蓋梁抱箍法施工及計算

1、.蓋梁抱箍法施工及計算摘要：詳細介紹了抱箍法蓋梁施工的支撐體系結構設計，蓋梁結構的內力計算和抱箍支撐體系的內力驗算，以及本工藝的施工方法。關鍵詞:蓋梁 抱箍 結構 計算 施工1.工程概況廣州西二環(huán)高速公路徐邊高架橋為左、右幅分離式高架橋，全橋長1280m，全橋共有蓋梁84片，下部結構為三立柱接蓋梁，上部結構為先簡支后連續(xù)20m空心板和30mT梁，另有15跨現澆預應力混凝土連續(xù)箱梁。全橋施工區(qū)魚塘密布，河涌里常年流水，墩柱高度較高,給蓋梁施工帶來難度。為加快施工,減少地基處理,本橋蓋梁擬采用抱箍法施工。2.抱箍支撐體系結構設計2.1蓋梁結構 以20m空心板結構的支撐蓋梁為例，蓋梁全長20m，寬1

2、.6 m，高1.4m，砼體積為42.6 m3，墩柱1.2m，柱中心間距7m。2.2抱箍法支撐體系設計蓋梁模板為特制大鋼模，側模面板厚度t=5mm，側模外側橫肋采用單根8槽鋼，間距0.3m，豎向用間距0.8m的28槽鋼作背帶，背帶高1.55m，在背帶上設兩條18的栓桿作對拉桿，上、下拉桿間距1.0m，底模板面模厚6mm，縱、橫肋用8槽鋼，間距為0.4m0.4m，模板之間用螺栓連接。蓋梁底模下部采用寬高為0.1m0.15m的方木作橫梁，間距0.25m。蓋梁底模兩懸出端下設三角支架支撐，三角架放在橫梁上。在橫梁底部采用貝雷片連接形成縱梁，縱梁位于墩柱兩側，中心間距1.4m，單側長度21m。縱梁底部用

3、四根鋼管作連接梁。橫梁直接耽在縱梁上，縱梁之間用銷子連接，連接梁與縱梁之間用旋轉扣件連接。抱箍采用兩塊半圓弧型鋼板制成， 鋼板厚t=16mm，高0.6m，抱箍牛腿鋼板厚20mm，寬0.27m，采用10根M24高強螺栓連接。為了提高墩柱與抱箍間的摩擦力，同時對墩柱砼面保護，在墩柱與抱箍之間設一層3mm厚的橡膠墊，縱梁與抱箍之間采用U型螺栓連接。抱箍構件形象示意圖如圖1所示。2.3防護欄桿欄桿采用48的鋼管搭設，在側模上每隔5m焊接一道1.2m高的鋼管立柱，橫桿鋼管與立柱采用扣件連接，豎向間隔0.5m，欄桿周圍掛安全網。蓋梁施工示意圖見圖2。3.蓋梁側模板支撐計算假定砼澆注時的側壓力由拉桿和背帶承

4、受，Pm為砼澆注時的側壓力， T為拉桿承受的拉力。側模板支撐計算示意圖見3。3.1荷載計算砼澆筑時的側壓力：Pm=Kh ，當v/T0.035時，h=0.22+24.9v/T式中：K外加劑影響系數，取1.2；砼容重，取25KN/m3；h有效壓頭高度；v砼澆筑速度，此處取值/h，T砼入模溫度，此處按考慮則：v/T=0.45/30=0.0150.035h=0.22+24.9v/T=Pm= Kh=1.2250.6=18KPa砼振搗對模板產生的側壓力按4KPa考慮，則：Pm=18+4=22KPa砼澆筑至蓋梁頂時，蓋梁上產生的縱向每米側壓力：P=Pm（H-h）+Pmh/2=220.8+220.6/2=24

