第九章钢抱箍支撑体系受力验算

1、第九章钢抱箍支撑体系受力验算9.1 盖梁抱箍方案说明盖梁结构盖梁长19.44m、宽1.6m、高1.4m,混凝土方量为41.41m3,墩柱直径1.1m。模板、支撑结构侧模为钢模板，面板厚度为 5mm背杆14mm横肋8mm纵肋扁钢-80mm*8mm 侧模共重3400kg。底模和端模采用胶合模板，面板厚度为 18mm底模、端模共重300kg。盖梁底模下采用10X10cm方条作为横梁，每根长4m间距0.1m, 7KN/m3即每 条0.28KN,合计每条28Kg,总共182条。横梁放置在140b工字钢上，140b工字钢为 受力主梁，共2根，每根长20m每米重73.84Kg。抱箍采用两块半圆弧钢板制成，钢

2、板厚度12mm高0.5m,抱箍牛腿钢板厚20mm 宽40mm采用28根M22高强螺栓（10.9级）双侧连接。为了提高墩柱与抱箍间的摩 擦力，在墩柱与抱箍之间设置 3mnB胶板。ose-e-士壬三H图9.1-1盖梁施工小意图图9.1-2钢抱箍平、立面图9.2 钢抱箍支撑体系检验原则在满足结构受力(强度)的情况下考虑挠度变形(刚度)控制。本计算未扣除墩柱顶承担的盖梁混凝土重量，而作为安全储备。抱箍加工实施前，先进行压力试验，变形满足要求后方可使用。根据竖向力传递顺序，对体系的横梁、纵梁、钢抱箍以及螺栓进行验算。9.3 计算依据公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011 )公路钢筋混凝土及预

3、应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件(GB/T1231-2006)路桥施工计算手册2014年7月第17印刷9.4 钢抱箍支撑体系受力验算工字钢力学参数根据路桥施工计算手册附表 3-19和3-20 (第787页)，A3钢材的容许弯曲应 力为145MPa弹性模量为2.1 X105MPa钢抱箍、螺栓力学参数钢抱箍采用A3号普通碳素钢，容许拉应力6=140MPa； 10.9级M22的高强螺 栓预拉力值 P=175kN,抗拉弓虽度为 1000MPa9.4.1 荷载计算现取我标段盖梁(长19.44*宽1.6*高1.4)计算如下：(1)硅结构

4、自重钢筋混凝土重量，容重按26KN/m计算荷载，混凝土 WW=41.41*26/19.44=55.38KN/m ;横向分配梁W采用10cm方条，间距10cm每1S长4m密度700Kg/m3,单位重量，7kg/m,盖梁 长度为19.44m,横向方条共计182根，中间2X70根，两侧各21根。W=7*4*9.8/0.1=2744N/m=2.744KN/m ;纵向工字钢自重W:纵向工字钢采用140b普通热轧工字钢，理论重量 73.84kg/m,每个盖梁采用2根 20m长140b工字钢。W=73.84*9.8*2=1447N/m=1.447KN/m；注意：2 根(4)施工人员机械材料W根据路桥施工计算

5、手册，按2.5 KN/褶考虑：W=2.5*1.6=4.0KN/m ;(5)振捣混凝土产生的荷载W:根据路桥施工计算手册，振捣混凝土产生的荷载 W,按6 KN/ nf考虑：W=6*1.6=9.6KN/m；(6)模板自重W:W=(3400+300)*9.8/19.44=1865N/m=1.865KN/m以上累积荷载 W= W1+ W2+ W3+ W4+ W5+ W=55.38+2.744+1.447+4.0+9.6+1.865=75.04KN/m每根工字钢承受的均布荷载为：q=1/2*W总=75.04/2= 37.52KN/m。9.4.2 受力计算横向方条力学计算计算方条受力时，可简化为单跨简支梁

6、的计算模型，方条承受上部传递的均布荷载，方条间距为0.1m,计算E夸度为1.244m。计算强度时承受的线荷载均加力Q击 木图尺寸眼位按电米计.图9.4.4-1横向方条(10X10)受力图式计算盖梁平均厚d=1.4m。钢筋混凝土顶板单位重度 26KN/m3模板每米宽、每米 长上的荷载：钢筋混凝土顶板：g1=d 丫 =1.4 X 26=36.4KN/m222施工人贝：gr=2.5KN/m倾倒混凝土时产生的冲击荷载按 4 KN/m2考虑。横梁为10M0方条，按简支梁计算，其横梁顺向按纵向1.244m,横向0.3m的问距布置。故横梁10X10方条跨度1.244m,横向间距0.3m,纵梁单位荷载：q=g

7、1X 1.2+gr X 1.4+4 X 1.4=36.4*1.2+2.5*1.4+4*1.4=52.78KN/m (验 算强度)q=g1 X 1.2=36.4*1.2=43.68KN/m(验算刚度)10M0方条抗弯强度和挠度验算：横梁为0.1 >0.1m方条，按简支梁计算，方条纵间距10cm布置，净距0cm,横向1.244m 的跨径布置。M= ql 2/8=52.78 X0.1 X1.2442/8=1.02KN?mW=b2Y6=0.1 X 0.1 2/6 = 0.000167m 3(T=M/W=1.02/0.000167=6108KPa=6.108Mpa(rw=10MPaI=bh3/12

