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1、中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖梁抱施工方案湖北省宜昌至巴东鄂渝界公路第22 合同段K130+364K134+899.02张家湾大桥盖梁抱箍施工方案ZK134+634 ZK134+972 YK134+561 YK134+899中国中铁复核：中铁五局集团三公司宜巴高速公路土建22 标项目经理部2009 年 10 月精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖箍梁抱施工方案1 张家湾大桥桥墩盖梁抱箍施工方案1、工程概况本桥桥墩为双柱墩
2、和空心墩，其中双柱墩墩径为1.6m、1.8m 和 1.5( 高)2(宽)，按最不利工况计算，盖梁横桥向按柱径检算，顺桥向按柱径检算。2、 盖梁结构特点盖梁施工采用在墩柱上设置2cm 厚钢抱箍，抱箍一个墩柱两个，高度为50cm ，墩柱每侧采用一根 45a 工字钢作横梁，横梁上面铺设14 工字钢作分配梁，分配梁上安放定型钢模板。本图按柱径计算，柱径盖梁尺寸与柱径相同，其抱箍摩擦力更大，其它受力相同，故只计算柱径盖梁即可。盖梁特点及模板和支架布置图3、 结构计算：45a 工字钢，总长 L=12m,悬臂 L1=2.35m，墩柱净距 L2=m 3.1 盖梁砼重量：精选学习资料 - - - - - - -
3、 - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖箍梁抱施工方案2 q1=31.8126=827.06 KN 3.2 模板、支架自重1 、盖梁两侧各设置一根45a工字钢作为施工主梁，长12m q2=101221000=19.3 KN 2 、主梁上铺设 16 工字钢作为施工横梁，每根长4m ，墩柱外侧各设3 根，两墩柱之间设置 8 根，间距为 0.72m，共 14根。Q3=104141000=11.5 KN 3 、方木上铺设盖梁定型钢模板，定型钢模板按厂家加工q4=80 KN 3.2。q5=1 2.5= KN
4、 3.4 查路桥施工计算手册振捣砼产生的荷载为2KN/m2，砼浇筑产生的冲击荷载为2KN/m2q6= (2+2)= KN 合计： (827.06+19.3+11.5+80) +(+) =134 KN 4 横梁、主梁及抱箍验算单位：KN 、m 、MPa 4.1 横梁验算横梁受力简图4.1.1 16 工字钢截面特性：截 面 积 S=26.1 cm2截 面 矩 W=141cm3, 惯 性 矩 I=1130cm4, 弹 性 模 量E=2.06105N/mm2。作用于横梁上 2=)的荷载：q横=134/(1 2.2) 2=40.5 KN/m 横梁在柱径时跨度最大，为最不利状态，分配梁按柱径布置检验算:
5、主梁( 支座 )间距 ,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖箍梁抱施工方案3 悬臂端长 , 总长计算。1）弯矩图 Mmax=14.4 2）剪力图tmax=35.4 KN 强度应力： =M/w= 103/141=102 MPa =215MPa 剪应力： = (Q/S *1013.6 MPa =125MPa 3）位移图根据计算端部位移为： 0.8mm ；跨中位移最大为1.9mm 1450/400=3.625mm,满足要求。I16 工字钢作横梁满足施工要求！4
6、 I45a 工字钢截面特性截面积S=102 cm2截面矩W=1430 cm3, 惯性矩I=32240 cm4, 弹性模量E=2.06精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖箍梁抱施工方案4 105N/mm2。4 受力计算1）主梁受力简图 ( 单片梁 )支座间距 , 悬臂端长按 2.05m，按总长 m计算。q主=2.2/2=44.6 KN 2)弯矩图 Mmax=194 强度应力： =M/w=194 103/1430=1 MPa =215MPa 3)剪力图tma
7、x=178.4 KN 剪应力： =(Q/S)*10 17.5 MPa =125MPa 4)位移图根据计算：单元 1及 3悬臂位移为0.3mm ，单元 2的位移最大为6.8 mm6600/400=16.5mm 。满足要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖箍梁抱施工方案5 根据计算，支座反力取335.6 KN。因此由上述计算可知：2 根 12 米长 45a 工字钢作横梁，满足施工要求！4.3 抱箍验算4.3.1 设计荷载盖梁自重，模板自重底模自重和侧模自
8、重，I14 工字钢分配梁自重， 45a 横梁自重，施工人员及机械荷载，振捣冲击荷载。根据计算可得，一个抱箍的受力按：N=G=2671.2 KN 4 螺栓抗剪计算抱箍所受的竖向压力由 M27 的高强螺栓的抗剪力产生，查路桥施工计算手册：M27 螺栓的容许抗剪承载力：NL= nP/K 式中：P- M30 高强螺栓的预拉力，取 250KN ；0；n- 传力接触面数目，取；K- 安全系数，取 1.7 。则：NL=2300/1.7= 34.5 KN 得螺栓数目 m ：m N/NL=/=19.5 个，取 20个则每个高强螺栓提供的抗剪力：N = N/m=/20=33.56 KNNL= KN 故一个抱箍由
