三柱盖梁抱箍法模板及支撑体系设计计算书资料.pdf

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1、模板工程及支撑体系安全专项方案 盖梁模板及支撑体系设计计算书（一）、盖梁工程概况 本工程全线共七座桥梁，盖梁共 40 个，均为三柱式墩结构。各部分尺寸各桥相同，分别为：长 15.2m，宽 1.6m，高 1.4m，混凝土 33.2m。柱间距 5.5m，两侧悬臂 1.5m。计划防震挡块同盖梁一起浇筑。如图所示：（二）、盖梁抱箍施工法结构设计 1、侧模设计 侧模为专用大钢模，面板采用=6mm 的 Q235 钢板，肋板高度 100mm。其中纵肋（横桥向）、竖肋均采用10 槽钢，边肋为=12mm 的 Q235 钢板与背肋连接。整座盖梁侧模每侧设置 16 道拉杆梁，上下各有一道拉杆保证侧模稳定性。2、底模

2、设计 底模模为专用大钢模，面板=6mm，肋板高度 100mm。其中纵肋（横桥向）、横肋（顺桥向）均采用10 槽钢，边肋在底部主要受力区采用等边角钢 L10010，其余部分为=12mm 的 Q235 钢板与背肋连接。3、横梁（顺桥向）采用10 槽钢立放，优先布置底模接缝处及薄弱处，然后再加密布置。最大间距 50cm。4、主支撑梁（纵梁）主梁采用 28b 工字钢，长度 16m，安装在三个抱箍之上，承受盖梁施工的全部荷载。5、抱箍 抱箍由两块半圆形高度为 50cm 的钢板（=10mm）制作而成。两片抱箍间采用 M20高强螺栓连接，每侧 16 颗，共计 32 颗。与混凝土的接触面贴合一层 23mm 厚

3、度的橡胶垫。紧固高强螺栓使抱箍产生对墩柱混凝土面的侧压力产生摩擦力，为主梁提供足够的支座反力。6、防护栏杆与工作平台（1）在横梁上每隔 3 条横梁焊接一根竖向钢筋，长度 50cm。当横梁安装完毕时，将长度 1.2m 的钢管（501.5），再沿纵向安装栏杆。钢管间连接采用扣件连接。模板工程及支撑体系安全专项方案 （2）在横梁悬臂端放置竹胶板或竹踏板，方便作业人员走行。（三）、盖梁抱箍法施工设计图 图 01 桥墩盖梁模板支撑体系设计图 图 02 盖梁模板设计图（一）图 03 盖梁模板设计图（二）（含抱箍设计图）（四）、主要材料数量汇总表 表 1 盖梁施工支撑体系材料统计表 部位 序号 名称 单位

4、数量 重量(kg)总重量(kg)备注 盖梁模板 1 C1 侧模 块 4 936.2 3744.8 2 C2 侧模 块 2 324.2 648.4 3 C3 侧模 块 2 328.5 657.0 4 D1 底模 块 2 339.2 678.4 5 D2 底模 块 4 256.8 1027.2 6 D3 底模 块 1 368.4 368.4 7 D4 底模 块 1 371.1 371.1 8 D5 底模 块 1 448.0 896.0 9 K1 侧模 块 1 104.7 104.7 10 K2 侧模 块 1 106.4 106.4 11 拉杆梁 组 32 34.8 1113.6 12 拉杆 根 3

5、2 5.4 172.8 13 支架 套 2 77.2 308.8 14 模板螺栓 个 228 36.0 36.0 15 防护栏 套 1 111.4 111.4 模板重量小计 10345.0 支撑部件 18 纵梁 根 6 7.0 42.0 安装在柱边 17 横梁 根 20 30.0 720.0 16 主梁 根 2 766.4 1532.8 15 抱箍 套 3 165.0 495.0 含螺栓 整套盖梁模板及支撑体系重量合计：13134.8 （五）、设计简算说明 1、设计计算原则（1）、满足结构受力的安全性。模板工程及支撑体系安全专项方案 （2）、在满足结构受力安全情况下考虑挠度变形控制及挠度调整。

