抱箍法盖梁模板验算课件.docx

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抱箍法盖梁模板验算课件

惠东凌坑至碧甲高速公路土建工程Ⅰ标段

K2+250中桥盖梁抱箍支架模板验算

编制人：

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审批时间：

年月日

惠东凌坑至碧甲高速公路土建工程Ⅰ标段

联合体项目部永昌路桥施工处

2011年9月

惠东凌坑至碧甲高速公路土建工程Ⅰ标段

K2+250中桥盖梁抱箍支架模板验算

目录

K2+250中桥盖梁抱箍支架验算-3-

第一章、编制依据-3-

第二章、工程概况-3-

第三章、支架设计要点-3-

第四章、抱箍支架验算-4-

4.1、K2+250中桥盖梁、墩柱、系梁立面图-4-

4.2、荷载计算-5-

4.3、结构检算-6-

K2+250中桥盖梁抱箍支架验算

第一章、编制依据

1、惠东凌坑至碧甲高速公路两阶段施工图，以及设计变更、补充、修改图纸及文件资料。

2、国家有关的政策、法规、施工验收规范和工程建设标准强制性条文（城市建设部分），以及现行有关施工技术规范、标准等。

3、现场勘察和研究所获得的资料，以及相关补充资料。

4、建设单位、监理单位对本工程施工的有关要求。

5、我单位施工类似工程项目的能力和技术装备水平。

6、参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》、《混凝土工程模板与支架技术》、《公路桥涵施工手册》、《建筑施工计算手册》。

第二章、工程概况

本桥上部结构为预应力钢筋砼空心板，下部构造为双柱式桥墩，肋式桥台，灌注桩基。

其中下部结构包括桥台2个，C35砼425.81m3；系梁6片，C35砼33.9m3；墩柱12根，C35砼67m3；盖梁6片，C35砼159.9m3；垫石224块，C35砼3.17m3。

第三章、支架设计要点

1、盖梁结构

盖梁全长13.8m，宽1.6m，高1.3m，砼体积为26.65m3，墩柱Φ1.1m，柱中心间距7.97m。

2、抱箍法支撑体系设计

侧模的背部支撑由内木楞和外钢楞组成,直接支撑模板的龙骨为内木楞。

用以支撑内木楞为外钢楞组成，即外钢楞组装成墙身模板时，通过穿墙螺栓将墙体两片模板拉结，每个穿螺墙栓成为外钢楞组成的支点，水平间距600mm。

盖梁底模下部采用宽×高为0.10m×0.10m的方木作横梁，间距0.30m。

盖梁底模两悬出端下设三角支架支撑，三角架放在横梁上。

在横梁底部采用45A工字钢连接形成纵梁，纵梁位于墩柱两侧，中心间距1.1m，单侧长度15m。

纵梁底部用四根钢管作连接梁。

横梁直接耽在纵梁上，纵梁之间用销子连接，连接梁与纵梁之间用旋转扣件连接。

抱箍采用两块半圆弧型钢板制成，钢板厚t=16mm，高0.6m，抱箍牛腿钢板厚20mm，宽0.27m，采用12根M24高强螺栓连接。

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3mm厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。

抱箍构件形象示意图如图1所示。

第四章、抱箍支架验算

4.1、K2+250中桥盖梁、墩柱、系梁立面图

4.2、荷载计算

1、荷载分析

根据本桥盖梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：

⑴q1——盖梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。

⑵q2——盖梁底模、侧模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q2＝1.0kPa（偏于安全）。

⑶q3——施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算支架立柱及其他承载构件时取1.0kPa。

⑷q4——振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。

⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。

⑹q6——倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。

⑺q7——支架自重，经计算支架在60cm×60cm×120cm形式时其自重为2.94kPa。

2、荷载组合

模板、支架设计计算荷载组合

模板结构名称

荷载组合

强度计算

刚度检算

底模及支架系统计算

⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺

⑴＋⑵＋⑺

侧模计算

⑸＋⑹

⑸

3、荷载计算

⑴盖梁自重——q1计算

根据K2+250中桥连盖梁结构特点，取盖梁最大截面为例，对盖梁自重计算，并对最大截面下的支架体系进行检算，首先进行自重计算。

盖梁最大截面处q1计算

根据横断面图，则：

q1＝

=

＝

取1.2的安全系数，则q1＝33.8×1.2＝40.56kPa

注：

B——盖梁底宽，取1.6m，将盖梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

⑵新浇混凝土对侧模的压力——q5计算

因现浇盖梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑，在竖向上以V=0.8m/h浇筑速度控制，砼入模温度T=28℃控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力

