蓋梁抱箍法施工計(jì)算書(shū)

1、目 錄1、計(jì)算依據(jù)12、專項(xiàng)工程概況13、橫梁計(jì)算13.1荷載計(jì)算13.2力學(xué)模型23.3橫梁抗彎與撓度計(jì)算24、縱梁計(jì)算34.1荷載計(jì)算34.2力學(xué)計(jì)算模型35、抱箍計(jì)算45.1荷載計(jì)算45.2抱箍所受正壓分布力q計(jì)算45.3兩抱箍片連接力P計(jì)算55.4抱箍螺栓數(shù)目的確定65.5緊螺栓的扳手力Pb計(jì)算65.6抱箍鋼板的厚度7抱箍法施工計(jì)算書(shū)1、計(jì)算依據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)遼寧省標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)圖及相關(guān)文件2、專項(xiàng)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M24的高強(qiáng)螺栓連接，底模厚度10cm，每塊長(zhǎng)度2.5m；充分利用現(xiàn)場(chǎng)已有材料，

2、下部采用I14工字鋼作為橫梁，橫梁長(zhǎng)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(zhǎng)度為15m；抱箍與墩柱接觸部位夾墊23mm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(jìn)行抱箍相關(guān)受力計(jì)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(zhǎng)度為2.2×（上口0.3m，下口0.4m）×0.6m，C40砼1.06m³。圖1 抱箍法施工示意圖3

3、、橫梁計(jì)算3.1荷載計(jì)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=98KN施工人員：G4=2KN/m2×12.298m×2.2m=54.1KN 施工動(dòng)荷載：G5=2KN/m×12.298m×2.2m=54.1KN,傾倒砼時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載和振搗砼時(shí)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+

4、27.6+98+54.1×2+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= q1/2.2=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(jì)。3.2力學(xué)模型圖2 力學(xué)模型3.3分配梁抗彎與撓度計(jì)算由分析可知，橫梁跨中彎矩最大，計(jì)算如下：Mmax=q2l2/8- q2l12/2=27.8×2.22/8-27.8×0.12/2=16.7KN·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

5、I=712cm4,截面抵抗矩W=101.7cm3 抗彎計(jì)算= Mmax/W=(16.7/101.7) ×103=164.2=170Mpa結(jié)論：強(qiáng)度滿足施工要求。 撓度計(jì)算fmax= f=ql4（5-242）/384EI =27.8×2.24（5-24×0.12/22）/(384×2.1×105×712×10-5)=5.6l/400=11.25mm結(jié)論：撓度變形滿足施工要求。4、縱梁計(jì)算Q235 I45C工字鋼參數(shù)：彈性模量E=2.1×105Mpa，截面慣性矩I=35278cm4,截面抵抗矩W=1567.9cm34.

6、1荷載計(jì)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=94.51×15=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(shè)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(hù)裝置荷載可忽略不計(jì)。4.2力學(xué)計(jì)算模型圖4 縱梁計(jì)算力學(xué)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= q3l2/8- q3l端2/2=67.3×6

7、.72/8-67.3×2.7992/2=114KN·m圖5 縱梁彎矩示意圖抗彎計(jì)算：= Mmax/W=(114/1567.9)×103=72.7=170Mpa結(jié)論：強(qiáng)度滿足施工要求。（2）撓度計(jì)算縱梁的撓度計(jì)算：f=ql4（5-242）/384EI=67.3×6.74（5-24×2.7992/6.72）/(384×2.1×105×35278×10-8)=3.9l/400=16.8mm結(jié)論：撓度變形滿足施工要求。5、抱箍計(jì)算5.1荷載計(jì)算抱箍所承受的荷載為:G10=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G9&

8、#215;2=1651.4+2.8=1654.2KN5.2抱箍所受正壓分布力q計(jì)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(jì)算出抱箍與墩柱之間正壓力的大小。在對(duì)兩抱箍片之間的螺栓施加拉力后抱箍各個(gè)部位的受力如圖6所示（由于兩片抱箍對(duì)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）。 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：kN）；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(diǎn)的分布力為（1-m）q kN/m,因此抱箍中間