6、（3）、采取比较符合实际的力学模型和实际的施工荷载。（4）、尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法。2、注意事项（1）、盖梁悬臂端为变截面，荷载分布不规则，但荷载必然比跨中段小，未简化计算采用与跨中段相同的均布荷载。（2）、抱箍在使用前必须进行压力试验，沉降及变形满足要求后方可使用。（3）、第一个盖梁浇筑时使用水准仪进行主梁挠度观测，安全监控的同时验证计算结果。（4）、由于桥梁墩柱嵌入到模板内，故风荷载不予考虑。（六）、常数及各部件参数 1、计算常量（1）、重力加速度：=9.81/2=9.81/（2）、钢筋混凝土容重：=26/3 2、重力荷载 支撑体系中各构件质量取自前文盖梁施工支撑体系材料

7、统计表。（1）、盖梁钢筋混凝土自重：1=33.2=863.2（2）、整套钢模板自重：2=10345 /1000=101.5（3）、横梁自重：3=(42+720)/1000=7.5（4）、主梁（横桥向）自重：4=1532.8/1000=15.0（5）、单个抱箍自重：5=495 /1000=4.9（6）、施工荷载：=(60 4+25 2+150)/1000=4.3 说明：施工荷载假设浇筑时有工人及管理人员 4 名，60Kg/人；振动棒 2 台，25Kg/台；其它设备 150Kg。3、钢材力学参数 型钢、拉杆（圆钢）、钢板弹性模量：=2.1 105=2.1 109/2 型钢的截面力学参数详见以下图表

8、。图 1 型钢截面图 模板工程及支撑体系安全专项方案 表 2 型钢参数表 型 号 截面面积(cm2)理论重量(kg/m)x-x 轴 y-y 轴 y-y1轴 Z0 Ix Wx ix Ix/Sx Iy Wy Iy Iy1 cm4 cm3 cm cm cm4 cm3 cm(cm4)(cm)28b 工字钢 61 47.9 7481 534 11.1 24 364 58.7 2.44 10#槽钢 12.74 10 198 39.7 3.94 25.6 7.8 1.42 54.9 1.52 注:数据取自国标规范热轧型钢(GB/T 706-2008)（七）、侧模支撑计算 1、力学模型 假定混凝土浇筑时侧压力

9、由拉杆和拉杆梁承受，如下受力图：模板工程及支撑体系安全专项方案 2、荷载计算 振捣棒产生的压力取 Pz=4KPa 混凝土浇筑时的侧压力：=+k 为外加剂影响系数，夏季施工为防止坍落度损失，可能混凝土流动性较强，取 1.3；h 为混凝土有效压头高度(m)，根据总体施工计划，盖梁施工将在 6、7、8 月份，根据气象资料，入模温度 T 取 30；浇筑速度 v 取 0.45m/h。/=0.45/30=0.015 0.035 =0.22+24.9/=0.6=+=1.3 26 0.6+4=24.3 延盖梁每延米上产生的侧压力按最不利因素考虑，即混凝土刚浇筑完毕时：=(2)=23 (1.4 0.62)=25

10、.3 3、拉杆受力计算 拉杆拟采用20mm 的圆钢，容许抗拉应力取 140MPa，拉杆端焊接 4.4 级 M22 螺栓，抗拉强度 400MPa，取最小值，即拉杆容许拉应力=140MPa。根据模板设计图得知，拉杆梁最大纵向间距为 1.2m，计算拉杆的拉应力为：=1+2=1.2P2r2=1.2 25.32 3.142 0.012=48313 =140 结论：拉杆强度满足要求！4、拉杆梁受力计算 拉杆梁为 2 根10 槽钢连接（y 轴向受力）制成，由上图可知 T1、T2 为拉杆梁的支点即支座反力，拉杆梁为简支梁，按模板设计图考虑模板肋宽及拉杆安装位置，取梁长l=1.7m。砼侧压力按均布荷载考虑：0=

11、1.2/=1.2 25.3/1.4=21.7/单根10 承受的荷载为：=0/2=10.9/最大弯矩：=28=10.9 1.72 8=3.94 弯曲应力：=3.94 39.73=99.24 =160 挠度值：=54384=5 10.9 1.74384 2.1 109 198 108=2.85 104=0.29 =400=4.25 结论：拉杆梁满足要求！5、纵肋（横桥向）受力计算：侧模纵肋为单根10 槽钢（y 轴向受力），上下间距 0.3m，可按简支梁计算，梁长 l同拉杆梁间距 1.2m，拉杆梁为支点。纵肋荷载 q 计算按最不利点，即最底部纵肋做受力计算，安全系数k=1.2：模板工程及支撑体系安全