9、20 个 M30高强螺栓能承担所要求的荷载。4.3.3 钢带与墩柱的摩擦力计算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖箍梁抱施工方案6 4.1 钢带对墩柱的压应力 1公式?BDN KN 式中： 0；B钢带宽度，本例取500mm；D墩柱直径，本例1300mm；K荷载安全系数取1.5；N传于牛腿上的上部荷载，本例为KN；cab，墩柱混凝土设计标号为30 号，轴心抗压强度Rab21ab211Mpa。代入相关量值得：1K*N /( BD)=1.64 Mpac1Mpa
10、 4.2 钢带内应力2力的合成图见图4由图 4 可得：/2120sinBrdBt化简得：21r/t 式中： t钢带厚度，本例为20mm；r墩柱半径 650mm。代入相关量值得：21r/t =1.64650/20=53.3 Mpa140Mpa 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖箍梁抱施工方案7 式中： A3 钢轴向应力容许值 140Mpa。则：半个钢带所受拉力P：P2A53.320500/1000=533 KN。一个钢带所受拉力： 2P=1066 KN
11、一个高强螺栓设计抗拉力Nt：Nt(Ae1)ftb(706.861)400/1000282.74 KN。10 Nt=10282.74282 KN 式中： A钢带横截面面积；Ae螺栓有效截面积，取Ae152706.86 mm2；ftb8.8 级螺栓抗拉强度设计值，为400Mpa。10Nt2P，可以使用。4.3 半个钢带伸长量253.3 Mpa时，半个钢带伸长量为L L2/E*r 钢带加工长度 L半个 ：Lr L12/Er 式中： E 105Mpa。代入相关值得：L153.3/206000 6502040.5 mm。两半抱箍接头间隙取20mm，则取 L2000mm，一侧牛腿腹板处采用10 根承压型连
12、接高强度级 M30 螺栓，分三排布置，螺栓孔直径取32mm。4.4 抱箍轴向受拉计算砼与钢抱箍之间的摩擦系数取抱箍产生的压力 Pb= N/ =/0.3= KN 由高强螺栓承担。则轴心力： N =Pb= kN 一个抱箍的压力由 20个M30 高强螺栓的拉力产生，即每个螺栓拉力为：N1=Pb/20=/20= KNP=250*0.9=225 kN =N /A= N 1m/m ?/A 式中：N - 轴心力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖箍梁抱施工方案8 m-
13、 所有螺栓数目，取： 20个m ?- 一端螺栓数目，取： 10个A- 30高强螺栓截面积， A=706.86 mm 2=N /A= N 1m/m1/A=103(1 -0.420/10)/(20 ) = MPa = 140MPa 故高强螺栓抗拉强度满足要求。4.5 抱箍体的应力计算1、抱箍壁为受拉产生拉应力拉力： P1=10N1=10= 1119KN 抱箍壁采用面板 20mm 的钢板，抱箍高度为 500mm 。则半个抱箍壁的纵向截面积：S1=20500=10000(mm2) =P1/S1=1119103/ 210000=56(MPa) = 140MPa 抗拉强度满足设计要求。2、抱箍体剪应力=N
14、/2S1=1000/210000= MPa=85MPa抗剪强度满足要求！4.6 根据第四强度理论W=2+321/2=562+333.621/2 =65 MPa W=145MPa W 弯曲应力容许值。满足弯曲强度要求。4.3.4 抱箍焊缝设计焊条采用 E43 型，手工焊，钢材Q235 钢，焊缝形式为角焊缝。按照焊缝传递应力与母材所承受应力相协调的原则，由于腹板焊缝传递弯矩很小，可略去不计。即假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承受全部弯矩M，并将 M 化成一对水平力 HM/h。将 G/4 等效为剪力 V 与弯矩 M 的合成，即：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -
15、- - - - -第 9 页，共 12 页中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖箍梁抱施工方案9 VG/4/4= KN M=G/4e0.1 KN.m e牛腿受力点至墩外缘的水平距离10cm 1 、翼缘焊缝所承受的水平力：HM/h/0.49 KN 式中： h牛腿上下翼缘焊缝中线间距离(500-25)=490mm。2 、在水平力 H 作用下翼缘焊缝强度：HH/he1Lw1 10384480 6.4 Mpa 式中：he1焊缝有效宽度，取he1f；hf焊缝焊角尺寸，本例为8mm；Lw1翼缘水平焊缝长度，取480mm 3 、在剪力 V 作用下腹板侧焊缝剪应力为f：fV/he2L