9、段正壓由于摩擦影響的線形損失量為2mq/(r) kN/m 。由此可計(jì)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=4q1+(1-m)/2r/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0.450.65；：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： FQ總 /2，為便于計(jì)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(jì)算由圖示可看出在施加外力后，影響P1值主要有兩個(gè)

10、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(duì)兩個(gè)力進(jìn)行分解，如圖7、圖8所示。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rd弧長(zhǎng)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rd弧長(zhǎng)上抱箍所受正壓力P在Y軸方向分解（單位：kN）；Fx: 夾角位置處rd弧長(zhǎng)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rd弧長(zhǎng)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/)rcos Py=q(1-2m/)rsin Fx=q(1-2m/)rsinFy=q(1-2m/)r

11、cos由于同一抱箍片在y軸方向受力對(duì)稱，Px及Fx分力相互抵消，對(duì)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(shí)，兩側(cè)螺栓同時(shí)旋緊，近似認(rèn)為P1及P2兩值相同。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(jì)算兩分力在y軸方向的合力，現(xiàn)對(duì)兩力在0, /2區(qū)間內(nèi)積分，積分值等于拉力P1：P1=(1-2m/)rsind+(1-2m/)rcosdP1=qr(1+-2m/-mf+2mf/)將q值代入上式可計(jì)算抱箍螺栓處施加的外力P1為：P1= Q總 (1+-2m/-m+2m/)/2(2-m)r

12、 （2）由此可以看出，為計(jì)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0.10.2之間，取0.15。根據(jù)我標(biāo)段下部結(jié)構(gòu)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(jì)算P值為：P=P1=1611.2×-0.09+0.18/)/2×(2-0.15)××1×0.3×0.6=926.9kN5.4抱箍螺栓數(shù)目的確定根據(jù)所選用的螺栓為8.8級(jí)M

13、24粗牙螺栓，螺紋間距h為3mm，螺栓的公稱應(yīng)力面積為353mm2，查看公路施工材料手冊(cè)保證應(yīng)力為600MPa。故該類型螺栓的保證應(yīng)力荷載為：P=公稱應(yīng)力面積×保證應(yīng)力=353×600=211.8kN應(yīng)滿足Pn P ，則螺栓個(gè)數(shù)為： nP/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(jié)論：螺栓的強(qiáng)度滿足要求。5.5緊螺栓的扳手力Pb計(jì)算螺栓旋轉(zhuǎn)一周，螺母前進(jìn)或后退一螺紋間距。螺母的移動(dòng)距離與扳手端的移動(dòng)距離遵循如下關(guān)系：L=2hL/h式中： L： 表示扳手力臂長(zhǎng)度L：表示扳手端的移動(dòng)距離 h : 螺栓的螺紋間距

14、h：對(duì)應(yīng)扳手端的移動(dòng)距離L的螺母的軸向移動(dòng)距離則扳手力所做的功為:PbL=2PbhL/h由于在旋緊螺母的過(guò)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(dāng)大，扳手力所做的功在加力過(guò)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0.20.4之間，則：Psh=k ×Pb ×2hL/h Pb = Psh/（2kL）=57.9×3/(2×0.3×3.14×300)=308N根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出，一個(gè)人的力量或采取加長(zhǎng)力臂可以將抱箍所需的螺栓拉力施加到設(shè)計(jì)要求。5.6抱箍鋼板的厚度螺栓中心間距的容許范圍為3d12d，螺栓中心至構(gòu)件邊緣距離的容許范圍為1.5d4d。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(wú)關(guān)，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(lái)說(shuō)，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(shí)際施工按豎向23排列。本抱箍每側(cè)8個(gè)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(yīng)力來(lái)確定抱箍鋼板的厚度t?？紤]到抱箍和砼的摩擦，抱箍體面板承