5、.2KN(參考路橋施工計算手冊p173)3.2拉桿拉力驗算拉桿（18圓鋼）縱向間距0.8m范圍內砼澆筑時的側壓力：=0.8P/2r2=0.8m24.2 KN /（2174mm2）=55.63MPa=55.63MPa =29600N/174 mm2=170MPa，滿足抗拉要求。(參考路橋施工計算手冊p182)3.3背帶撓度驗算設背帶兩端的拉桿為支點，背帶為簡支梁，梁長l0=1m，簡支梁均布荷載q0 =220.8=17.6KN/m最大彎矩：Mmax= q0l02/8=17.612/8=2.2KNm= Mmax/2Wx=2.210-3/225.310-6=43.5MPaw=145MPa跨中撓度：fm

6、ax= 5q0l04/（3842EIx）=0.0005mfmaxf=l0/400=0.0025m，背帶槽鋼滿足剛度要求。式中： 8槽鋼的彈性模量E=2.1105MPa；慣性矩Ix=101.34；抗彎截面系數Wx=25.33(參考路橋施工計算手冊p787、p797)4.橫梁應力驗算4.1橫梁縱向線荷載計算新澆砼縱向線荷載：q1=1.4（高）251.6（寬）=56KN/m模板縱向線荷載：q2=G2/20=（G底21.8+ G端3.1+ G側39.9）/20=3.24 KN /m 施工人機縱向線荷載：q3=11.6=1.6KN/m傾倒砼沖擊縱向線荷載: q4=21.6=3.2KN/m振搗砼縱向線荷載

7、: q5= 21.6=3.2KN/m荷載組合:q=(q1+q2)1.2+(q3+q4+q5)1.4=82.29KN/m橫梁承受均布荷載q0= q0.25/l0=82.290.25/1.4=14.7KN/m(參考路橋施工計算手冊p172)4.2橫梁抗彎與剛度驗算橫梁最大彎矩：Mmax= q0l02/8=3.6KNm彎曲應力：= Mmax/Wx=3.6/(3.7510-4)=9.6 MPaw=12MPa最大撓度：fmax= 5q0l0 4/384EI=514.71031.44/(38491092.8110-5)=0.0029 m f=l0/400=0.0035m橫梁滿足抗彎和剛度要求。式中：抗彎截

8、面系數：Wx=bh2/6=0.10.152/6=3.7510-4 m3慣性矩Ix=bh3/12=0.10.153/12=2.8110-5 m4彈性模量E=9103MPa;橫梁計算示意圖如圖4所示。(參考路橋施工計算手冊p176)5.縱梁應力驗算5.1縱梁縱向每側線荷載計算支架縱向線荷載：q6=（G貝+G木+G他）/20=（143 KN/片 +70根0.045 m3/根6 KN/ m3+620.06）/20=3.23KN/m縱梁縱向每側線荷載:q=(q1/2+q2/2+q6/2)1.2+(q3/2+q4/2+q5/2)1.4=43.088KN/m5.2縱梁應力驗算5.2.1計算支座反力RC：蓋梁

9、體系為一次超靜定結構，建立蓋梁結構力學計算圖如圖5所示。采用力法計算，解除C點約束，在C點添加向上的單位力X1=1，分別繪出Mp圖、M1圖，其中Mp 圖由伸臂梁和簡支梁組成，如圖6所示。根據C點豎向位移為0的條件，建立典型方程：11X1+1p=011=M12ds/EI=（1/EI）*（1/2）*(2l*l/2)*（2/3）*（l/2）=l3/6EI1p=M1Mpds/EI=（1/EI）*（1/2）*(2l*l/2)*（qa2/2） -(2/3)*(q (2l)2/8)*2l*(5/8*l/2)=（1/EI）*（qa2l2/4-5q l4/24）將11、1p 代入公式，得X1=（5ql2-6qa

