盖梁抱箍法施工及计算(新)(8页).doc

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1、-盖梁抱箍法施工及计算(新)-第 8 页盖梁抱箍法施工及计算摘要：详细介绍了抱箍法盖梁施工的支撑体系结构设计，盖梁结构的内力计算和抱箍支撑体系的内力验算，以及本工艺的施工方法。关键词:盖梁 抱箍 结构 计算 施工广州西二环高速公路徐边高架桥为左、右幅分离式高架桥，全桥长1280m，全桥共有盖梁84片，下部结构为三立柱接盖梁，上部结构为先简支后连续20m空心板和30mT梁，另有15跨现浇预应力混凝土连续箱梁。全桥施工区鱼塘密布，河涌里常年流水，墩柱高度较高,给盖梁施工带来难度。为加快施工,减少地基处理,本桥盖梁拟采用抱箍法施工。2.1盖梁结构 m3，墩柱1.2m，柱中心间距7m。盖梁模板为特制大

2、钢模，侧模面板厚度t=5mmm，竖向用间距0.8m的28槽钢作背带，背带高1.55m，在背带上设两条18的栓杆作对拉杆，上、下拉杆间距1.0m，底模板面模厚6mmm，模板之间用螺栓连接。盖梁底模下部采用宽高m的方木作横梁，间距0.25m。盖梁底模两悬出端下设三角支架支撑，三角架放在横梁上。在横梁底部采用贝雷片连接形成纵梁，纵梁位于墩柱两侧，中心间距1.4m，单侧长度21m。纵梁底部用四根钢管作连接梁。横梁直接耽在纵梁上，纵梁之间用销子连接，连接梁与纵梁之间用旋转扣件连接。抱箍采用两块半圆弧型钢板制成， 钢板厚t=16mm，高0.6m，抱箍牛腿钢板厚20mm，宽0.27m，采用10根M24高强螺

3、栓连接。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3mm厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。抱箍构件形象示意图如图1所示。栏杆采用的钢管立柱，横杆钢管与立柱采用扣件连接，竖向间隔0.5m，栏杆周围挂安全网。盖梁施工示意图见图2。假定砼浇注时的侧压力由拉杆和背带承受，Pm为砼浇注时的侧压力， T为拉杆承受的拉力。侧模板支撑计算示意图见3。砼浇筑时的侧压力：Pm=Kh ，当v/T式中：K外加剂影响系数，取1.2；砼容重，取25KN/m3；h有效压头高度；v砼浇筑速度，此处取值/h，T砼入模温度，此处按考虑Pm= K250.6=18KPa砼振捣对模板产生的侧压力

4、按4KPa考虑，则：Pm=18+4=22KPa砼浇筑至盖梁顶时，盖梁上产生的纵向每米侧压力：P=Pm（H-h）+Pmh/2=220.8+22(参考路桥施工计算手册p173)拉杆（18圆钢）纵向间距0.8m范围内砼浇筑时的侧压力：r224.2 KN /（2174mm2=55.63MPa =29600N/174 mm2=170MPa，满足抗拉要求。(参考路桥施工计算手册p182)设背带两端的拉杆为支点，背带为简支梁，梁长l0=1m，简支梁均布荷载q0 =22最大弯矩：Mmax= q0l0212m= Mmax/2Wx10-3/210-6=43.5MPaw=145MPa跨中挠度：fmax= 5q0l0

5、4/（3842EIxfmaxf=l0/400=0.0025m，背带槽钢满足刚度要求。105MPa；4；3(参考路桥施工计算手册p787、p797)新浇砼纵向线荷载：q1=1.4（高）251.6（宽）=56KN/m模板纵向线荷载：q2=G2/20=（G底21.8+ G端3.1+ G侧39.9）/20=3.24 KN /m 施工人机纵向线荷载：q3=1倾倒砼冲击纵向线荷载: q4=2振捣砼纵向线荷载: q5= 2荷载组合:q=(q1+q2)1.2+(q3+q4+q5)横梁承受均布荷载q0= q0(参考路桥施工计算手册p172)横梁最大弯矩：Mmax= q0l02KNm弯曲应力：= Mmax/Wx1

