盖梁抱箍法施工及计算.docx
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盖梁抱箍法施工及计算.docx
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盖梁抱箍法施工及计算
盖梁抱箍法施工及计算
第一部分盖梁抱箍法施工设计图
一、施工设计说明
二、盖梁抱箍法结构设计
三、盖梁抱箍法施工设计图
四、主要工程材料数量汇总表
第二部分盖梁抱箍法施工设计计算
一、设计检算说明
二、侧模支撑计算
三、横梁计算
四、纵梁计算
五、抱箍计算
附图
图一、盖梁抱箍法施工设计总图
图二、盖梁抱箍设计图
图三、盖梁抱箍法施工支撑详图
图四、各部件连接、栏杆与工作平台详图
第一部分盖梁抱箍法施工设计图
一、施工设计说明
1、概况
黑崖沟4号大桥全长184.4米(起迄里程为K145+372.10〜K145+556.5)。
共有5个
1.8m的钢筋砼
桥墩,除2#、3#墩为空心薄壁墩外,其余各墩为二柱式结构(墩柱为直径
结构),墩柱上方为盖梁。
盖梁为长12.87m,宽2.0m,高1.6m的钢筋砼结构,如图1-1。
盖梁混凝土方量39.684m3。
盖梁施工拟采用抱箍法施工。
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O
图1-1盖梁正面图(单位:
m)
2、设计依据
(1)交通部行业标准,公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-86)
(2)汪国荣、朱国梁编著施工计算手册
(3)公路施工手册,桥涵(上、下册)交通部第一公路工程总公司。
(4)路桥施工计算手册人民交通出版社
(5)盖梁模板提供厂家提供的模板有关数据。
(6)保阜高速公路施工图设计文件。
(7)国家、交通部等有关部委和四川省交通厅、海通公司的规范和标准。
(8)我单位的桥梁施工经验。
、盖梁抱箍法结构设计
1、侧模与端模支撑
侧模为特制大钢模,面模厚度为36mm,肋板高为8cm,在肋板外设[12背带。
在侧模
外侧采用间距0.8m的2[12作竖带,竖带高m;在竖带上下各设一条$28的栓杆作拉
杆,上下拉杆间间距
端模为特制大钢模,面模厚度为36mm,肋板高为8cm。
在端模外侧采用间距0.3m的[8作背带,竖带高m。
2、底模支撑
底模为特制大钢模,面模厚度为36mm,肋板高为8cm。
在底模下部采用间距0.3m[8槽钢作横梁,横梁长4.5m。
盖梁悬出端底模下设三角支架支撑,三角架放在横梁上。
横梁底下设纵梁。
横梁上设木垫块以调整盖梁底2%的横向坡度与安装误差。
与墩柱相交部位采
用特制型钢支架作支撑。
3、纵梁
在横梁底部采用单层两排上下加强型贝雷片(标准贝雷片规格:
3000cmx1500cm,
加强弦杆高度10cm)连接形成纵梁,长15m,两组贝雷梁位于墩柱两侧,中心间距2.04cm,两组贝雷梁片之间设置内顶外拉装置,保证贝雷梁的整体稳定性。
贝雷片之间采用铁销连接,
在铁销的端口必须设置保险销。
纵梁下为抱箍。
4、抱箍
采用两块半圆弧型钢板(板厚t=8mm)制成,M24的高强螺栓(10.9级)连接,抱
箍高50.5cm,采用40根高强螺栓连接。
抱箍紧箍在墩柱上产生摩擦力提供上部结构的支承反力,是主要的支承受力结构。
为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力,同时对墩柱砼面保护,在墩柱与抱箍之间设一层2〜3mm厚的橡胶垫。
5、防护栏杆与与工作平台
⑴栏杆采用$50的钢管搭设,在横梁上每隔2.4米设一道1.2m高的钢管立柱,竖向
间隔0.5m设一道钢管立柱,钢管之间采用扣件连接。
立柱与横梁的连接采用在横梁上设0.2m高的支座。
钢管与支座之间采用销连接。
(2)工作平台设在横梁悬出端,在横梁上铺设2cm厚的木板,木板与横梁之间采用铁丝
绑扎牢靠。
三、盖梁抱箍法施工设计图(见附图)
图一、盖梁抱箍法施工设计总图
图二、盖梁抱箍设计图
图三、盖梁抱箍法施工支撑详图
图四、各部件连接、栏杆与工作平台详图
四、主要工程材料数量汇总表
见表一。
需要说明的是:
主要工程材料数量是以单个盖梁需用量考虑。
序号
项目及名称
材料规格
单位
数量
备注
-一-
侧模支撑
1
竖带
槽钢[14b
kg
4657.63
2
栓杆
$20
kg
380.38
两端带丝型
3
钢管斜撑
钢管048
m
96
计48个
4
螺帽
用于020栓杆
个
88
5
垫板0.1x0.1米
钢板S=10mm
kg