12、专项方案 =1.2 0.3/1.2=8.75/最大弯矩：=28=8.75 1.22 8=1.575 结论：由此可见纵肋最大弯矩远小于拉杆梁内单根槽钢，材料相同、截面相同，弯曲强度及挠度不做计算即可知其满足要求。（八）、底模及横梁计算 1、底模纵肋计算 底模纵肋直接架在横梁之上(y 轴方向受力)，横向间距最大 0.4m。可按简支梁计算，梁长取横梁最大间距，即 l=0.8m。（1）、荷载计算：荷载来自纵肋上方的混凝土重力以及混凝土振捣产生的荷载4KPa，安全系数k=1.2：=(0.4 0.8 1.4)+4 (0.4 0.8)/=19.4/最大弯矩：=28=19.4 0.82 8=1.552 结论：

13、由此可见底模纵肋最大弯矩小于拉杆梁内单根槽钢，材料相同、截面相同，弯曲强度及挠度不做计算即可知其满足要求。（上方混凝土高度大于 1m 时可不计振捣荷载）2、横梁计算 横梁也为10 槽钢，延 y 轴方向受力，布置最大间距 0.5m。横梁承受 0.5m 范围内的盖梁砼自重、模板自重、施工荷载。假设主梁工字钢在贴近墩柱位置安装，则受力模型如下：荷载计算：最大间距处在 D1 底模和两块 C1 侧模下方，由模板图纸及工程量统计得知：单块 C1 底模为 5.51.5m，重量 936.2kg，附带 6 根拉杆梁重量 34.1kg；单块 D1 底模重量 339.2kg，纵向长度 2.3m。故横梁承受的模板重力

14、为=(936.2+34.1)2/5.5+339.2/2.3 103 0.5=2.454KN 横梁承受的混凝土重力荷载为：施工振捣荷载取 4KPa=(1.6 1.4)+4 1.6 0.5=36.33 均布荷载：安全系数 k=1.2 =(+)2+=1.2(2.454+36.33)2 0.244+1.324=25.68/弯矩计算：模板工程及支撑体系安全专项方案 =28(1 4a22)=25.68 1.32428(1 4 0.24421.3242)=4.86 弯曲应力：=4.86 39.73=122.4 =160 最大挠度值：=4384(5 24a22)=25.68 1.3244384 2.1 109

15、 198 108(5 24 0.24421.3242)=0.2 =1324400=3.3 结论：横梁满足要求。（九）、主梁计算 主梁采用 28b 工字钢，长度 l=16m，共两根，架设在抱箍平台之上，横梁分布在 15.5m范围内，是整个盖梁模板支撑体系的主要受力构件。1、荷载计算 前文已对荷载进行计算，主梁承受的荷载为盖梁混凝土及模板、横梁重力与施工过程中人员及机械的重力荷载，平均分配至两根主梁。安全系数 k=1.2 =1+2+3+4+=863.2+101.5+7.5+15+4.3=991.5 =2=991.52 15.5=32/2、受力模型 建立力学模型如图：由受力图得知，此结构体系属一次超

16、静定结构，用位移法进行解算。3、结构力学计算(1)、计算支座反力 Rc：第一步：解除 C 点约束，分别计算悬臂端荷载与梁中段均布荷载情况下弯矩与挠度。模板工程及支撑体系安全专项方案 =22=2.53 C 点位移量：=2(2)216()D、E 点位移量：=3(2)+5ql28(2+2)()=(2)28=15.125 C 点位移量：=5(2)4384()模板工程及支撑体系安全专项方案 第二步：计算 C 点支座反力 RC 作用下的弯矩与挠度 =24 C 点位移量：=(2)348()第三步：加入 C 点支座计算支座反力 RC 加入 C 点支座后可得如下方程：=(2)3482(2)216+5(2)438

17、4=0 简化得：4+(62 52)=0 =(62 52)4=5.494()（2）、计算支座反力 RA、RB：由静力平衡原理可得：=2(+)2=5.003()（3）、弯矩分析 由结构力学相关资料可得知，均布荷载下连续梁结构最大弯矩出现在支座顶负弯矩，根据叠加原理，此结构最大弯矩也出现在支座顶负弯矩，且由于两端悬臂处荷载作用，跨中正弯矩影响也会变小，故跨中弯矩不做计算。由现有条件根据叠加原理可求得 A、B、C 点负弯矩：模板工程及支撑体系安全专项方案 =22=2.53 =(2)28+(24)+(22)=2.51 由此可知，最大弯矩来自在A 点和 B 点处负弯矩。绘制均布荷载 q 弯矩图：注:此结果