6、0-4)=9.6 MPaw=12MPa最大挠度：fmax= 5q0l0 4/384EI=51034/(384910910-5)=0.0029 m f=l0横梁满足抗弯和刚度要求。式中：抗弯截面系数：Wx=bh2210-4 m3惯性矩Ix=bh3310-5 m4弹性模量E=9103MPa; 横梁计算示意图如图4所示。(参考路桥施工计算手册p176)支架纵向线荷载：q6=（G贝+G木+G他）/20=（143 KN/片 +70根0.045 m3/根6 KN/ m3+62纵梁纵向每侧线荷载:q=(q1/2+q2/2+q6/2)1.2+(q3/2+q4/2+q5/2)C：盖梁体系为一次超静定结构，建立盖

7、梁结构力学计算图如图5所示。采用力法计算，解除C点约束，在C点添加向上的单位力X1=1，分别绘出Mp图、M1图，其中Mp 图由伸臂梁和简支梁组成，如图6所示。根据C点竖向位移为0的条件，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）将11、1p 代入公式，得X1=（5ql2-6qa2（）建立静力平衡方程：2R

8、A+X1=q（2a+2l）得RA=RB（）根据叠加原理，绘制均布荷载弯矩图如图7所示。根据以上力学计算得知，最大弯矩出现在A、B支座，Mmax=qa232/2=193.9 KNmMmax=193.9 KNmM0= 975kNm，满足抗弯要求。（参考公路施工手册 桥涵下册p923）盖梁体系为一次超静定结构，求超静定结构的位移可用基本结构的位移来代替，因此在盖梁基本结构墩柱中间点F施加向下的单位力X2=1，求基本结构的内力和位移，建立盖梁墩柱跨中力学计算图如图8所示。 设Ra、Rb方向向上，列平衡方程：Ra+Rb=X2=1X2*（l+l/2）-2l*Ra=0得：Ra（），Rb（），绘弯矩图如图9所

9、示。求纵梁墩柱跨中的位移，将图7与图9的弯矩图图乘，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，刚度满足要求。式中105MPa惯性矩：I=250500cm4（参考公路施工手册 桥涵下册p1047）在盖梁基本结构梁端点D施加向下的单位力X3=1，求基本结构的内力和位移，建立盖梁悬臂端力学计算图如图10所示。

10、设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（），绘弯矩图如图11所示。求纵梁端的位移，将图7与图11的弯矩图图乘，得：3p=yd/ EI=（1/EI）*（1/3*14）*1.5=（1/ 48EI）*（6qa4+6q a3 l- ql3a）=0.001m（）fmax=0.001mf=a/400=3/400=0.0075m，刚度满足要求。抱箍能否承受盖梁的重力取决于抱箍与柱子的磨擦力，验算时摩擦力取滑动磨擦力，此处最大滑动摩擦力N取值为Rc=293.92 KN。高强螺栓的容许承载力公式：NL=Pn/K，式中

11、：P高强螺栓的预拉力，取225 K N; 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螺栓数目m计算：m=N/NL= 293.92/39.7=7.4个，本构件取m=10个。6.2螺栓抗剪、抗拉应力验算每条高强螺栓承受的抗剪力：Nj=N/10=293.92/10=29.4KNNL=39.7KN，满足抗剪要求。抱箍体对墩柱体的压力：Ny=K*N/293.92 /0.3=1175.68KN 每条螺栓拉力：N1= Ny /10=117.6 KNS=225KN，满足抗拉要求。式中：KNL 每个高强螺栓的容许承载力 S 高强螺栓的预拉力，M24高强螺栓取值225