q5=

K为外加剂修正稀数，取掺缓凝外加剂K=1.2

当r=26KN/m3；

h=0.22×4×1.0×1.15×（1.5）1/2=1.239m取1.3m；

q5=

4.3、结构检算

1、底模板计算：

盖梁底模采用胶合板，铺设在纵向间距0.3m的纵桥向方木上，进行受力分析，并对受力结构进行简化（偏于安全）如下图：

盖梁底模板计算

q=（q1+q2+q3+q4）l=（40.56+1.0+2.5+2）×0.3=13.818kN/m

则：

Mmax=

模板需要的截面模量：

W=

m2

模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为：

h=

因此模板采用1220×2440×15mm规格的胶合板。

2、侧模验算

⑴、侧模基本参数

侧模的背部支撑由内木楞和外钢楞组成,直接支撑模板的龙骨为内木楞。

用以支撑内木楞为外钢楞组成，即外钢楞组装成墙身模板时，通过穿墙螺栓将墙体两片模板拉结，每个穿墙螺栓成为外钢楞组成的支点，水平间距600mm。

模板面板厚度h=15mm，弹性模量E=6000N/mm2，抗弯强度[f]=11N/mm2。

抗剪强度设计值[v]=1.5N/mm2。

内楞采用方木，截面100×100mm，每道内楞1根方木，间距300mm。

外楞采用圆钢管48×3.5，每道外楞2根钢楞，间距600mm。

穿墙螺栓水平距离600mm，穿墙螺栓竖向距离600mm，直径14mm。

⑵、侧模板厚度计算

内楞采用方木，截面100×100mm，每道内楞1根方木，按间距300mm计算。

q=（q4+q5）l=（4.0+40.56）×0.3=13.37kN/m

则：

Mmax=

模板需要的截面模量：

W=

m2

模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为：

h=

因此模板采用1220×2440×15mm规格的胶合板。

根据施工经验，为了保证盖梁底面的平整度，侧面垂直度，通常胶合板的厚度均采用12mm以上，因此模板采用1220×2440×15mm规格的胶合板。

⑶、侧模板内、外楞的计算

强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。

①、新浇混凝土侧压力：

q5=

②、侧模板内楞的计算

内楞直接承受模板传递的荷载，通常按照均布荷载的三跨连续梁计算。

本算例中，内楞采用木楞，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=10.00×10.00×10.00/6=166.67cm3；

I=10.00×10.00×10.00×10.00/12=833.33cm4；

q（kN/m）

内楞计算简图

a.内楞的抗弯强度验算

内楞跨中最大弯矩按下式计算：

M=0.107ql2

其中，M--内楞跨中计算最大弯距（N·mm）；

l--计算跨度（外楞间距）:

l=600.0mm；

q--作用在内楞上的线荷载，它包括:

新浇混凝土侧压力设计值q1:

1.2×40.56×0.3×0.90=13.141kN/m；

倾倒混凝土侧压力设计值q2:

1.4×4.00×0.3×0.90=1.512kN/m，其中，0.90为折减系数。

q=13.141+1.512=14.653kN/m；

内楞的最大弯距：

M=0.107×14.653×600.0×600.0=5.64×105N.mm；

内楞的抗弯强度应满足下式：

σ=M/W

其中，σ--内楞承受的应力（N/mm2）；

M--内楞计算最大弯距（N·mm）；

W--内楞的截面抵抗矩（mm3），W=16.67×104；

f--内楞的抗弯强度设计值（N/mm2）；f=11.000N/mm2；

内楞的最大应力计算值：

σ=5.64×105/16.67×104=3.386N/mm2；

内楞的抗弯强度设计值:

[f]=11N/mm2；

内楞的最大应力计算值σ=3.386N/mm2小于内楞的抗弯强度设计值[f]=11N/mm2，满足要求！

b.内楞的抗剪强度验算

最大剪力按均布荷载作用下的五跨连续梁计算，公式如下:

∨=0.607ql

其中，V－内楞承受的最大剪力；

l--计算跨度（外楞间距）:

l=600.0mm；

q--作用在内楞上的线荷载，它包括:

新浇混凝土侧压力设计值q1:

1.2×40.56×0.3×0.90=13.141kN/m；

倾倒混凝土侧压力设计值q2:

1.4×4.00×0.3×0.90=1.512kN/m，其中，0.90为折减系数。

q=13.141+1.512=14.653kN/m；

内楞的最大剪力：

V=0.607×14.653×600.0=5336.6N；

截面抗剪强度必须满足下式:

