蓋梁抱箍法施工計(jì)算書

目錄1、計(jì)算依據(jù) 抱箍法施工計(jì)算書1、計(jì)算依據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊》《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，每塊長度2.5m；充分利用現(xiàn)場已有材料，下部采用I14工字鋼作為橫梁，橫梁長度為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，縱梁長度為15m；抱箍與墩柱接觸部位夾墊2～3mm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、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+G9×2=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）qkN/m,因此抱箍中間段正壓由于摩擦影響的線形損失量為2mq/(Πr)kN/m。由此可計(jì)算與墩柱軸線成α夾角位置處的分布力為：q(1-2mα/Π)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=4?ξ?q[1+(1-m)]/2?Π?r/2?μ=q?(2-m)?Π?r?μ?ξ式中：r：表示墩柱半徑（單位：m）ξ：表示抱箍與墩柱之間的接觸系數(shù)，取值范圍為0.45～0.65；μ：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：F≥Q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)?Π?r?μ?ξ](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)力，即正壓力P值以及在正壓力作用下得摩擦力F，現(xiàn)首先對兩個(gè)力進(jìn)行分解，如圖7、圖8所示。圖7α夾角位置抱箍所受正壓力分解圖8α夾角位置抱箍所受摩擦力分解圖中各參數(shù)：Px:α夾角位置處r?dα弧長上抱箍所受正壓力P在x軸方向分解（單位：kN）；Py:α夾角位置處r?dα弧長上抱箍所受正壓力P在Y軸方向分解（單位：kN）；Fx:α夾角位置處r?dα弧長上抱箍所受摩擦力F在x軸方向分解（單位：kN）；Fy:α夾角位置處r?dα弧長上抱箍所受摩擦力F在Y軸方向分解（單位：kN）；有以上受力圖分析：Px=q?(1-2mα/Π)r?Δα?cosαPy=q?(1-2mα/Π)r?Δα?sinαFx=q?(1-2mα/Π)r?Δα???μ?sinαFy=q?(1-2mα/Π)r?Δα???μ?cosα由于同一抱箍片在y軸方向受力對稱，Px及Fx分力相互抵消，對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)對兩力在[0,Π/2]區(qū)間內(nèi)積分，積分值等于拉力P1：P1=?(1-2mα/Π)r?sinαdα+?(1-2mα/Π)r?μ?cosαdαP1=qr?(1+μ-2m/Π-mf+2mf/Π)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+μ-2m/Π-mμ+2mμ/Π)/2[(2-m)?Π??r?μ?ξ]（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)μ、抱箍與墩柱之間的接觸系數(shù)ξ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0.1～0.2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μ=0.3，m=0.15，ξ=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×(1+0.3-0.3/Π-0.09+0.18/Π)/[2×(2-0.15)×Π×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M24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》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[P]n≥P，則螺栓個(gè)數(shù)為：n≥P/[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：ΔL=2ΔhΠL/h式中：L：表示扳手力臂長度ΔL：表示扳手端的移動(dòng)距離h:螺栓的螺紋間距Δh：對應(yīng)扳手端的移動(dòng)距離ΔL的螺母的軸向移動(dòng)距離則扳手力所做的功為:PbΔL=2PbΔhΠL/h由于在旋緊螺母的過程中，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0.2～0.4之間，則：PsΔh=k×Pb×2ΔhΠL/h Pb=Psh/（2kΠL）=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3d～12d，螺栓中心至構(gòu)件邊緣距離的容許范圍為1.5d～4d。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。理論上來說，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2～3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，抱箍體面板承受螺栓的拉力:P=902.8KN抱箍體鋼板的縱向截面積