高速公路橋梁蓋梁抱箍法施工方案及抱箍試驗(yàn)

1、PAGE PAGE 14高速公路橋梁蓋梁抱箍法施工方案及抱箍試驗(yàn)一、施工設(shè)計(jì)說(shuō)明（一）、工程簡(jiǎn)介高速公路*有橋梁2座。墩柱為兩柱、三柱及四柱式結(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(jì)砼43.4立方米，計(jì)算以該圖尺寸為依據(jù)，其他尺寸形式蓋梁施工以該計(jì)算結(jié)果相應(yīng)調(diào)整。圖1 蓋梁正面圖（單位：cm）（二）、設(shè)計(jì)依據(jù)1、公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ025-86）2、路橋施工計(jì)算手冊(cè)3、其他相關(guān)資料及本單位以往施工經(jīng)驗(yàn)。二、蓋梁抱箍法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）、蓋梁模板底模支撐設(shè)計(jì)在蓋梁底模下部采用間距1m工14型鋼作橫梁，橫梁長(zhǎng)3.7m。橫梁底下設(shè)縱梁。（二）、縱梁設(shè)計(jì)在橫梁

2、底部采用單層；兩排貝雷片（標(biāo)準(zhǔn)貝雷片規(guī)格：3000mm1500mm，）連接形成縱梁，長(zhǎng)18m，兩排貝雷梁位于墩柱兩側(cè)，中心間距140mm。貝雷片之間采用銷(xiāo)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。（三）、抱箍設(shè)計(jì)采用兩塊半圓弧型鋼板（板厚t=16mm）制成， M24的高強(qiáng)螺栓連接，抱箍高50cm，采用20根高強(qiáng)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(shí)對(duì)墩柱砼面保護(hù)，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。圖2 蓋梁抱箍法施工示意圖（四）、防護(hù)欄桿與工作平臺(tái)設(shè)計(jì)(

3、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，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(xiāo)連接。 (2) 工作平臺(tái)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(jì)計(jì)算（一）、設(shè)計(jì)檢算說(shuō)明1、設(shè)計(jì)計(jì)算原則（1）在滿(mǎn)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(shí)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(guò)的支撐方法。2、對(duì)部分結(jié)構(gòu)的不均布，不對(duì)稱(chēng)性采用較大的均布荷載。3、本計(jì)算未扣除墩柱承擔(dān)的蓋梁砼重量

4、。以做安全儲(chǔ)備。4、抱箍加工完成實(shí)施前，必須先進(jìn)行壓力試驗(yàn)，變形滿(mǎn)足要求后方可使用。（二）、橫梁計(jì)算采用間距1m工14型鋼作橫梁，橫梁長(zhǎng)3.7m。共設(shè)橫梁18根，總重G4約為11kN。 1、荷載計(jì)算 （1）蓋梁砼自重：G1=43.4m326kN/m3=1128kN （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+G4 =1241.3kNq1=1241.3/15.374=80.74kN/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=80.741=80.74kN作用在橫梁上的均布荷載為：q2= =80.74/1.8=44.

5、86/m 2、力學(xué)模型 如圖3所示。圖3 橫梁計(jì)算模型3、橫梁抗彎與撓度驗(yàn)算橫梁的彈性模量E=2.1105MPa;慣性矩I=712cm4;抗彎模量Wx=102cm3為了簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略?xún)啥?.2m懸挑部分的影響。最大彎矩：Mmax= =44.861.42/8=11kNm= Mmax/Wx=11103/(10210-6)107.84MPaw=158MPa滿(mǎn)足要求。最大撓度：fmax= 5 q2lH 4/384EI=5448601.44/(3842.1101171210-8)=0.0015mf =1.2/400=0.003m滿(mǎn)足要求。（三）、縱梁計(jì)算縱梁采用單層2排貝雷片（標(biāo)準(zhǔn)貝雷片規(guī)格：3000c

6、m1500cm）連接形成縱梁，長(zhǎng)18m。 1、荷載計(jì)算 （1）橫梁自重：G4=11kN （2）貝雷梁自重：G5=270129.8=31752N31.8KN縱梁上的總荷載：GZ=G1+G2+G3+G4+G5=1273.1kN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= GZ/2L=1273.1/（215.374）41.4kN/m 2、力學(xué)計(jì)算模型建立力學(xué)模型如圖4所示。圖4 縱梁計(jì)算模型圖3、結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算（1）計(jì)算支座反力Rc：Rc=41.415.374/2=318.24KN最大剪力Fs=Rc-3.13241.4=188.58KN（2）求最大彎矩：根據(jù)疊加法求最大彎矩。圖5

