4+G5=1051.6kN縱梁所承受的荷載假定為均布荷載，單排貝雷片所承受的均布荷載q3：q3= GZ/2L=1051.6/（217.2）30.6kN/m2、力學(xué)計算模型建立力學(xué)模型如圖2-3所示。圖3 縱梁計算模型圖3、結(jié)構(gòu)力學(xué)計算（1）計算支座反力Rc：Rc=30.617.2/2=263.2KN最大剪力Fs=Rc-4.130.6=137.7KN（2）求最大彎矩：根據(jù)疊加法求最大彎矩。圖4 縱梁計算單元一跨中最大彎矩Mmax1=92q3/8=309.8KN/m圖5 縱梁計算單元二梁端最大彎矩Mmax2=4.12q3/

7、2=257.2KN/m疊加后得彎矩圖： 圖6 縱梁彎矩圖所以縱梁最大彎矩Mmax產(chǎn)生在支座處，Mmax= Mmax2=257.2KN.m，遠小于貝雷桁片的允許彎矩M0=975kNm。（3）求最大撓度：貝雷片剛度參數(shù)彈性模量：E=2.1105MPa，慣性矩：I=250500cm4。易知縱梁最大撓度發(fā)生在跨中或者梁端?？v梁端撓度fc1=qal3/(24EI)(6a2/l2+3a3/l3-1)=306004.193/(242.1101125050010-8)(64.12/92+34.13/93-1) 0.004m跨中撓度fc1=ql4/(384EI)(5-24a2/l2)= 3060094/(384

8、2.1101125050010-8)(5-244.12/92) 0.210-4m所以最大撓度發(fā)生在縱梁兩端為fc1=0.004mfc1f=a/400=4.1/400=0.0103m,滿足要求。（四）、抱箍計算1、荷載計算每個蓋梁按墩柱設(shè)兩個抱箍體支承上部荷載，由上面的計算可知：支座反力Rc= 263.2kN,每個抱箍承受的豎向荷載N=2Rc=526.4kN,該值即為抱箍體需產(chǎn)生的摩擦力。2、抱箍受力計算（1）螺栓數(shù)目計算抱箍體需承受的豎向壓力N=526.4kN抱箍所受的豎向壓力由M24的高強螺栓的抗剪力產(chǎn)生，查路橋施工計算手冊第426頁：M24螺栓的允許承載力：NL=Pn/K式中：P-高強螺栓

9、的預(yù)拉力，取225kN;-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= 2250.31/1.7=39.7kN螺栓數(shù)目m計算：m=N/NL=526.4/39.7=13.314個，取計算截面上的螺栓數(shù)目m=14個。則每條高強螺栓提供的抗剪力：P=N/14=526.4/14=37.6KNNL=39.7kN故能承擔所要求的荷載。（2）螺栓軸向受拉計算砼與鋼之間設(shè)一層橡膠，按橡膠與鋼之間的摩擦系數(shù)取=0.3計算抱箍產(chǎn)生的壓力Pb= N/=526.4kN/0.3=1754.7kN由高強螺栓承擔。則：N1=Pb=1754.7kN抱箍的壓力由14條M24的高強螺栓的拉力產(chǎn)生

10、。即每條螺栓拉力為N2=Pb/14=1754.7kN /14=125.3kNS=225kN=N1/A= N1（1-0.4m1/m）/A式中：N2-軸心力m1-所有螺栓數(shù)目，?。?4個A-高強螺栓截面積，A=4.52cm2=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=1754.7(1-0.414/7)/144.5210-4=55458kPa=55.5MPa=140MPa故高強螺栓滿足強度要求。（3）求螺栓需要的力矩M1)由螺帽壓力產(chǎn)生的反力矩M1=u1N2L1u1=0.15鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)L1=0.015力臂M1=0.15125.30.015=0.282KN.m2)M2為螺栓爬升角產(chǎn)生的反力矩,升角為10M2=1N2cos10L2+N2sin10L2式中L2=0.011(L2為力臂)=0.15125.3cos100.011+125.3sin100.011=0.443(KNm)M=M1+M2=0.282+0.443=0.725(KNm)所以要求螺栓的扭緊力矩M0.725(KNm)3、抱箍體的應(yīng)力計算：（1）、抱箍壁受拉產(chǎn)生拉應(yīng)力拉力P1=7N2=877.1（KN）抱箍壁采用面板10mm的鋼板，抱箍高度為0.7m。則抱箍壁的縱向截面積：S1=0.010.7=0.007 (m2)=P1/S1=877100/0