T=3V/（2bhn）≤fv

其中，T--内楞的截面的最大受剪应力（N/mm2）；

V--内楞计算最大剪力（N）：

V=533.6N；

b--内楞的截面宽度（mm）：

b=100.0mm；

hn--内楞的截面高度（mm）：

hn=100.0mm；

fv--内楞的抗剪强度设计值（N/mm2）：

fv=1.500N/mm2；

内楞截面的受剪应力计算值:

T=3×5336.6/（2×100.0×100.0）=0.800N/mm2；

内楞截面的受剪应力计算值T=0.800N/mm2小于内楞截面的抗剪强度设计值fv=1.5N/mm2，满足要求！

c.内楞的挠度计算

根据《建筑施工计算手册》，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。

挠度验算公式如下：

v=0.632ql4/（100EI）<[v]=l/400

其中，ν--内楞的最大挠度（mm）；

q--作用在内楞上的线荷载（kN/m）：

q=40.56×0.3=12.168kN/m；

l--计算跨度（外楞间距）:

l=600.0mm；

E--内楞弹性模量（N/mm2）：

E=6000.00N/mm2；

I--内楞截面惯性矩（mm4）：

I=8.33×106mm4；

内楞的最大挠度计算值:

ν=0.632×12168×6004/（100×6000×8.33×106）=0.009mm；

内楞的最大容许挠度值:

[ν]=1.5mm；

内楞的最大挠度计算值ν=0.009mm小于内楞的最大容许挠度值[ν]=1.5mm，满足要求！

③、侧模板外楞的计算

外楞承受内楞传递的荷载，按照集中荷载下的三跨连续梁计算。

本算例中，外楞采用钢楞，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

外钢楞的规格:

圆钢管48×3.5；

外钢楞截面抵抗矩W=5.08cm3；

外钢楞截面惯性矩I=12.19cm4；

qqq

600600600

外楞计算简图

a.外楞的抗弯强度验算

外楞跨中弯矩计算公式：

M=0.107ql

其中，作用在外楞的荷载:

q=（1.2×40.56+1.4×4）×0.3×0.6/2=4.88kN；

外楞计算跨度（对拉螺栓水平间距）:

l=600mm；

外楞最大弯矩:

M=0.107×4880×600.00=3.13×105N·mm；

强度验算公式：

σ=M/W

其中，σ--外楞的最大应力计算值（N/mm2）

M--外楞的最大弯距（N·mm）；M=3.13×105N·mm

W--外楞的净截面抵抗矩；W=5.08×103mm3；

f--外楞的强度设计值（N/mm2），[f]=205.000N/mm2；

外楞的最大应力计算值:

σ=3.13×105/5.08×103=61.67N/mm2；

外楞的最大应力计算值σ=61.67N/mm2小于外楞的抗弯强度设计值f=205.00N/mm2,满足要求！

b.外楞的抗剪强度验算

公式如下:

V=0.65P

其中，P--作用在外楞的荷载:

P=（1.2×40.56+1.4×4）×0.3×0.6/2=4.88kN；

V--外楞计算最大剪力（N）；

外楞的最大剪力：

V=0.65×4880=3.17×103N；

外楞截面抗剪强度必须满足:

T=2V/A≤fv

其中，T--外楞的截面的最大受剪应力（N/mm2）；

V--外楞计算最大剪力（N）：

V=3.17×103N；

A--钢管的截面面积（mm2）：

A=489.23mm2；

fv--外楞的抗剪强度设计值（N/mm2）：

fv=120N/mm2；

主楞截面的受剪应力计算值:

T=2×3170/489.23=12.96N/mm2；

外楞截面的受剪应力计算值T=12.96N/mm2小于外楞截面的抗剪强度设计值fv=120N/mm2，满足要求！

c.外楞的挠度验算

根据《建筑施工计算手册》，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。

挠度验算公式如下：

ν=1.146ql4/（100EI）≤[ν]=l/400

其中，q--内楞作用在支座上的荷载（kN/m）：

P=40.56×0.3×0.60＝7.301kN/m；

ν--外楞最大挠度（mm）；

l--计算跨度（水平螺栓间距）:

l=600.0mm；

E--外楞弹性模量（N/mm2）：

E=210000.00N/mm2；

I--外楞截面惯性矩（mm4），I=1.219×105mm4；

外楞的最大挠度计算值:

