桥梁盖梁抱箍法的施工及计算

盖梁抱箍法施工及计算一、施工设计阐明工程介绍高速公路****有桥梁2座。墩柱为两柱式或三柱式构造，墩柱上方为盖梁，如图1所示。本图尺寸为其中一种形式，该盖梁设计砼37立方米，计算以该图尺寸为根据，其它尺寸形式盖梁施工以该计算成果对应调节。图1盖梁正面图（单位：cm）2、设计根据（1）公路桥涵钢构造及木构造设计规范（JTJ025-86）（2）路桥施工计算手册（3）其它有关资料及本单位以往施工经验。二、盖梁抱箍法构造设计1、盖梁模板底模支撑在盖梁底模下部采用间距1m工14型钢作横梁，横梁长3.7m。横梁底下设纵梁。3、纵梁在横梁底部采用单层；两排贝雷片（原则贝雷片规格：3000cm×1500cm，）连接形成纵梁，长18m，两排贝雷梁位于墩柱两侧，中心间距120cm。贝雷片之间采用销连接。纵、横梁以及纵梁与联接梁之间采用U型螺栓连接；纵梁下为抱箍。4、抱箍采用两块半圆弧型钢板（板厚t=10mm）制成，M24的高强螺栓连接，抱箍高70cm，采用14根高强螺栓连接。抱箍紧箍在墩柱上产生摩擦力提供上部构造的支承反力，是重要的支承受力构造。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，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。5、防护栏杆与工作平台(1)栏杆采用φ50的钢管搭设，在横梁上每隔2米设一道1.2m高的钢管立柱，竖向间隔0.5m设一道钢管横杆，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5cm厚的木板，木板与横梁之间采用铁丝绑扎牢固。三、盖梁抱箍法施工设计计算（一）、设计检算阐明1、设计计算原则（1）在满足构造受力状况下考虑挠度变形控制。（2）综合考虑构造的安全性。（3）采用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办法。2、对部分构造的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。3、本计算未扣除墩柱承当的盖梁砼重量。以做安全储藏。4、抱箍加工完毕实施前，必须先进行压力实验，变形满足规定后方可使用。（二）、横梁计算采用间距1m工14型钢作横梁，横梁长3.7m。共设横梁18根，总重约11kN。1、荷载计算（1）盖梁砼自重：G1=37m3×24.5kN/m3=906.5kN（2）模板自重：G2=81.3kN（3）施工荷载与其它荷载：G3=21kN横梁上的总荷载：G=G1+G2+G3=1008.8kNq1=1008.8/17.2=58.65kN/m横梁采用1m间距的工字钢，则作用在单根横梁上的荷载G’=58.65×1=58.65kN作用在横梁上的均布荷载为：q2==58.65/1.7=34.5kN/m2、力学模型如图所示。图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=2.1×105MPa;惯性矩I=712cm4;抗弯模量Wx=102cm3为了简化计算，无视两端0.25m悬挑部分的影响。最大弯矩：Mmax==34.5×1.22/8=6.24kN·mσ=Mmax/Wx=6.24/(102×10-6)=61176.5kpa≈61.2MPa<[σw]=158MPa满足规定。最大挠度：fmax=5q2lH4/384×EI=5×34500×1.24/(384×2.1×1011×712×10-8)=0.0006m<[f]=1.2/400=0.003m满足规定。（三）、纵梁计算纵梁采用单层2排贝雷片（原则贝雷片规格：3000cm×1500cm）连接形成纵梁，长18m。1、荷载计算（1）横梁自重：G4=11kN（2）贝雷梁自重：G5=270×12×9.8=31752N≈31.8KN纵梁上的总荷载：GZ=G1+G2+G3+G4+G5=1051.6kN纵梁所承受的荷载假定为均布荷载，单排贝雷片所承受的均布荷载q3：q3=GZ/2L=1051.6/（2×17.2）≈30.6kN/m2、力学计算模型建立力学模型如图2-3所示。图3纵梁计算模型图3、构造力学计算（1）计算支座反力Rc：Rc=30.6×17.2/2=263.2KN最大剪力Fs=Rc-4.1×30.6=137.7KN（2）求最大弯矩：根据叠加法求最大弯矩。图4纵梁计算单元一跨中最大弯矩Mmax1=92q3/8=309.8KN/m图5纵梁计算单元二梁端最大弯矩Mmax2=4.12q3/2=257.2KN/m叠加后得弯矩图：图6纵梁弯矩图因此纵梁最大弯矩Mmax产生在支座处，Mmax=Mmax2=257.2KN.m，远不大于贝雷桁片的允许弯矩[M0]=975kN·m。（3）求最大挠度：贝雷片刚度参数弹性模量：E=2.1×105MPa，惯性矩：I=250500cm4。易知纵梁最大挠度发生在跨中或者梁端。纵梁端挠度fc1=qal3/(24EI)(6a2/l2+3a3/l3-1)=30600×4.1×93/(24×2.1×1011×250500×10-8)(6×4.12/92+3×4.13/93-1)≈0.004m跨中挠度fc1=ql4/(384EI)(5-24a2/l2)=30600×94/(384×2.1×1011×250500×10-8)(5-24×4.12/92)≈0.2×10-4m因此最大挠度发生在纵梁两端为fc1=0.004mfc1<[f]=a/400=4.1/400=0.0103m,满足规定。（四）、抱箍计算1、荷载计算每个盖梁按墩柱设两个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：支座反力Rc=263.2kN,每个抱箍承受的竖向荷载N=2Rc=526.4kN,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=526.4kN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]=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]=526.4/39.7=13.3≈14个，取计算截面上的螺栓数目m=14个。则每条高强螺栓提供的抗剪力：P′=N/14=526.4/14=37.6KN<[NL]=39.7kN故能承当所规定的荷载。（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μ=0.3计算抱箍产生的压力Pb=N/μ=526.4kN/0.3=1754.7kN由高强螺栓承当。则：N1=Pb=1754.7kN抱箍的压力由14条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为N2=Pb/14=1754.7kN/14=125.3kN<[S]=225kNσ=N1’/A=N1（1-0.4m1/m）/A式中：N2---轴心力m1---全部螺栓数目，取：14个A---高强螺栓截面积，A=4.52cm2σ=N”/A=Pb（1-0.4m1/m）/A=1754.7×(1-0.4×14/7)/14×4.52×10-4=55458kPa=55.5MPa＜[σ]=140MPa故高强螺栓满足强度规定。（3）求螺栓需要的力矩M1)由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N2×L1u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数L1=0.015力臂M1=0.15×125.3×0.015=0.282KN.m2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°M2=μ1×N2cos10°×L2+N2sin10°×L2[式中L2=0.011(L2为力臂)]=0.15×125.3×cos10°×0.011+125.3×sin10°×0.011=0.443(KN·m)M=M1+M2=0.282+0.443=0.725(KN·m)因此规定螺栓的扭紧力矩M≥0.725(KN·m)3、抱箍体的应力计算：（1）、抱箍壁受拉产生拉应力拉力P1=7N2=877.1（KN）抱箍壁采用面板δ10mm的钢板，抱箍高度为0.7m。则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.01×0.7=0.007(m2)σ=P1/S1=877100/0.007=125.3×1