7、縱梁計(jì)算單元一跨中最大彎矩Mmax1=9.112q3/8=429.5KN/m圖6 縱梁計(jì)算單元二梁端最大彎矩Mmax2=3.1322q3/2=203.1KN/m疊加后得彎矩圖： 圖7 縱梁彎矩圖所以縱梁最大彎矩Mmax產(chǎn)生在支座處，Mmax= Mmax2=226.4KN.m，遠(yuǎn)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f(wàn)c1=qal3/(24EI)(6a2/l2+3a3/l3-1)=414003.1329.113/(242.1101125050010-

8、8)(63.1322/9.112+33.1323/9.113-1) -0.001m跨中撓度f(wàn)c2=ql4/(384EI)(5-24a2/l2)= 414009.114/(3842.1101125050010-8)(5-243.1322/9.112) 3.110-4m所以最大撓度發(fā)生在縱梁跨中為fc1=-0.001mfc1f=a/400=3.132/400=0.008m,滿(mǎn)足要求。（四）、抱箍計(jì)算1、荷載計(jì)算每個(gè)蓋梁按墩柱設(shè)兩個(gè)抱箍體支承上部荷載，由上面的計(jì)算可知：支座反力Rc= 318.24kN,每個(gè)抱箍承受的豎向荷載N=2Rc=636.48kN,該值即為抱箍體需產(chǎn)生的摩擦力。 2、抱箍受力計(jì)

9、算 （1）螺栓數(shù)目計(jì)算抱箍體需承受的豎向壓力N=636.48kN抱箍所受的豎向壓力由M24的高強(qiáng)螺栓的抗剪力產(chǎn)生，查路橋施工計(jì)算手冊(cè)第426頁(yè)：M24螺栓的允許承載力：NL=Pn/K式中：P高強(qiáng)螺栓的預(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(jì)算：m=N/NL=636.48/39.7=16.0316個(gè)，取計(jì)算截面上的螺栓數(shù)目m=20個(gè)。則每條高強(qiáng)螺栓提供的抗剪力：P=N/14=636.48/20=31.82KNNL=39.7kN故能承擔(dān)所要求的荷載。 （2）螺栓軸向受拉計(jì)算砼與鋼之間設(shè)一層橡

10、膠，按橡膠與鋼之間的摩擦系數(shù)取=0.3計(jì)算抱箍產(chǎn)生的壓力Pb= N/=636.48kN/0.3=2121.6kN由高強(qiáng)螺栓承擔(dān)。則：N1=Pb=2121.6kN抱箍的壓力由20條M24的高強(qiáng)螺栓的拉力產(chǎn)生。即每條螺栓拉力為N2=Pb/20=2121.6kN /20=106.08kNS=225kN=N1/A= N2（1-0.4m1/m）/A式中：N2軸心力m1所有螺栓數(shù)目，取：20個(gè)A高強(qiáng)螺栓截面積，A=4.52cm2=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=2121600(1-0.420/10)/204.5210-4=46938kPa=46.938MPa=140MPa故高強(qiáng)螺栓滿(mǎn)足強(qiáng)度要求

11、。 （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=0.15106.080.015=0.239KN.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)=0.15106.08cos100.011+106.08sin100.011=0.375(KNm)M=M1+M2=0.239+0.375=0.614(KNm)所以要求螺栓的扭緊力矩M0.614(KNm)3、抱箍體的應(yīng)力計(jì)算：（1）、抱箍壁受拉產(chǎn)生拉應(yīng)力拉力P1=10N2=1060.8（KN）抱

12、箍壁采用面板16mm的鋼板，抱箍高度為0.5m。則抱箍壁的縱向截面積：S1=0.0160.5=0.008 (m2)=P1/S1=1060800/0.008=132.6106(Pa)=132.6(MPa)=158MPa滿(mǎn)足要求。 （2）、抱箍體剪應(yīng)力=（1/2N）/（2S1）=（1/2636480）/（20.008）=19.89106(Pa)=19.89MPa=98MPa根據(jù)第四強(qiáng)度理論W=（2+32）1/2=（132.62+319.892）1/2=134.1MPa=158MPa滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。四、抱箍試驗(yàn)為了保證施工安全，檢驗(yàn)抱箍的承載力是否能夠滿(mǎn)足蓋梁施工荷載要求，在蓋梁施工前要進(jìn)行抱箍試驗(yàn)。