ν=1.146×7.301×6004/（100×2.10×105×1.219×105）=0.424mm；

外楞的最大容许挠度值:

[ν]=1.5mm；

外楞的最大挠度计算值ν=0.424mm小于外楞的最大容许挠度值[ν]=1.5mm，满足要求！

④、穿墙螺栓的计算

计算公式如下:

N<[N]=f×A

其中N--穿墙螺栓所受的拉力；

A--穿墙螺栓有效面积（mm2）；

f--穿墙螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2；

查表得：

穿墙螺栓的型号:

M14；

穿墙螺栓有效直径:

11.55mm；

穿墙螺栓有效面积:

A=105mm2；

穿墙螺栓最大容许拉力值:

[N]=1.70×105×1.05×10-4=17.85kN；

穿墙螺栓所受的最大拉力:

N=40.56×0.6×0.6=14.602kN。

穿墙螺栓所受的最大拉力N=14.602kN小于穿墙螺栓最大容许拉力值17.85kN。

3、盖梁底模下顺桥向方木验算

本施工方案中盖梁底模底面横桥向采用10×10cm方木，方木按L＝60cm进行验算，实际布置跨距均不超过上述该值。

如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。

盖梁按两墩柱净距离7.97m计算，方木顺桥向跨度L＝60cm进行验算。

①方木间距计算

q＝（q1+q2+q3+q4）×B＝（40.56+1.0+2.5+2）×7.97=367.098kN/m

M＝（1/8）qL2=（1/8）×367.098×0.62＝16.519kN·m

W=（bh2）/6=（0.1×0.12）/6=0.000167m3

则n=M/（W×［δw］）=16.519/（0.000167×11000×0.9）=9.99（取整数n＝10根）

d＝B/（n-1）=7.97/9=0.885m

注：

0.9为方木的不均匀折减系数。

经计算，方木间距小于0.885m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.30m，则n＝7.97/0.30＝27根。

②每根方木挠度计算

方木的惯性矩I=（bh3）/12=（0.1×0.13）/12=8.33×10-6m4

则方木最大挠度：

fmax=（5/384）×［（qL4）/（EI）］=（5/384）×［（367.098×0.64）/（27×9×106×8.33×10-6×0.9）］=3.40×10-4m＜l/400=0.6/400=1.5×10-3m

（挠度满足要求）

③每根方木抗剪计算

δτ＝（1/2）（qL）/（nA）=（1/2）×（367.098×0.6）/（27×0.1×0.1×0.9）=0.453MPa＜［δτ］=1.7MPa

符合要求。

6、工字钢平台抱箍体系验算：

在盖梁抱箍上铺设两根I45a工字钢（横桥向）、工字钢上再横铺10cm*10cm方条（顺桥向间距0.3m）。

抱箍法支架体系构造如下图。

验算中将工字钢受力体系简化成如下图计算模式（偏于安全）。

Q=26.65×26=692.9kPa

Q总＝Q+q2+q3+q4+q7＝699.84kPa

45a工字钢基本数据为：

E=210Gpa，W=1432.9cm3，I=32241cm4，[σ]=145Mpa。

理论重量=80.38Kg/m

盖梁简支中间段长度为7.97米，两端悬臂长度为2.92米。

为简化计算，荷载按均布荷载考虑，单根工字钢承受的均布荷载为：

699.84/13.81/2=25.36KN/m。

Ra=Rb=ql/2=25.36*13.81/2=175.11KN

（1）、最大弯曲应力验算：

Ma=Mb=ql2/2=25.36*1000*2.922/2=108.11KN.m

M中=RaL/2-ql2/2=175.11*7.97/2-25.36*6.912/2=92.37KN.m

σmax=Mmax/W=108.11*1000/（1432.9*10-6）=75.448Mpa＜[σ]=145Mpa

（2）、挠度验算：

①、只考虑中间段荷载时：

y=-（5*ql4）/（384EI）=（5*25.36*7.974）/（384*210*109*32241*10-8）

=19.6mm

②、悬臂端弯矩对跨中截面产生的上挠度：

y=ML2/16EI=（25.36*1000*3.352*3.352/2*7.972）/（16*210*322410）=8.43mm

跨中最终挠度为：

19.6-8.43=11mm方向向下

f=11＜[f]=7970/400=20mm

验算通过。

③、悬臂端挠度：

y=ql4/8EI=25.36*10000*2.924/（8*210*322410）=3.50mm

f=3.50＜[f]=2920/400=7.3mm

验算通过

（3）、结论：

受力和变形均满足

7.抱箍验算

抱箍能否承受盖梁的重力取决于抱箍与柱子的摩擦力，验算时摩擦力取滑动摩擦力，此处最大滑动摩擦力N取值为Rc=175.11KN。

（1）、高强螺栓数目计算

高强螺栓的容许承载力公式：

[NL]]=Pμn/K，

式中：

P—高强螺栓的预拉力，取225KN;