69.08
计88块每块
-二二
底模支撑
1
横梁
16#工字钢
kg
5280.8
计56根
2
三角架
16#工字钢
kg
797.37
计2个
3
特制型钢架
16#工字钢
kg
1046.73
计3个
4
型钢架联接用螺栓
020
个
24
螺栓带帽
5
型钢架联接用钢板
钢板S=10mm
kg
28.26
6
钢垫块
钢板S=20mm
kg
4239
每横梁上布3个
三
纵梁
序号
项目及名称
材料规格
单位
数量
备注
1
贝雷片
3000X1500
kg
10800
2
加强弦杆
3000X100
kg
6400
3
横拉杆
16#工字钢
kg
1230
计20根
4
弦杆螺栓
kg
320
计160个
5
销子及保险插销
$50
kg
432
计144个
四
抱箍
共计3套
1
抱箍桶钢板
钢板3=16mm
kg
4545.72
2
上盖筋板
钢板3=20mm
kg
442.93
3
下盖筋板
钢板S=10mm
kg
123.92
4
中部筋板
钢板S=10mm
kg
123.92
5
加强筋板
钢板3=8mm
kg
381.17
6
加强筋板
钢板3=14mm
kg
230.13
7
高强螺栓
$24长100mm
个
198
8
橡胶垫
厚2〜3mm
m2
33
五
连接件
1
A型U型螺栓
共计328套
⑴
螺杆
$20
kg
1040.24
⑵
螺母
用于$20栓杆
个
656
⑶
垫板
钢板3=12mm
kg
1699.37
2
B型U型螺栓
共计24套
序号
项目及名称
材料规格
单位
数量
备注
⑴
螺杆
$24
kg
80.09
(2)
螺母
用于024栓杆
个
48
六
护栏与工作平台
1
栏杆架
钢管050
m
174.4
2
栏杆支座
钢管060
m
6
3
安全网
m2
83
4
木板
厚2cm
m
48.9
5
扣件
个
60
第二部分盖梁抱箍法施工设计计算
一、设计检算说明
1、设计计算原则
(1)在满足结构受力情况下考虑挠度变形控制。
(2)综合考虑结构的安全性。
(3)采取比较符合实际的力学模型。
(4)尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法。
2、贝雷架无相关数据,根据计算得出,无资料可复。
3、对部分结构的不均布,不对称性采用较大的均布荷载。
4、本计算结果不适合于除4#、5#墩盖梁施工。
5、本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。
以做安全储备。
6、抱箍加工完成实施前,必须先进行压力试验,变形满足要求后方可使用。
二、侧模支撑计算
1、力学模型
假定砼浇筑时的侧压力由拉杆和竖带承受,Pm为砼浇筑时的侧压力,Tl、T2为拉杆承受
的拉力,计算图式如图2-1所示。
2、荷载计算
砼浇筑时的侧压力:
Pm=K丫h
式中:
K---外加剂影响系数,取1.2;
Y--砼容重,取26kN/m3;h---有效压头高度。
砼浇筑速度v按0.3m/h,入模温度按20C考虑。
贝v/T=0.3/20=0.015<0.035
h=0.22+24.9v/T=0.22+24.9X0.015=0.6m
Pm=K询=1.2X26X0.6=19kPa
图2-1侧模支撑计算图式
砼振捣对模板产生的侧压力按4kPa考虑。
贝Pm=19+4=23kPa
盖梁长度每延米上产生的侧压力按最不利情况考虑(即砼浇筑至盖梁顶时)
P=PmX(H-h)+PmXh/2=23X2+23X0.6/2=53kN
3、拉杆拉力验算
拉杆(020圆钢)间距1.2m,1.2m范围砼浇筑时的侧压力由上、下两根拉杆承受。
则有:
(y=(T1+T2)/A=1.2P/2n2
=1.2X53/2nX0.012=101223kPa=101MPa<[c]=160MPa(可)
4、竖带抗弯与挠度计算
Io=2.7m,砼侧压力按均布荷载
设竖带两端的拉杆为竖带支点,竖带为简支梁,梁长qo考虑。
竖带[14b的弹性模量E=2.1X105MPa;惯性矩lx=609.4cm4;抗弯模量Wx=87.1cm3qo=23X1.2=27.6kN/m
最大弯矩:
Mmax=q0l02/8=27.6X2.72/8=25kN•m
(T=Mmax/2Wx=25/(2X87.1X10-6)=143513~144MPa<[w]=160MPa(可)
2.74/(384X2X2.1X108X609.4X
挠度:
fmax=5q0l04/384X2XEIx=5X27.6X10-8)=0.0075m〜[f]=l°/400=2.7/400=0.007m
侧模支撑对盖梁砼施工起稳定与