12、 KN每条螺栓拉力为：N1= 117.6KN,每个螺栓的终拧扭矩R=k*N1m式中：k螺栓连接处的扭矩系数平均值，取0.13,L1（参考基本作业p609）抱箍体承受螺栓的拉力：P1=5Nl=5117.6=588KN抱箍体钢板的纵向截面积：S12抱箍体拉应力：=P1/S1=61.25MPa=140MPa，满足抗拉要求。抱箍体剪应力：=（1/2RC）/r/S1=（1/2293.92）KN /1.885 m /0.0096 m2=8.1MPa=85MPa，满足抗剪要求。抱箍钢板伸长量：L=（/104 m抱箍体钢板长度（半个）：L=r-L =1.884m，两半抱箍牛腿间距取20mm，则L=1864mm

13、(半个)。在墩柱群四周搭设简易支架，高度以不超过盖梁顶板为宜，并搭设人行爬梯，围好安全网；用水准仪在墩柱上作一水平标志，根据盖梁底板设计标高反算抱箍底沿位置并做标记；用吊车将抱箍底托安装在墩柱上，使底托顶面与抱箍底沿标记等高，再将抱箍安装就位，用带响扳手拧紧连接螺栓，施工时，可在扳手手柄上套一根50cm长、48的钢管，人踩钢管直到所需扭矩为止，再检查两抱箍接头处间隙小于或等于2cm即可；用吊车将连接好的贝雷梁放在抱箍上，并用U型螺栓和扣件将贝雷梁、抱箍、贝雷梁连接件连接起来；在贝雷梁上摆放方木横梁，安装盖梁底模，并检查标高，有必要时用钢板或木楔调整；首次使用本工法施工时，为确保抱箍所承受压力达

14、到设计值， 需进行荷载预压试验。由前面计算知盖梁纵向每侧线荷载:q=43.088KN/m，则在盖梁底模上堆放重物175.9吨，且堆放形式尽量接近施工实际情况。24小时后，用水准仪复测底模标高，若下沉过大，则应继续紧固连接螺栓，直到底模下沉小于5mm则认为可行，记录下螺栓进距作为参考值；卸下预压重物，安装盖梁钢筋和模板，在侧模四周按要求做好安全防护装置，浇注砼；拆除模板时，先拆侧模、端模，再拆底模，最后拆下横、纵梁、抱箍，至此，抱箍法盖梁施工完成一个循环。墩柱砼强度达到设计强度的75%以上后方可施工盖梁；在抱箍钢板内侧附一层3mm橡胶垫，可增强钢板与砼之间的摩擦系数，也起到保护墩柱的作用；抱箍体

15、钢板、牛腿厚度应不小于设计值，螺栓孔应可能紧凑，在竖直方向上，每隔23排螺栓孔应在牛腿与钢板之间设置加劲肋；螺栓施拧前，应根据带响扳手进行螺栓扭矩系数的试验，为克服扭矩系数离散偏大，可在初拧时重复施拧，即先初拧，再拧松，再初拧；螺栓紧固时应按先内排后外排的顺序，并使螺栓均匀受力；浇注盖梁砼时，应有专人检查抱箍、螺栓有无松动情况，每浇注一层砼均应复紧一次螺栓，确保施工安全和质量。广州西二环徐边高架桥盖梁工程量大（共84片），施工场地鱼塘密布，墩柱平均高度大于10m。本工程共加工盖梁模板3套底模、2套侧模和抱箍支撑体系3套。采用抱箍法施工，4人1天即可搭起一套盖梁支架，包括搭支架、上抱箍及横纵梁、盖梁底模，第2天安装盖梁钢筋笼（在地上先加工成型再吊装）和侧模板，第3天用6人浇注砼，第4天拆侧模，第7天拆底模和抱箍（以砼强度不低于85%为准）。由此可见，抱箍法施工与支架法相比，无须硬化场地，节省大量支撑方木和钢构件，接省投资，施工周期短，施工简便，适应性强，是盖梁施工首选的支撑体系。参考资料：3结构力学，李廉锟，北京：高等教育出版社，1996