13、（一）、試驗(yàn)柱澆筑在橋梁墩柱施工前預(yù)先澆筑試驗(yàn)柱，試驗(yàn)柱直徑與墩柱直徑相同，南坑高架橋試驗(yàn)柱直徑1.4m，高度2.5m，在試驗(yàn)柱立模之前對(duì)地面進(jìn)行壓實(shí)、硬化處理，模板要打磨干凈，試驗(yàn)柱內(nèi)配筋與墩柱配筋相同，保護(hù)層厚度按設(shè)計(jì)6cm預(yù)留，采用C35砼澆筑，澆筑過(guò)程砼要振搗密實(shí)。澆筑完畢后要及時(shí)對(duì)砼進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理。（二）、抱箍安裝抱箍設(shè)計(jì)高度50cm，由直徑1.4m兩個(gè)半圓通過(guò)20根M24高強(qiáng)螺栓連接而成，抱箍體鋼板厚度16mm，設(shè)計(jì)最大承載力1340kN。抱箍具體構(gòu)造圖8。等試驗(yàn)柱砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行抱箍試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)將成對(duì)的抱箍安裝在試驗(yàn)柱墩柱上，抱箍與墩柱砼之間加2-3mm橡膠墊塊，增大抱

14、箍與墩柱砼之間的摩擦力，抱箍使用20根M24高強(qiáng)螺栓連接，螺栓的扭緊力矩達(dá)到抱箍計(jì)算所得的力矩值。圖8 抱箍構(gòu)造圖（三）、液壓油頂?shù)倪x擇與安裝由抱箍計(jì)算過(guò)程可知單個(gè)抱箍承受的荷載為636.48kN。試驗(yàn)時(shí)加載量為蓋梁施工中受力最大（經(jīng)計(jì)算蓋梁兩側(cè)墩柱上的抱箍承受壓力最大）的抱箍的承載力的1.5倍，即為954.72kN。所以選擇兩臺(tái)50t(500kN)液壓千斤頂(有壓力顯示表)。將兩臺(tái)液壓千斤頂安裝在兩抱箍之間（如圖9所示），固定牢固，保證千斤頂垂直度。圖9 抱箍試驗(yàn)示意圖（四）、承載力試驗(yàn)檢查確認(rèn)抱箍螺栓扭緊和千斤頂安裝牢固后，兩臺(tái)液壓千斤頂同時(shí)慢慢加壓開(kāi)始抱箍承載力試驗(yàn)，加壓時(shí)時(shí)刻注意千斤頂

15、壓力表讀數(shù)，保證兩臺(tái)千斤頂壓力基本一致，不得偏壓。慢慢加載至500kN的壓力，加載過(guò)程中觀察抱箍與墩柱之間的相對(duì)滑動(dòng)情況，以及抱箍的變形情況，若沒(méi)有上述兩種情況或者抱箍滑動(dòng)和變形都很小，則抱箍承載力滿(mǎn)足蓋梁施工要求。反之，抱箍要重新設(shè)計(jì)，加大承載能力。保證蓋梁施工所需承載力要求，確保施工安全。目 錄 TOC o 1-2 u 一、施工設(shè)計(jì)說(shuō)明 PAGEREF _Toc291405235 h 1（一）、工程簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc291405236 h 1（二）、設(shè)計(jì)依據(jù) PAGEREF _Toc291405237 h 1二、蓋梁抱箍法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc291405238 h 1（一）、蓋梁模板底模支撐設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc291405239 h 1（二）、縱梁設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc291405240 h 2（三）、抱箍設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc291405241 h 2（四）、防護(hù)欄桿與工作平臺(tái)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc291405242 h 2三、蓋梁抱箍法施工設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc291405243 h 3（一）、設(shè)計(jì)檢算說(shuō)明 PAGEREF _Toc291405244 h 3（二）、橫梁計(jì)算 PAGEREF _Toc291405245 h