同时考虑一定的安全储备,在竖带外
因此,竖带的计算挠度虽略大于允
5、关于竖带挠度的说明
在进行盖梁模板设计时已考虑砼浇时侧向压力的影响,加强作用。
为了确保在浇筑砼时变形控制在允许范围,设钢管斜撑。
钢管斜撑两端支撑在模板中上部与横梁上。
许值,但实际上由于上述原因和措施,竖带的实际挠度能满足要求。
三、横梁计算
采用间距0.4m工16型钢作横梁,横梁长4.6m。
在墩柱部位横梁设计为特制钢支架,该支架由工16型钢制作,每个墩柱1个,每个支架由两个小支架栓接而成。
故共布设横梁56个,特制钢支架3个(每个钢支架用工16型钢18m)。
盖梁悬出端底模下设特制三角支架,每个重约8kN。
1、荷载计算
(1)盖梁砼自重:
G1=156.1m3X26kN/m3=4059kN
(2)模板自重:
G2=279kN(根据模板设计资料)
(3)侧模支撑自重:
G3=96X0.168X2.9+10=57kN
(4)三角支架自重:
G4=8X2=16kN
(4)施工荷载与其它荷载:
G5=20kN
横梁上的总荷载:
Gh=G1+G2+G3+G4+G5=4059+279+57+16+20=4431kN
qH=4431/26.4=168kN/m
横梁采用0.4m的工字钢,则作用在单根横梁上的荷载Gh'=168X0.4=67kN
作用在横梁上的均布荷载为:
qf=Gh'/lH=67/2.4=28kN/m(式中:
Ih为横梁受荷段长度,为2.4m)
2、力学模型如图2-2所示。
叮=27.8KN.m
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1111T1
]|
1
1
V
Ri
横鞋工迢EI
Ri
2.4m
4.6m
图2-2横梁计算模型
3、横梁抗弯与挠度验算
横梁的弹性模量E=2.1x105MPa;惯性矩l=1127cm4;抗弯模量Wx=140.9cm3最大弯矩:
Mmax=qH‘Ih2/8=28x2.42/8=20kN•m
_6
0=Mmax/^Vx
=141945〜142MPa<[ow]=160MPa(可)
最大挠度:
fmax=5qH'Ih4/384xEI=5x28x2.44/(384x2.1x108x1127x
10-8)=0.0051m<[f]=lo/4OO=2.4/4OO=O.OO6m(可)
四、纵梁计算
纵梁采用单层四排,上、下加强型贝雷片(标准贝雷片规格:
3000cmx1500cm,加
强弦杆高度10cm)连接形成纵梁,长30m。
1、荷载计算
(1)横梁自重:
G6=4.6x0.205x56+3x18x0.205=64kN
(2)贝雷梁自重:
G7=(2.7+0.8x2+1+2x3x0.205)x40=237kN
纵梁上的总荷载:
Gz=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7=4059+279+57+16+20+64+237=4732kN
纵梁所承受的荷载假定为均布荷载q:
q=Gz/L=4732/26.4=179kN/m
2、力学计算模型
建立力学模型如图2-3所示。
q=179kM/in
图2-3纵梁计算模型图
3、结构力学计算
图2-3所示结构体系为一次超静定结构,采用位移法计算。
(1)计算支座反力Rc:
第一步:
解除C点约束,计算悬臂端均布荷载与中间段均布荷载情况下的弯矩与挠度
1
°\
a
V
I
°;卢Q
t
;BE
a
Q
q
C点位移量Jc
384反
第二步:
计算C点支座反力Rc作用下的弯矩与挠度
48SZ
第三步:
由C点位移为零的条件计算支座反力RC
由假定支座条件知:
刀fc=0
16£/3ZA£1
(2)计算支座反力Ra、Rb
由静力平衡方程解得
(3)弯矩图
根据叠加原理,绘制均布荷载弯矩图:
(4)纵梁端最大位移
=-648q/EI(J)
4、纵梁结构强度验算
(1)根据以上力学计算得知,最大弯矩出现在A、B支座,代入q后
MB=8.82q=8.82X179=1579kN•m
(2)贝雷片的允许弯矩计算
查《公路施工手册桥涵》第923页,单排单层贝雷桁片的允许弯矩[Mo]为975kN-m。
则四排单层的允许弯矩[M]=4X975X0.9=3510kN•m(上下加强型的贝雷梁的允许变矩应大于此计算值)
故:
MB=1579kN•mv[M]=3510kN•m满足强度要求
5、纵梁挠度验算
(1)贝雷片刚度参数
弹性模量:
E=2.1x105MPa
惯性矩:
I=Ahxh/2=(25.48x2X4)x150x150/2=2293200cm4(因无相关资料可查,
进行推算得出)
