蓋梁抱箍法施工計算書

1、共享知識分享快樂目 錄1、計算依據(jù)12、專項工程概況13、橫梁計算13.1 荷載計算13.2 力學模型23.3 橫梁抗彎與撓度計算24、縱梁計算34.1 荷載計算34.2 力學計算模型35、抱箍計算45.1 荷載計算45.2 抱箍所受正壓分布力Q 計算45.3 兩抱箍片連接力P 計算55.4 抱箍螺栓數(shù)目的確定65.5 緊螺栓的扳手力PB 計算65.6 抱箍鋼板的厚度7頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂抱箍法施工計算書1、計算依據(jù)路橋施工計算手冊遼寧省標準化施工指南遼寧中部環(huán)線高速公路鐵嶺至本溪段第四合同段設計圖及相關文件2、專項工程概況蓋梁施工采用抱箍法， 抱箍采用 2 塊半圓弧形鋼板制作， 使用 M

2、24的高強螺栓連接，底模厚度 10cm，每塊長度 2.5m；充分利用現(xiàn)場已有材料， 下部采用 I14工字鋼作為橫梁，橫梁長度為4.5m，根據(jù)模板拼縫位置按照間距0.25m 布置 , 共需 27 根；橫梁底部采用 2 根 I45C 工字鋼作為縱梁，縱梁長度為 15m；抱箍與墩柱接觸部位夾墊 2 3mm橡膠墊，防止夾傷墩柱砼；縱橫梁梁兩端綁扎鋼管，安裝防落網(wǎng)。下面以體積最大的渾河大橋 8#右幅蓋梁為例進行抱箍相關受力計算。渾河大橋 8#墩柱直徑為 2m,柱中心間距 6.7m，蓋梁尺寸為 12.298 × 2.2 × 2.1m， C40 砼 54.58m3，蓋梁兩端擋塊長度為 2

3、.2 ×（上口 0.3m，下口 0.4m）× 0.6m， C40砼 1.06m3。I14 工字鋼橫梁10cm厚底模間距 0.5mI45C工字鋼縱梁千斤頂抱箍圖 1抱箍法施工示意圖3、橫梁計算3.1 荷載計算蓋梁鋼筋砼自重： G1=54.48×26KN/m3=1416.5KN擋塊鋼筋砼自重： G2=1.06×26KN/m3=27.6KN模板自重： G3=98KN2施工人員： G4=2KN/m×12.298m×2.2m=54.1KN施工動荷載： G5=2KN/m×12.298m×2.2m=54.1KN,傾倒砼時產(chǎn)生的沖

4、擊荷載頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂和振搗砼時產(chǎn)生的荷載均按2KN/考慮。橫梁自重 G6=16.88×4.5 ×27=1.1KN橫梁上跨中部分荷載： G7=G1+G2+G3+G4+G5+G6=1416.5+27.6+98+54×.21+1.1=1651.4KN每根橫梁上所受荷載： q1= G7/15=1651.4/27=61.2KN作用在每根橫梁上的均布荷載：q2= q 1 /2.2=61.2/2.2=27.8KN/m兩端懸臂部分只承受施工人員荷載，可以忽略不計。3.2 力學模型q=27.8KN/m1.25m2m1.25m0.1m0.1m圖 2力學模型3.3 分配梁抗彎

5、與撓度計算由分析可知，橫梁跨中彎矩最大，計算如下：Mmax=q2l 2/8- q 2l 1 2/2=27.8 ×2.2 2/8-27.8 ×0.1 2/2=16.7KN· m0.14KN·m0.14KN·m16.7KN·m圖 3分配梁彎矩示意圖Q235 I14 工字鋼參數(shù)：彈性模量E=2.1× 105Mpa，截面慣性矩 I=712cm4, 截3面抵抗矩 W=101.7cm 抗彎計算= Mmax/W=(16.7/101.7)×103 =164.2 =170Mpa結論：強度滿足施工要求。 撓度計算f max= f=ql

6、 4 （5-24 2） /384EI =27.8 ×2.2 4（ 5-24 ×0.1 2/2 2） /(384 ×2.1 × 105×712× 10-5 )=5.6 l/400=11.25mm結論：撓度變形滿足施工要求。頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂4、縱梁計算Q235 I45C 工字鋼參數(shù)：彈性模量E=2.1×105 Mpa，截面慣性矩 I=35278cm4,3截面抵抗矩 W=1567.9cm4.1 荷載計算每根縱梁上所承受的荷載為：橫梁自重 G8=16.88×4.5 ×27=2.1KN縱梁自重 G9=94.