10、2）/4l=293.92KN（）建立靜力平衡方程：2RA+X1=q（2a+2l）得RA=RB=283.92KN（）根據疊加原理，繪制均布荷載彎矩圖如圖7所示。5.2.2縱梁抗彎應力驗算根據以上力學計算得知，最大彎矩出現在A、B支座，Mmax=qa2/2=43.08832/2=193.9 KNmMmax=193.9 KNmM0= 975kNm，滿足抗彎要求。（參考公路施工手冊 橋涵下冊p923）5.2.3縱梁墩柱跨中剛度驗算蓋梁體系為一次超靜定結構，求超靜定結構的位移可用基本結構的位移來代替，因此在蓋梁基本結構墩柱中間點F施加向下的單位力X2=1，求基本結構的內力和位移，建立蓋梁墩柱跨中力學計算

11、圖如圖8所示。 設Ra、Rb方向向上，列平衡方程：Ra+Rb=X2=1X2*（l+l/2）-2l*Ra=0得：Ra=0.75（），Rb=0.25（），繪彎矩圖如圖9所示。求縱梁墩柱跨中的位移，將圖7與圖9的彎矩圖圖乘，得：2p=yf/ EI=（1/ EI）*-0.5*14*2.625*193.9+(2/3)*1055.7*14*(2/3)*2.625-0.5*3.5*2.625*(2/3)*0.5*1028.7-0.5*(3/2)*7*2.625*1028.7 =-0.004m（）fmax=-0.004mf=a/400=3/400=0.0075m，剛度滿足要求。式中：貝雷片彈性模量：E=2.1

12、105MPa慣性矩：I=250500cm4（參考公路施工手冊 橋涵下冊p1047）5.2.4縱梁端部剛度驗算在蓋梁基本結構梁端點D施加向下的單位力X3=1，求基本結構的內力和位移，建立蓋梁懸臂端力學計算圖如圖10所示。 設Ra、Rb方向向上，列平衡方程： Ra+Rb=X3=1X3（2l+a）-2l*Ra=0得： Ra=1+a/2l（），Rb= a/2l（），繪彎矩圖如圖11所示。求縱梁端的位移，將圖7與圖11的彎矩圖圖乘，得：3p=yd/ EI=（1/EI）*（1/3* 193.9*3）*（3/4* 3）+14* 193.9* 1.5+0.5*14* 1028.7* 1.5-（2/3*1055

13、.714）*1.5=（1/ 48EI）*（6qa4+6q a3 l- ql3a）=0.001m（）fmax=0.001mf=a/400=3/400=0.0075m，剛度滿足要求。6.抱箍驗算抱箍能否承受蓋梁的重力取決于抱箍與柱子的磨擦力，驗算時摩擦力取滑動磨擦力，此處最大滑動摩擦力N取值為Rc=293.92 KN。6.1高強螺栓數目計算高強螺栓的容許承載力公式：NL=Pn/K，式中：P高強螺栓的預拉力，取225 K N;摩擦系數，取0.3； n傳力接觸面數目，取1； K安全系數，取1.7。則：NL= 2250.31/1.7=39.7KN螺栓數目m計算：m=N/NL= 293.92/39.7=7

14、.4個，本構件取m=10個。6.2螺栓抗剪、抗拉應力驗算每條高強螺栓承受的抗剪力：Nj=N/10=293.92/10=29.4KNNL=39.7KN，滿足抗剪要求。抱箍體對墩柱體的壓力：Ny=K*N/=1.2293.92 /0.3=1175.68KN 每條螺栓拉力：N1= Ny /10=117.6 KNS=225KN，滿足抗拉要求。式中：抱箍鋼板與橡膠墊之間的摩擦系數，取值0.3K荷載安全系數，取值1.2NL 每個高強螺栓的容許承載力 S 高強螺栓的預拉力，M24高強螺栓取值225 KN6.3螺栓需要的終擰力矩驗算每條螺栓拉力為：N1= 117.6KN,每個螺栓的終擰扭矩R=k*N1*d=22

