东太湖大桥盖梁抱箍支架受力计算书.doc

附件：230省道吴江北段养护改善工程S230B-A8标盖梁抱箍法支架受力计算书吴江市明港道桥工程有限公司S230B-A8标项目经理部2010年5月20日盖梁抱箍法支架施工受力计算书一、盖梁断面尺寸：东太湖大桥引桥盖梁共计158个，查设计图纸知，5#、7#、10#墩左右幅及19#墩左幅桥墩盖梁断面尺寸为1300190150cm，C30混凝土立方量V=34.8m3，其他桥墩盖梁断面尺寸均为1300180150cm，C30混凝土立方量V=33m3。盖梁均采用抱箍法支架施工工艺。二、抱箍法施工工艺流程：抱箍法，即在盖梁施工时，首先采用两段半圆形的钢带卡于立柱表面，卡箍钢带宽度为30cm，钢带厚度为10mm，立柱直径均为150cm，卡箍采用6个高强螺栓连接紧固，卡箍上设焊接小牛腿，卡箍安装完成后，在小牛腿上设置卸落砂筒，在砂筒顶面设置承重型钢（型钢型号按计算确定）2根，型钢间设对拉螺栓形成整体防止倾覆，在承重梁上按间距30cm设置底模分配梁，在分配梁上铺设厚度1.8cm的竹胶板，至此形成整个盖梁的支撑系统。抱箍法的原理，就是利用抱箍与墩柱砼间强大的摩擦力，支撑承重横梁上所受的从上部传递下的各种荷载：盖梁砼自重、模板自重、施工荷载等，抱箍支架主要的受力验算内容为：承重横梁、抱箍。下面分别进行验算。三、承重横梁验算时设计荷载的确定：（1）、盖梁自重：F1=34.8m325KN/m3=870KN；（2）、模板系统总自重（包括底模、侧模、横向分配梁）：F2=60KN；（3）、施工总荷载：根据公路桥涵施工技术规范规定，取施工人员、材料及机具行走堆放的均布荷载值q=1.5KPa，水平面模板振捣按规定取均布荷载q=2KPa，考虑盖梁砼浇筑采用泵送工艺，倾倒冲击荷载按规定取均布荷载q=2KPa，则整个模板系统施工总荷载为F3=5.5131.9=135.85KN；则承重横梁上总荷载为F=1066KN，每延米荷载为q=1066/13=82KN/m。经验算：承重横梁最大弯矩Mmax=299KN.m，最大剪力Qmax=311.6KN，最大支撑点反力Fmax=221.4+331.6=553KN。选择I40a以上的工字钢2根，查表得，单根I40a工字钢截面参数：截面面积A=86.07cm2，每延米重量q=67.6kg/m，惯性距Ix=21714cm4，抗弯模量Wx=1085.7cm3，静距Sx=631.2cm3。A3钢抗弯容许应力w=145MPa，抗剪容许应力=85MPa。承重梁抗弯应力验算：承重梁抗剪应力验算：承重梁刚度验算：经计算，最大变形值f为16.2mm，其位置在承重梁跨中正弯矩部位，容许最大挠度f=L/400=7600/400=19mm，因fmaxf，故承重梁刚度满足要求。但为盖梁成型后底部线性在视觉上消除下挠过大的现象，实际施工时在两墩柱承重梁间中间部位设置临时支撑进行加强。实际盖梁施工中，作为承重横梁的工字钢只要选择在I40a工字钢以上的型号，其抗弯、抗剪承载能力及刚度均能满足施工荷载的要求。四、抱箍验算时设计荷载的确定：单个抱箍承受的荷载计算如下：盖梁自重：870KN，模板系统自重：60KN，施工总荷载：136KN，承重梁重量：13.5267.610/1000=18.3KN。合计总荷载1084.3KN。则单个抱箍承受的荷载为1084.3/2=542.2KN。（1）、抱箍钢带与墩柱的摩擦力计算：钢带对墩柱的压应力按下式计算：式中：摩擦系数，取=0.35;B钢带宽度，取B=300mm；D墩柱直径，取D=1500mm；K荷载安全系数，取K=1.2;G单个抱箍承受的荷载，取G=542.2103KN;c墩柱砼抗压强度容许值，取c=0.8，墩柱砼设计强度等级为C30，查表得C30砼轴心抗压强度标准值=21MPa，则c=0.8=0.821=16.8MPa;代入相关量计算得（2）、钢带内应力2的计算：，故钢带抗拉强度满足要求。式中：t钢带厚度，取t=10mm；r墩柱半径，取r=1500/2=750mm；（3）、抱箍螺栓的受力计算：抱箍牛腿腹板处采用6个4.6级螺栓，分两排布置，每排3个，螺栓直径为24mm。钢带所受拉力P=2A=98.310300/1000=295KN。螺栓设计拉力Nt=Ae=352.51706/1000=360KN。式中：A钢带横截面面积； Ae螺栓有效截面积，查表得Ae=352.5mm2; 4.6级螺栓抗拉强度设计值，查表得=170MPa； n螺栓数量，取n=6个；因钢带所受拉力小于螺栓容许拉力，故螺栓配置选型满足要求。（4）、抱箍上焊接牛腿设计验算：焊条采用E43型，手工焊接，钢材为Q235，焊缝形式为角焊缝，按照焊接缝传递应力与母材所承受应力相协调的原则，由于腹板焊接缝传递弯矩很小，可以略去不计，即假设腹板焊接缝只承受剪力，翼缘板焊缝承担全部弯矩M，并将M化为一对水平力H=M/h。单侧牛腿剪力V=542.2KN/2=271.1KN，剪力偏心距e=0.1m，则牛腿偏心弯矩M=Ve=271.10.1=27.1KN.m，翼缘焊接缝所承担的水平力H=M/h=27.1/0.29=93.4KN。1、 在水平力H作用下翼缘焊接强度：式中：he1焊缝有效宽度，取he1=0.7h1; h1焊缝焊角尺寸，取h1=8mm； lw1焊缝长度，单个半圆抱箍牛腿翼缘焊缝长为200mm，整个抱箍牛腿翼缘焊缝长为400mm。2、 在剪力V作用下腹板侧焊缝剪应力：式中：he2焊缝有效宽度，取he2=0.7h1; h2焊缝焊角尺寸，取h2=8mm； lw2焊缝长度，单个半圆抱箍牛腿腹板焊缝长为280mm，整个抱箍牛腿腹板焊缝长为560mm。3、 螺栓压力P由翼板焊接缝和腹板焊接缝共同承担，所以在螺栓压力P作用下：式中：he焊缝有效宽度，取he=0.7h; h焊缝焊角尺寸，取h=8mm； lw上下翼缘焊缝及腹板焊缝总长度。则翼缘焊接强度验算按下式：，翼缘焊缝