18、也在 Autodesk Robot Structural Analysis 软件中得到验证！图示的正弯矩值为该软件计算 （4）、梁端最大位移=(2)324(62(2)2+33(2)3 1)=33(3222+3382 1)=2.25 5.533(3 2.2522 5.52+3 2.2538 5.53 1)=90.25 ()4、纵梁结构计算（1）、弯曲应力：根据以上力学计算得知，最大弯矩出现在A、B 支座顶的负弯矩，代入 q 后：=2.53=2.53 32=80.96 =|=80.96 5343=151.6 =400=2250400=5.6 结论及说明：主梁抗弯强度满足施工要求，即可保证安全性满足

19、要求。但两端悬臂处下挠度超出容许值（l/400）。在实际施工中，由于盖梁悬臂端混凝土量较小，混凝土重力荷载也相对较小，同时考虑到模板横梁、纵肋、拉杆的相互作用，实际下挠值应小于计算值 fmax。可在浇筑混凝土之前，分别在主梁悬臂端和跨中设置 4 处观测点，监控实际施工的模板沉降情况，据此数据确定是否需要设置上拱度和抛高。亦可以对主梁进行补强增加其惯性矩及抗弯模量。模板工程及支撑体系安全专项方案 （十）、抱箍计算 1、抱箍承载力计算 由横梁计算得知，抱箍为主梁提供支座反力，则抱箍与墩柱摩擦力必须大于最大支座反力且承受自重。支座反力最大出现在中间墩柱，则抱箍承受的最大竖向压力 N 为：=2+2=2

20、 (5.494 32)+4.9=356.52 该值即需要抱箍产生的摩擦力。（Rc仅为一侧的最大支座反力，有两根主梁，所以需乘 2）2、抱箍螺栓计算 根据抱箍结构图，由紧固 32 颗（n）SC8.8 级 M20 高强螺栓产生的预拉力，使抱箍与墩柱混凝土面间产生竖向摩擦力。但支撑力传导分以下两种情况：情景一：当主梁安装在抱箍平台时 按抱箍设计图，主梁在抱箍平台时，由抱箍平台产生的抗剪力支撑整个盖梁模板体系。螺栓仅提供拉力，剪力由抱箍平台承担。抱箍内侧平铺粘贴一层无纺土工布，取土工布与金属间的摩擦系数0=0.3。则每颗螺栓的拉力：=0=356.520.3 32=37.14 N=351.62KN 结论

21、：32 颗高强螺栓极限抗剪力大于施工荷载，故在此情况下亦可满足要求。3、螺栓最小紧固扭矩计算 螺栓扭矩计算对抱箍法盖梁施工有很重要的指导意义，也是抱箍安全检查的重要内容。由前文可知每根螺栓需达到的预拉力S=37.14KN，最小紧固扭矩可由下式计算：=k-扭矩系数，合格产品在 0.110.15间，取最大值即 0.15 d-公称直径，取 20mm 则抱箍螺栓的最小紧固扭矩为：=0.15 37.14 20=111.4 =11.36 最大允许扭矩:=0.15 110 20=330 =33.7 安装主梁前使用扭力扳手检查，扭矩在112330N m范围内均可。4、抱箍受力计算 根据抱箍结构图，抱箍壁由=1

22、0mm 的 Q235 钢板制作，总高度 50cm。承重台部分模板工程及支撑体系安全专项方案 及螺栓板由=20mm 的 Q235 钢板制作，构件连接均为满焊。由此可知，抱箍结构中最薄弱部分为抱箍壁，如其能满足抗剪及抗拉要求即可判定抱箍满足承载力要求。Q235 钢材容许抗拉应力=140MPa，许用应力W=113MPa，容许抗剪应力=85MPa。抱箍壁纵向截面积：1=50 1=502=0.0052 假设所有螺栓达到最大预拉力，抱箍承受的拉力为：=110 32=3520 拉应力计算：=1=3520502=70.4 =140 剪应力计算：剪力最大处为主梁放置处，与支座反力 RC等值，即 =1=5.494 3250=3.52 =85 根据莫尔强度理论（第四强度理论），计算最大应力：=2+32=70.42+3 3.522=70.66 =113 结论：抱箍满足要求。