15、9.3Nm式中：k螺栓連接處的扭矩系數平均值，取0.13,L1力臂，M24螺栓取0.015m（參考基本作業(yè)p609）6.4抱箍體構件的應力驗算抱箍體承受螺栓的拉力：P1=5Nl=5117.6=588KN抱箍體鋼板的縱向截面積：S1=0.0160.6=0.0096m2抱箍體拉應力：=P1/S1=61.25MPa=140MPa，滿足抗拉要求。抱箍體剪應力：=（1/2RC）/r/S1=（1/2293.92）KN /1.885 m /0.0096 m2=8.1MPa=85MPa，滿足抗剪要求。6.5抱箍體鋼板長度計算抱箍鋼板伸長量：L=（/E）* L=5.5104 m抱箍體鋼板長度（半個）：L=r-L

16、 =1.884m，兩半抱箍牛腿間距取20mm，則L=1864mm(半個)。7.抱箍法施工方法7.1施工工序在墩柱群四周搭設簡易支架，高度以不超過蓋梁頂板為宜，并搭設人行爬梯，圍好安全網；用水準儀在墩柱上作一水平標志，根據蓋梁底板設計標高反算抱箍底沿位置并做標記；用吊車將抱箍底托安裝在墩柱上，使底托頂面與抱箍底沿標記等高，再將抱箍安裝就位，用帶響扳手擰緊連接螺栓，施工時，可在扳手手柄上套一根50cm長、48的鋼管，人踩鋼管直到所需扭矩為止，再檢查兩抱箍接頭處間隙小于或等于2cm即可；用吊車將連接好的貝雷梁放在抱箍上，并用U型螺栓和扣件將貝雷梁、抱箍、貝雷梁連接件連接起來；在貝雷梁上擺放方木橫梁，

17、安裝蓋梁底模，并檢查標高，有必要時用鋼板或木楔調整；首次使用本工法施工時，為確保抱箍所承受壓力達到設計值，需進行荷載預壓試驗。由前面計算知蓋梁縱向每側線荷載:q=43.088KN/m，則在蓋梁底模上堆放重物175.9噸，且堆放形式盡量接近施工實際情況。24小時后，用水準儀復測底模標高，若下沉過大，則應繼續(xù)緊固連接螺栓，直到底模下沉小于5mm則認為可行，記錄下螺栓進距作為參考值；卸下預壓重物，安裝蓋梁鋼筋和模板，在側模四周按要求做好安全防護裝置，澆注砼；拆除模板時，先拆側模、端模，再拆底模，最后拆下橫、縱梁、抱箍，至此，抱箍法蓋梁施工完成一個循環(huán)。7.2施工注意事項墩柱砼強度達到設計強度的75%

18、以上后方可施工蓋梁；在抱箍鋼板內側附一層3mm橡膠墊，可增強鋼板與砼之間的摩擦系數，也起到保護墩柱的作用；抱箍體鋼板、牛腿厚度應不小于設計值，螺栓孔應可能緊湊，在豎直方向上，每隔23排螺栓孔應在牛腿與鋼板之間設置加勁肋；螺栓施擰前，應根據帶響扳手進行螺栓扭矩系數的試驗，為克服扭矩系數離散偏大，可在初擰時重復施擰，即先初擰，再擰松，再初擰；螺栓緊固時應按先內排后外排的順序，并使螺栓均勻受力；澆注蓋梁砼時，應有專人檢查抱箍、螺栓有無松動情況，每澆注一層砼均應復緊一次螺栓，確保施工安全和質量。8.使用效果廣州西二環(huán)徐邊高架橋蓋梁工程量大（共84片），施工場地魚塘密布，墩柱平均高度大于10m。本工程共加工蓋梁模板3套底模、2套側模和抱箍支撐體系3套。采用抱箍法施工，4人1天即可搭起一套蓋梁支架，包括搭支架、上抱箍及橫