7、51×15=1.4KN縱梁上總荷載： G9=G7/2+G8/2+G9=1651.4/2+2.1/2+1.4=828.2KN縱梁所承受的荷載假設為均布荷載： q3 =G9/12.298=828.2/12.298=67.3KN/m 同樣，兩端懸臂部分所受施工人員荷載安全防護裝置荷載可忽略不計。4.2 力學計算模型q=67.3KN/m2.799m6.7m2.799m圖 4縱梁計算力學模型（1）中間段在均布荷載作用下的彎矩經(jīng)分析，最大彎矩產(chǎn)生在縱梁跨中處, 為：Mmax= q3l 2 /8- q3l 端 2/2=67.3 ×6.7 2/8-67.3 ×2.799 2/2=

8、114KN·m263.6KN·m263.6KN·m114KN·m圖 5縱梁彎矩示意圖抗彎計算： = Mmax/W=(114/1567.9) ×103=72.7 =170Mpa結論：強度滿足施工要求。（2）撓度計算424×2.79922）縱梁的撓度計算： f=ql （5-24 ）/384EI=67.3× 6.7 （5-24/6.7/(384 ×2.1 ×105×35278× 10-8 )=3.9 l/400=16.8mm頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂結論：撓度變形滿足施工要求。5、抱箍計算5.

9、1 荷載計算抱箍所承受的荷載為 :G10=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G9×2=1651.4+2.8=1654.2KN5.2 抱箍所受正壓分布力q 計算抱箍所提供的支撐力是由抱箍與墩柱之間產(chǎn)生的摩擦力產(chǎn)生，根據(jù)抱箍所受壓力可計算出抱箍與墩柱之間正壓力的大小。在對兩抱箍片之間的螺栓施加拉力后抱箍各個部位的受力如圖6 所示（由于兩片抱箍對稱布置，其受力狀態(tài)相同，圖中僅示半邊，圖中未示由于正壓力作用兒產(chǎn)生的摩擦力）。yP1立柱中心點P2qX(1-m）q圖 6抱箍受力圖示圖中各參數(shù)：q: 表示抱箍接頭位置處的分布力（單位： kN/m）；P1、P2: 表示兩抱箍片之間的連接力（單位：k

10、N）；m:表示由于摩擦作用引起的正壓力減小系數(shù)。由于正壓力減小系數(shù)的影響，抱箍中間點的分布力為（1-m）q kN/m, 因此抱箍中間段正壓由于摩擦影響的線形損失量為2mq/( r) kN/m。由此可計算與墩柱軸線成 夾角位置處的分布力為：q(1-2m/ ) kN/m 。抱箍在承受外部荷載后，在正壓力的作用下，所提供的最大靜荷載力為：F=4?q1+(1-m)/2?r/2 ? =q?(2-m) ? ?r ?式中：r ：表示墩柱半徑（單位：m）：表示抱箍與墩柱之間的接觸系數(shù)，取值范圍為0.45 0.65 ；：表示抱箍與墩柱之間的摩擦系數(shù)。抱箍所能提供的摩擦力必須大于或等于抱箍所承受的壓力，即：F Q

11、總 /2 ，頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂為便于計算，取 F= Q 總 /2 。根據(jù)上式推算可得： q= Q 總 /2(2-m)?r ?(1)5.3 兩抱箍片連接力 P 計算由圖示可看出在施加外力后，影響P1 值主要有兩個力，即正壓力P 值以及在正壓力作用下得摩擦力F，現(xiàn)首先對兩個力進行分解，如圖7、圖 8 所示。yyP1P2P1P2qqpyXXdd dlpxdlFxFy F(1-m)q(1-m)q圖 7 夾角位置抱箍所受正壓力分解圖 8 夾角位置抱箍所受摩擦力分解圖中各參數(shù)：Px: 夾角位置處 r ?d 弧長上抱箍所受正壓力P 在 x 軸方向分解（單位：kN）；Py: 夾角位置處 r ?d 弧長上

12、抱箍所受正壓力P 在 Y 軸方向分解（單位：kN）；Fx: 夾角位置處 r ?d 弧長上抱箍所受摩擦力F 在 x 軸方向分解（單位：kN）；Fy: 夾角位置處 r ?d 弧長上抱箍所受摩擦力F 在 Y 軸方向分解（單位：kN）；有以上受力圖分析：Px=q?(1-2m / )r ? ?cosPy=q?(1-2m / )r ? ?sin Fx=q?(1-2m / )r ? ? ?sin Fy=q?(1-2m / )r ? ? ?cos由于同一抱箍片在y 軸方向受力對稱， Px 及 Fx 分力相互抵消，對抱箍所施加得螺栓拉力 P1 以及 P2 不產(chǎn)生影響。因此螺栓上所施加拉力P1 及 P2 之和等于