8、=0.1 X 0.1 3/12=8.333 乂 10-6 m4f= ( 5 ql 4) / ( 384EI) =5 X 4.368 X 103 X 103 X 1.2444/(384 X 9X 109X 0.1 X0.1 3/12)=1.82mm<1224/400=3.06mm可满足要求。2根工字纵向工字钢力学计算计算工字钢受力时，可简化为两端带悬臂的双跨简支梁的计算模型,钢承受上部传递的均布荷载，工字钢计算长19.44m,间距1.244m,两支点跨度为7.05m,悬臂长度为2.67m。、照等矩图弯柜图（“E,上部受拉为正）17E.a653n)ffl114 "日 72k 版11

9、4 47s 72kNm0.-67 9其能W电出程序依彭国淮安广厦建筑设计可知， MB=175.9KNm,悬臂端为变截面，产生负弯矩，根据叠加计算,AB和BC段跨中弯矩变小，从保守角度和简化计算考虑，按两等跨连续梁进行计算。如下图所示7. 051. 05-11*ABC图9.4.4-2 纵向工字钢（I40b）受力图式目与矩图一 匚 X音迈留小曲，上都受拽为正正出程序，CTimTr fee nr-irrT1）最大弯矩计算跨内最大弯矩内力系数 M1=M2=0.07支座弯矩系数 MB=-0.125,则最大弯矩位于 MB上，为负弯矩（上部受拉）。MB表中系数 沟l2=-0.125 X37.52 X7.05

10、2=-233.1KN - m2）最大剪力计算剪力系数QA=QC=-0.375 QB左二-0.625 , QB右=0.625 ,具有叠加作用，则是最大剪力 为：QB=20.625 河=1.25 X37.52 X7.05=330.65KN3）计算应力查路桥施工计算手册附录三 P796页附表3-31知40b工字钢，弹性模量 E=2.1*105MPa 截面才R抗矩 W=113Cm3 惯Tt矩 I=22781cm4、截面面积 A=94.07cn2钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值=215Mpa 查路桥施工 计算手册P787页，采用45号钢，b=220MPa,抗剪强度设计值r =125Mpa

11、bma尸MUW=233.1/1139=204.6MPav c =220MPa 满足要求（乘 103）p max=QaXA=330.65/94.07=35.1 MPa< r =125MPa 满足要求（乘 10）4）计算挠度路桥施工计算手册P762页计算公式，挠度最大在跨中处。fmax二表中系数 xqi 4/（384EI）=0.521 M7.52*7.05 4 *10 8/（384*2.1*10 5*22781） =2.6mm<1/400*l 0=17.5mm9.4.3 抱箍的受力计算1）上部荷载计算上部荷载总重： Q=75.04*19.44 = 1458.8KN每个盖梁按墩柱设三个抱

12、箍体支承上部荷载，上部荷载通过40b工字钢传递给抱箍，按简支梁计算，抱箍受力为 1458.8/3=486.3KN。以最大值为抱箍体需承受的竖向 压力N=486.3KNffi行计算，该值即为抱箍体需产生的摩擦力。2）抱箍螺栓数目的确定设计采用M30高强螺栓,10.9级，单个M22高强螺栓白预紧力F=175KN,钢材与 碎的摩擦系数 小取0.3,螺栓的传力接触面数目n=1,安全系数K=1.7。单个抱箍的产 生的最大摩擦力即等效为支座反力，N=486.3KN则螺栓数目 m=（K*F）/（仙 *n*F）=（1.7*486.3）/（0.3*1*175） 定 15.74 个根据螺栓布设，螺栓个数m取28个

13、验算螺栓的抗剪和抗拉：单个螺栓的容许剪应力：N l= F仙 n/K=(0.3*1*175)/1.7=30.9KN单个螺栓承受的抗剪力：N =N/m=486.3/28=17.4KN<M 抗剪满足要求。3)螺栓所需终拧力矩单个螺栓所受拉力：N=N/(仙 Xm)=486.3/(0.3 X 28)=57.9KN<F=175KN螺栓连接处的扭矩系数平均值，k取0.13,力臂Li, M22螺栓取0.022m每个螺栓的终拧扭矩 R=kN L 1=0.13*57.9*0.022=166 Nm式中：Ni -单个螺栓所受拉力kN;R -终拧扭矩(N.m);K -扭矩系数(0.110.15之间)，取0.

14、13 ;d -螺栓公称直径(m。4)抱箍钢板高度由于抱箍体与碎之间的摩擦力与接触面积无关，影响抱箍钢板高度因素主要为抱箍螺栓的排列。理论上来说，抱箍螺栓在竖向方向排列成1排为最有利情况，但是必定使抱箍体高度增加。实际施工按竖向34排列。本抱箍每侧14个螺栓，按竖向4排排列。螺栓中心间距的容许范围为3d12d,螺栓中心至构件边缘距离的容许范围为1.5d4d。d为螺栓孔直径，取22mm则高度H取值为0.5m较合适。5)抱箍体的应力计算1、抱箍壁为受拉产生拉应力拉力 P1=14Ni=14*17.4=243.6KN抱箍壁采用面板t=12mm的钢板，抱箍高度为0.5m。则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.012*0.5=0.006 m2(T =P1/S1=243.6*103/(0.006*10A6)=40.6MPa< (r=140MPa (查路桥施