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1、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1.工程概况广州西二环高速公路徐边高架桥为左、右幅别离式高架桥，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.抱箍支撑体系结构设计2.1盖梁结构 以20m空心板结构的支撑盖梁为例，盖梁全长20m，宽1.
2、6 m，高1.4m，砼体积为42.6 m3，墩柱1.2m，柱中心间距7m。2.2抱箍法支撑体系设计盖梁模板为特制大钢模，侧模面板厚度t=5mm，侧模外侧横肋采用单根8槽钢，间距0.3m，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6mm，纵、横肋用8槽钢，间距为0.4m0.4m，模板之间用螺栓连接。盖梁底模下部采用宽高为0.1m0.15m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
3、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。2.3防护栏杆栏杆采用48的钢管搭设，在侧模上每隔5m焊接一道1.2m高的钢管立柱，横杆钢管与立柱采用扣件连接，竖向间隔0.5m，栏杆周围挂平安网。盖梁施工示意图见图2。3.盖梁侧模板支撑计算假定砼浇注时的侧压力由拉杆和背带承受
4、，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。3.1荷载计算砼浇筑时的侧压力：Pm=Kh ，当v/T0.035时，h=0.22+24.9v/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，此处按考虑那么：v/T=0.45/30=0.0150.035h=0.22+24.9v/T=Pm= Kh=1.2250.6=18KPa砼振捣对模板产生的侧压力按4KPa考虑，那么：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=PmH-h+Pmh/2=220.8+220.6/2=24.
5、2KN(参考?路桥施工计算手册?p173)3.2拉杆拉力验算拉杆18圆钢纵向间距0.8m范围内砼浇筑时的侧压力：=0.8P/2r2=0.8m24.2 KN /2174mm2=55.63MPa=55.63MPa =29600N/174 mm2=170MPa，满足抗拉要求。(参考?路桥施工计算手册?p182)3.3背带挠度验算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 =220.8=17.6KN/m最大弯矩：Mmax= q0l02/8=17.612/8=2.2KNm= Mmax/2Wx=2.210-3/225.310-6=43.5MPaw=145MPa跨中挠度：fma
6、x= 5q0l04/3842EIx=0.0005mfmaxf=l0/400=0.0025m，背带槽钢满足刚度要求。式中： 8槽钢的弹性模量E=2.1105MPa；惯性矩Ix=101.34；抗弯截面系数Wx=25.33(参考?路桥施工计算手册?p787、p797)4.横梁应力验算4.1横梁纵向线荷载计算新浇砼纵向线荷载：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=11.6=1.6KN/m倾倒砼冲击纵向线荷载: q4=21.6=3.2KN/m振捣砼纵向线荷载: q5= 2
7、1.6=3.2KN/m荷载组合:q=(q1+q2)1.2+(q3+q4+q5)1.4=82.29KN/m横梁承受均布荷载q0= q0.25/l0=82.290.25/1.4=14.7KN/m(参考?路桥施工计算手册?p172)4.2横梁抗弯与刚度验算横梁最大弯矩：Mmax= q0l02/8=3.6KNm弯曲应力：= Mmax/Wx=3.6/(3.7510-4)=9.6 MPaw=12MPa最大挠度：fmax= 5q0l0 4/384EI=514.71031.44/(38491092.8110-5)=0.0029 m f=l0/400=0.0035m横梁满足抗弯和刚度要求。式中：抗弯截面系数：W
8、x=bh2/6=0.10.152/6=3.7510-4 m3惯性矩Ix=bh3/12=0.10.153/12=2.8110-5 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)5.纵梁应力验算5.1纵梁纵向每侧线荷载计算支架纵向线荷载：q6=G贝+G木+G他/20=143 KN/片 +70根0.045 m3/根6 KN/ m3+620.06/20=3.23KN/m 纵梁纵向每侧线荷载:q=(q1/2+q2/2+q6/2)1.2+(q3/2+q4/2+q5/2)1.4=43.088KN/m5.2纵梁应力验算5.2.1计算支座反力RC：盖梁体系为一次
9、超静定结构，建立盖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=5ql2-6qa2/4l=293.92KN建立静力平衡方程：2R
10、A+X1=q2a+2l得RA=RB=283.92KN根据叠加原理，绘制均布荷载弯矩图如图7所示。5.2.2纵梁抗弯应力验算根据以上力学计算得知，最大弯矩出现在A、B支座，Mmax=qa2/2=43.08832/2=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p9235.2.3纵梁墩柱跨中刚度验算盖梁体系为一次超静定结构，求超静定结构的位移可用根本结构的位移来代替，因此在盖梁根本结构墩柱中间点F施加向下的单位力X2=1，求根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=
11、X2=1X2*l+l/2-2l*Ra=0得：Ra=0.75，Rb=0.25，绘弯矩图如图9所示。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 =-0.004mfmax=-0.004mf=a/400=3/400=0.0075m，刚度满足要求。式中：贝雷片弹性模量：E=2.1105MPa惯性矩：I=250500cm4参考?公路施工手册 桥涵?下册p1047
12、5.2.4纵梁端部刚度验算在盖梁根本结构梁端点D施加向下的单位力X3=1，求根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。 设Ra、Rb方向向上，列平衡方程： Ra+Rb=X3=1X32l+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* 193.9*3*3/4* 3+14* 193.9* 1.5+0.5*14* 1028.7* 1.5-2/3*1055.714*1.5=1/ 48EI*6qa4+6q a3 l- ql3a=0.001mfmax=0.001mf
13、=a/400=3/400=0.0075m，刚度满足要求。6.抱箍验算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。6.1高强螺栓数目计算高强螺栓的容许承载力公式：NL=Pn/K，式中：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平安系数，取1.7。那么：NL= 2250.31/1.7=39.7KN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=
14、29.4KNNL=39.7KN，满足抗剪要求。抱箍体对墩柱体的压力：Ny=K*N/=1.2293.92 /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：抱箍钢板与橡胶垫之间的摩擦系数，取值0.3K荷载平安系数，取值1.2NL 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 KN6.3螺栓需要的终拧力矩验算每条螺栓拉力为：N1= 117.6KN,每个螺栓的终拧扭矩R=k*N1*d=229.3Nm式中：k螺栓连接处的扭矩系数平均值，取0.13,L1力臂，M24螺栓取0.015m参考?根本作业?p6096.4抱箍体构件的应力验算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：S1=0.0160.6=0.0096m2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=1/2293.92KN /1.885 m /0.0096 m2=8.1MPa=85M