13、正壓力P及摩擦力 F 在 y 軸方向的分力之和。在安裝抱箍時，兩側螺栓同時旋緊，近似認為P1及 P2 兩值相同。頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂因此 P1 等于正壓力及摩擦力在抱箍 1/4 圓周內(nèi)、在 y 軸方向分力之和。為計算兩分力在 y 軸方向的合力，現(xiàn)對兩力在 0, /2 區(qū)間內(nèi)積分，積分值等于拉力 P1：/2/2qqP1= 0?(1-2m / )r ?sin d+ 0?(1-2m / )r ?cosdP1=qr?(1+ -2m/ -mf+2mf/ )將 q 值代入上式可計算抱箍螺栓處施加的外力P1 為：P1= Q 總 ?(1+ -2m/ -m+2m/ )/2(2-m)?r ? ? （2）由此可

14、以看出， 為計算抱箍螺栓的拉力， 主要取決于抱箍荷載組合Q總、砼和鋼板的摩擦系數(shù) 、抱箍與墩柱之間的接觸系數(shù)以及正壓力損失系數(shù)m。鋼板與砼之間的摩擦系數(shù)取0.3 ，正壓力損失系數(shù)為0.1 0.2 之間，取 0.15 。根據(jù)我標段下部結構施工質(zhì)量狀況，墩柱表面的平整度及光滑程度均較好。因此：取 =0.3 ， m=0.15， =0.6 ，Q總=G10。將以上各數(shù)值代入（ 2）式中 , 計算 P 值為：P=P1=1611.2×(1+0.3-0.3/-0.09+0.18/ )/2 × (2-0.15)×× 1× 0.3× 0.6=926.9k

15、N5.4 抱箍螺栓數(shù)目的確定根據(jù)所選用的螺栓為8.8 級 M24粗牙螺栓，螺紋間距h 為 3mm，螺栓的公稱2應力面積為 353mm，查看公路施工材料手冊保證應力為600MPa。故該類型螺栓的保證應力荷載為：P= 公稱應力面積×保證應力=353×600=211.8kN應滿足 Pn P ，則螺栓個數(shù)為：n P/P=4.4為保證安全取 n=16每根螺栓的受力 Ps=926.9/16=57.9KN<P=211.8KN結論：螺栓的強度滿足要求。5.5 緊螺栓的扳手力Pb 計算螺栓旋轉(zhuǎn)一周， 螺母前進或后退一螺紋間距。螺母的移動距離與扳手端的移動距離遵循如下關系：L=2h L/

16、h式中：頁眉內(nèi)容共享知識分享快樂L： 表示扳手力臂長度L：表示扳手端的移動距離h :螺栓的螺紋間距h：對應扳手端的移動距離L 的螺母的軸向移動距離則扳手力所做的功為 :PbL=2PbhL/h由于在旋緊螺母的過程中， 螺母與鋼板之間的摩擦以及螺母與螺栓之間的摩擦相當大，扳手力所做的功在加力過程中損失較大，以 k 表示扳手力所做功的損失系數(shù)，取值范圍在0.2 0.4 之間，則：Psh=k ×Pb ×2hL/hPb = Psh/ （ 2kL）=57.9 ×3/(2 ×0.3 ×3.14 ×300)=308N根據(jù)計算結果可以看出， 一個人的力量或采取加長力臂可以將抱箍所需的螺栓拉力施加到設計要求。5.6 抱箍鋼板的厚度螺栓中心間距的容許范圍為3d 12d，螺栓中心至構件邊緣距離的容許范圍為 1.5d 4d。d 為螺栓孔直徑，取 28mm。則高度 H 取值為 50cm較合適。由于抱箍體與砼之間的摩擦力與接觸面積無關， 影響抱箍鋼板高度的因素主要為抱箍螺栓的排列。 理論上來說， 抱箍螺栓在豎向方向排列成1 排為最有利情況，但必定使抱箍體高度增加。實際施工按豎向23 排列。本抱箍每側8 個螺栓，按豎向 2 排排列。在抱箍高度 H 確定的情況下，可根據(jù)抱箍體鋼板的極限破壞應力來確定抱箍鋼板的厚度 t ?？紤]到抱箍