抱箍在橋梁施工中的應(yīng)用

抱箍在橋梁施工中的應(yīng)用摘要簡述抱箍在橋梁蓋梁施工中的應(yīng)用方法及原理，概括抱箍在應(yīng)用時要進行的力學(xué)計算，為今后類似施工提供計算參考依據(jù)。關(guān)鍵詞抱箍蓋梁摩擦力應(yīng)用計算1抱箍應(yīng)用原理抱箍施工原理是通過在墩柱適當(dāng)部位安裝抱箍并通過螺栓使之與墩柱夾緊，利用抱箍與墩柱之間的豎向摩擦力，支撐抱箍上的蓋梁及臨時施工設(shè)施。抱箍施工關(guān)鍵是保證抱箍與墩柱之間有足夠的摩擦力，使抱箍在荷載作用下安全傳遞荷載，不至沿墩柱向下滑動。1.1抱箍結(jié)構(gòu)形式抱箍的結(jié)構(gòu)形式主要涉及箍身結(jié)構(gòu)形式和連接板上螺栓排列方式。1.1.1箍身結(jié)構(gòu)形式為保證抱箍工作時能夠提供足夠摩擦力，抱箍與墩身必須緊密相貼。墩柱在施工時很難保證是正圓，且不同高度墩身不圓度也是不同的，因此為了適應(yīng)不同截面墩身，抱箍箍身一方面采用不設(shè)環(huán)間加勁的柔性箍身，另一方面，可在箍身內(nèi)側(cè)貼一柔性橡膠墊，這樣箍身是柔性的，在外部螺栓作用下可與墩柱墩身緊密相貼。1.1.2連接板上螺栓排列方式箍身與墩身之間靜摩擦力為正壓力在墩身方向投影與摩擦力系數(shù)的乘積，因此只有在正壓力方向與墩身方向垂直時才能達到最大靜摩擦力。因此螺栓排列方向應(yīng)保證水平。為了保證抱箍與墩身之間能有足夠的摩擦力，需提供足夠的正壓力，即保證一定的螺栓數(shù)量。如果單從連接板與箍身受力考慮，連接板上螺栓最好豎向排成一排，但這必然造成抱箍自身高度增大，減小抱箍能應(yīng)用的高度范圍，且增大抱箍自重，減小能承受的極限荷載。因此，一般采用足夠厚度的連接板并設(shè)置必要的加勁板，將連接板上的螺栓在豎向布置成2~3排。這也保證了技術(shù)上的可行性。2抱箍受力計算抱箍在受力時一般不考慮變形，只進行應(yīng)力計算，確定需要的螺栓個數(shù)或者能承受的最大荷載。2.1螺栓個數(shù)計算抱箍與墩柱間最大靜摩擦力等于正壓力與摩擦系數(shù)乘積，即F=f×N。式中F——抱箍與墩柱間最大靜摩擦力；f——抱箍與墩柱間靜摩擦系數(shù)；N——抱箍與墩柱間正壓力。而正壓力N是由螺栓的預(yù)緊力產(chǎn)生的，根據(jù)“抱箍”的結(jié)構(gòu)形式，假定每排螺栓個數(shù)為n，連接板上螺栓分布兩排，則螺栓總數(shù)為4n，若每個螺栓預(yù)緊力為F，則“抱箍”與墩柱間的總正壓力N=4×n×F。11對于抱箍這樣的結(jié)構(gòu)，為減少螺栓個數(shù)，可采用材質(zhì)為45號鋼，直徑30mm的大直徑螺栓或M27高強度螺栓。每個螺栓的允許拉力[F]=As×[G]，式中：As——螺栓的橫截面積，As=πd2/4[G]——鋼板允許應(yīng)力，對于45號鋼，[G]=2000Kg/cm2=2.0t/cm2于是，[F]=πd2/4×[G]=3.14×32/4×2.0=14.13t。取F1=14t。鋼材與混凝土間的摩擦系數(shù)約為0.3～0.4，取f=0.3于是抱箍與墩柱間的最大靜摩擦力為(2個墩柱，2個抱箍，8個螺栓)：F=f×N=f×8×n×F1=0.3×8×n×14=33.6n若臨時設(shè)施及蓋梁重量為G,則每個抱箍承受的荷載為Q=G/2。取安全系數(shù)為λ=2則有Q=F/λ即G/2=33.6n/2，n=0.03G。故可取n=ROUND(0.03G+1,0)，ROUND()函數(shù)是取整函數(shù)。2.2應(yīng)力計算抱箍在施工時主要承受上部蓋梁鋼筋、混凝土、模板重量及木方和工字鋼重量。由于木方的力學(xué)傳遞性能較好，可將上部荷載看做均布荷載分布在工字鋼上作用于抱箍。作用方式如下圖：2.2.1施工荷載計算施工荷載主要包括蓋梁混凝土和鋼筋籠自重，鋼模自重，工字鋼自重，施工活載。假定一個蓋梁混凝土方量為C40混凝土30m3，混凝土平均密度為2.5t/m3,則混凝土自重為2.5×30=75t。蓋22梁鋼模密度為0.1t/m，總的面積為30m，則模板自重為3t。鋼筋籠總重為3t。工字鋼自重為3t。施工活載包括施工操作工人，混凝土動載，振搗時產(chǎn)生的動載，總荷載為1t。則總的施工荷載為Q=75+3+3+3+1=85t?？紤]施工安全系數(shù)，采用1.2，則施工總荷載為Q’=1.2×85=102t。單個加勁板受力為Q’/4=25.5t。同時應(yīng)考慮工字鋼型號尺寸選擇。假定兩墩柱中心線距離為8m，工字鋼兩側(cè)各懸臂伸出距離為1m，則受力總長度為10m，均布荷載為q=102×1000×10/10=102KN/m。在如圖所示施工情況下，工字鋼所產(chǎn)生最2＜4M。且應(yīng)保證所選工字鋼承重極限大于施工總荷載。22大彎矩Mmax=(ql/8)×(1-4a/l)=765KN·m。若采用四根工字鋼，工字鋼抗彎強度為M，則應(yīng)保證Mmax2.2.2抱箍對墩柱壓應(yīng)力計算箍身對墩柱的壓應(yīng)力可由下式計算求得：其中：——摩阻系數(shù)，取0.35B——箍身寬度，B=300mmD——立柱直徑，D=1200mmK——荷載安全系數(shù)，取1.2G——作用在單個抱箍上的荷載，G=510KN則σ1=KG/μBπD=1.2×510×1000/（0.35×300×3.14×1200）=1.55MPa＜[σ]=22.4MPa，滿足要求。其中[σ]為混凝土墩柱抗壓強度容許值，其值不大于0.8Rab,墩柱混凝土抗壓強度容許值為40Mpa，軸心抗壓強度Rab=0.7×40=28Mpa，0.8Rab=0.8×28=22.4Mpa。2.2.3抱箍內(nèi)應(yīng)力驗算箍身內(nèi)應(yīng)力σ2的合成圖如下：化簡得σ2δ=σ1D/2其中：δ——鋼板厚度，取10mm。求得σ2=(1.55×1200/2)/10=93MPa＜f=215MPa，滿足要求。f——查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB500172003》，Q235鋼抗壓、彎、拉強度設(shè)計值為215MPa。2.2.4螺栓受力驗算2.2.4.1加勁板螺栓抗拉承載力計算加勁板腹板采用8根10.9級M24高強螺栓，螺栓直徑為24mm。鋼帶所受拉力：F=σ2δB=93×10×300×=279kN，則單個