(2)最大挠度发生在盖梁端
fmax=648q/EI=648x179/(2.1x108xx10-8)=0.024m
[f]=a/400=4.2/400=0.0105m
6、关于纵梁计算挠度的说明
由于fmax>[f],计算挠度不能满足要求。
计算时按最大挠度在梁端部考虑,由于盖梁悬出端的砼量较小,悬出端砼自重产生荷载也相对较小,考虑到横梁、三角支架、模板等方面刚度作用,实际上梁端部挠度要小于计算的fmax值。
实际实施时,在最先施工的纵梁上的端部、支座位置、中部等部位设置沉降监测测点,监测施工过程中的沉降情况,据此确定是否需要预留上拱度。
如果需设置预拱度时,根据情况采取按以梁端部为预留上拱度最大值,在梁端部预留
2cm的上拱度并递减至墩柱部位的办法解决。
五、抱箍计算
(一)抱箍承载力计算
1、荷载计算
每个盖梁按墩柱设三个抱箍体支承上部荷载,由上面的计算可知:
支座反力RA=RB=[2(l+a)-8.31]q/2=[2(9+4.5)-8.31]x179/2=1672kN
RC=8.31q=8.31x179=1487kN
以最大值为抱箍体需承受的竖向压力N进行计算,该值即为抱箍体需产生的摩擦力。
2、抱箍受力计算
(1)螺栓数目计算
抱箍体需承受的竖向压力N=1672kN
抱箍所受的竖向压力由M24的高强螺栓的抗剪力产生,查《路桥施工计算手册》第426
页:
M24螺栓的允许承载力:
[Nl]=P剛K
式中:
P---高强螺栓的预拉力,取225kN;
片--摩擦系数,取0.3;
n---传力接触面数目,取1;
K---安全系数,取1.7。
贝U:
[Nl]=225X0.3X1/1.7=39.7kN
螺栓数目m计算:
m=N'/[Nl]=1672/39.7=42.1沁42个,取计算截面上的螺栓数目m=42个。
贝每条高强螺栓提供的抗剪力:
P'=N/44=1672/42=39.8KN~[NL]=39.7kN
故能承担所要求的荷载。
2)螺栓轴向受拉计算
砼与钢之间设一层橡胶,按橡胶与钢之间的摩擦系数取卩=0.3计算
抱箍产生的压力Pb=N/u=1672kN/0.3=5573kN由高强螺栓承担。
贝:
N'=Pb=5573kN
抱箍的压力由42条M24的高强螺栓的拉力产生。
即每条螺栓拉力为
N1=Pb/44=55743kN/42=133kN<[S]=225kN
(y=N”/A=N'(1-0.4mi/m)/A
式中:
N'---轴心力
m1---所有螺栓数目,取:
66个
A---高强螺栓截面积,A=4.52cm2
(y=N”/A=Pb(1-0.4m1/m)/A=5573X(1-0.4X66/42)/66X4.52X10-4
=117692kPa=118MPa<[可=140MPa
故高强螺栓满足强度要求。
(3)求螺栓需要的力矩M
1)由螺帽压力产生的反力矩Mi=u1N1xLi
u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数
L1=0.015力臂
M1=0.15x133x0.015=0.299KN.m
2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°
M2=gxN'coslO°xL2+N'sin10°xL2
[式中L2=0.011(L2为力臂)]
=O.15x133xcos1O°xO.O11+133xsin1O°xO.O11
=0.470(KN•m)
M=M1+M2=0.299+0.470=0.769(KN•m)
=76.9(kg•m)
所以要求螺栓的扭紧力矩M>77(kg•m)
二)抱箍体的应力计算:
1、抱箍壁为受拉产生拉应力
拉力P1=21N1=21x133=2793(KN)
抱箍壁采用面板316mm的钢板,抱箍高度为1.734m。
则抱箍壁的纵向截面积:
S1=O.O16x1.734=O.O27744(m2)
ff=P1/S1=2793/0.027744=100.67(MPa)V[可=140MPa
满足设计要求。
2、抱箍体剪应力
t=(1/2Ra)/(2S1)
=(1/2x1672)/(2xO.O27744)
=15MPa<[T=85MPa
根据第四强度理论
(TW=('+3T)1/2=(100.672+3X152)1/2
=104MPa<[cw]=145MPa
满足强度要求。
【附图】
图一、盖梁抱箍法施工设计总图
图二、盖梁抱箍设计图
图三、盖梁抱箍法施工支撑详图
图四、各部件连接、栏杆与工作平台详图
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- 盖梁抱箍法 施工 计算