μ—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。

则：

[NL]=225×0.3×1/1.7=39.7KN

螺栓数目m计算：

m=N/[NL]=175.11/39.7=4.4个，本构件取m=6个。

（2）、螺栓抗剪、抗拉应力验算

每条高强螺栓承受的抗剪力：

Nj=N/10=175.11/6=29.2KN＜[NL]=39.7KN，满足抗剪要求。

抱箍体对墩柱体的压力：

Ny=K*N/μ=1.2×175.11/0.3=700.44KN

每条螺栓拉力：

N1=Ny/6=116.7KN<[S]=225KN，满足抗拉要求。

式中：

μ—抱箍钢板与橡胶垫之间的摩擦系数，取值0.3

K—荷载安全系数，取值1.2

[NL]—每个高强螺栓的容许承载力

[S]—高强螺栓的预拉力，M24高强螺栓取值225KN

（3）、螺栓需要的终拧力矩验算

每条螺栓拉力为：

N1=116.7KN,

每个螺栓的终拧扭矩R=k*N1*d=227.55N·m

式中：

k—螺栓连接处的扭矩系数平均值，取0.13,

L1—力臂，M24螺栓取0.015m

（参考《基本作业》p609）

（4）、抱箍体构件的应力验算

抱箍体承受螺栓的拉力：

P1=5Nl=5×116.7=583.5KN

抱箍体钢板的纵向截面积：

S1=0.016×0.6=0.0096m2

抱箍体拉应力：

σ=P1/S1=60.781MPa＜[σ]=140MPa，满足抗拉要求。

抱箍体剪应力：

τ=（1/2RC）/πr/S1=（1/2×175.11）KN/1.727m/0.0096m2

=5.28MPa<[τ]=85MPa，满足抗剪要求。

（5）、抱箍体钢板长度计算

抱箍钢板伸长量：

ΔL=（σ/E）*L=5.5×10-4m

抱箍体钢板长度（半个）：

L=πr-ΔL=1.726m，

两半抱箍牛腿间距取20mm，则L=1706mm（半个）。

8、抱箍法施工方法

（1）、施工工序

①在墩柱群四周搭设简易支架，高度以不超过盖梁顶板为宜，并搭设人行爬梯，围好安全网；

②用水准仪在墩柱上作一水平标志，根据盖梁底板设计标高反算抱箍底沿位置并做标记；

③用吊车将抱箍底托安装在墩柱上，使底托顶面与抱箍底沿标记等高，再将抱箍安装就位，用带响扳手拧紧连接螺栓，施工时，可在扳手手柄上套一根50cm长、Φ48的钢管，人踩钢管直到所需扭矩为止，再检查两抱箍接头处间隙小于或等于2cm即可；

④用吊车将两根40A工字钢放在抱箍上，并用3~4根d16螺栓和扣件将两条工字钢锁成一个整体；

⑤在工字钢上摆放方木横梁，安装盖梁底模，并检查标高，有必要时用钢板或木楔调整；

⑥首次使用本工法施工时，为确保抱箍所承受压力达到设计值，

需进行荷载预压试验。

在盖梁底模上堆放重物68.9吨，且堆放形式尽量接近施工实际情况。

24小时后，用水准仪复测底模标高，若下沉过大，则应继续紧固连接螺栓，直到底模下沉小于5mm则认为可行，记录下螺栓进距作为参考值；

⑦卸下预压重物，安装盖梁钢筋和模板，在侧模四周按要求做好安全防护装置，浇注砼；

⑧拆除模板时，先拆侧模、端模，再拆底模，最后拆下横、纵梁、抱箍，至此，抱箍法盖梁施工完成一个循环。

（2）、施工注意事项

①墩柱砼强度达到设计强度的75%以上后方可施工盖梁；

②在抱箍钢板内侧附一层3mm橡胶垫，可增强钢板与砼之间的摩擦系数，也起到保护墩柱的作用；

③抱箍体钢板、牛腿厚度应不小于设计值，螺栓孔应可能紧凑，在竖直方向上，每隔2～3排螺栓孔应在牛腿与钢板之间设置加劲肋；

④螺栓施拧前，应根据带响扳手