16、w2 1038(4480) Mpa 式中符号同上。he2焊缝有效宽度，取he1f；hf焊缝焊角尺寸，本例为8mm；Lw2翼缘竖直焊缝长度，取500210480mm 4 、螺栓压力 P 由翼焊缝及腹板焊缝共同承担，所以在螺栓压力P 作用下pP/1ewhL /2103/ 84480 104 Mpa。式中符号含义同上。所以：5 、腹板焊缝强度翼翼(2H+2p )1/2=(6.42+1042 )1/2= MPa fffw160195.2Mpa；6 、腹板焊缝强度腹腹(H/p) 2+2f )1/2=(6.4/104) 2+2 )1/2=ffw160Mpa；式中：f正面焊角强度增大系数，取f1.22；精选
17、学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖箍梁抱施工方案10 ffw角焊缝抗拉、压、剪的强度设计值，为160Mpa。经过以上计算可知，初拟抱箍尺寸安全可行。4 螺栓需要的力矩 M 1)由螺帽压力产生的反力矩M1=1N1L1 1力臂L1=22m 大六角标准螺帽对边宽度M1=0.15111.922=0.37 KN m 2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩, 升角为10M2=1N1cos10L2+ N1sin10 L2力臂L2=3m M27螺栓有效直径M2=0.15111
18、.93+37 KN mM=M1+M2=0.37+0.47=0.84 KN m= 84 kgm所以要求螺栓的扭紧力矩 M 84kgm5、抱箍法施工5.1 根据盖梁设计标高反算出抱箍钢带下沿在墩柱上的位置，并在其上做好标记，以便抱箍准确就位。5.2 将两半抱箍用牛腿处螺栓固定成型，置于墩柱下方地面上。5.3 在两牛腿处螺栓之间穿一钢丝绳，用吊车钩住钢丝绳将抱箍吊装就位。吊装时，注意在两牛腿板下方撑一钢筋，以确保抱箍不变形。5.4 抱箍按墩柱上标高准确就位后，就要紧固牛腿处螺栓。因为此处螺栓承受力较大，为便于施工，需将扳手把加长，可加焊一100cm 长， 28的钢筋，紧固时，由两人踩加长的钢筋，直到
19、踩不动为止，再复核两半抱箍接头间隙是否小于等于3cm设计要求直到符合要求为止。5.5 把两根 45a横梁吊置于墩柱两侧牛腿上，用拉杆在两端将两者拉紧，防止其向两侧倾覆，其上安放木楔、分配梁和盖梁底模。5.6 用水准仪测设盖梁底模标高，如低于设计值，用木楔相应调整底模标高。5.7 在本施工方法首先使用时，为确保盖梁混凝土浇注完成后其底模不下沉，即抱箍所受压力到达其设计值，需进行荷载预压试验，可在墩柱根部进行。由前面计算可知，底模以上荷载包括：a、盖梁自重 827.06 KN；b、钢模板自重 90.6 KN ；c、施工荷载 98.88 KN ；d、I45a 横梁自重 22.512 KN；e：I14
20、 分配梁自重： KN；f：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页中铁五局三公司宜巴高速公路土建22 合同段项目经理部张家湾大桥盖箍梁抱施工方案11 振捣冲击荷载： 158.2 KN，共计 1205.533 KN，在底模上堆放重物145吨(按 1.2倍)，且使其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，假设下沉量过大，则应继续紧固牛腿螺栓，直到底模下沉5mm 则认为可行，记录下螺栓进距可根据螺距及所拧圈数予以确定作为参考值，最好固定专人紧固牛腿螺栓，建立其经验值。5.8 卸下预压沙袋，将盖梁钢筋吊
21、置于底模上，装好侧模浇注混凝土；5.9 拆除底模时，先拆侧模，然后用钢丝绳将横梁工字钢、底模固定于盖梁上，松开抱箍牛腿螺栓，使抱箍沿墩柱滑下，最后卸下横梁和底模。6、施工注意事项6.1 墩柱混凝土强度在养生到达设计强度的75以上后方可进行；6.2 在抱箍设计中，焊条采用的是E43 型，实际施工中最好采用E50 型；6.3 在抱箍钢带上可缠绕薄麻袋、土工布或者23mm 厚度的橡胶带以增加摩擦系数，也可起到保护墩柱的作用，同时在抱箍顶部使用土工布或者薄膜设置一道混凝土浆液拦截带，防止浆体污染墩身，维护墩身外观质量；6.4 抱箍就位后，需注意牛腿与盖梁方向垂直，以利于安放横梁；6.5 焊接操作人员必
22、须具有相应的上岗证，施焊前要做焊接试件，通过力学试验合格后方可正式操作。7、安全措施7.1 搭设简易脚手架，供施工时工人上下。7.2 严格按要求进行预压。7.3 盖梁浇筑砼时采取应对托架跨塌的应急措施，具体采取在两端钢管脚手架上向上接长钢筋，横桥向拴一根绳子，施工人员将安全带绳拴在绳子上的安全措施。7.4 浇筑砼时应严禁吊斗等物体撞击托架及模板等，如不慎发生类似情况应停止施工进行全面检查，托架模板等进行重新加固，确认安全后再进行施工。7.5 混凝土浇筑时应从中间向端均匀进行，施工中尽量减小对模板等的冲击力。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页
