大橋墩柱蓋梁抱箍施工方案

1、大橋墩柱蓋梁抱箍施工方案1 蓋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)蓋梁施工采用在墩柱上設(shè)置2cm厚鋼抱箍，一個(gè)墩柱兩個(gè)抱箍，高度為50cm，墩柱每側(cè)采用2根36a工字鋼作橫梁，橫梁上面鋪設(shè)16工字鋼作分配梁，分配梁上安放定型鋼模板。本圖按2.0m柱徑計(jì)算，1.8m柱徑蓋梁尺寸比2.0m柱徑蓋梁小,不作計(jì)算,其它受力相同，故只計(jì)算2.0m柱徑蓋梁即可。蓋梁混凝土:41.4m3。蓋梁特點(diǎn)及模板和支架布置圖2 結(jié)構(gòu)計(jì)算：36a工字鋼，總長(zhǎng)L=12m,懸臂L1=2.4m，墩柱凈距L2=4.6m2.1蓋梁砼重量：q1=41.4×26=1076.4 kN2.2模板、支架自重1、蓋梁兩側(cè)各設(shè)置一根36a工字鋼作為施工主梁，

2、長(zhǎng)12mq2=59.9×10×12×2÷1000=14.376kN2、主梁上鋪設(shè)16工字鋼作為施工橫梁，每根長(zhǎng)3.5m，墩柱外側(cè)各設(shè)3根，兩墩柱之間設(shè)置8根，間距為0.72m，共14根。q3=20.5×10×4.8×14÷1000=13.776 kN3、 16工字鋼上鋪設(shè)蓋梁定型鋼模板，荷載按0.75kN/m2計(jì)算, 定型鋼模板為70m2q4=70×0.75=52.5 kN2.3、施工人員、機(jī)具重量，查路橋施工計(jì)算手冊(cè)荷載按2.5kN/m2q5=（10.98×4.8）×2.5=131.

3、76 kN2.4 查路橋施工計(jì)算手冊(cè)振搗砼產(chǎn)生的荷載為2kN/m2，砼澆筑產(chǎn)生的沖擊荷載為2kN/m2q6=（10.98×4.8）×(2+2)=210.816kN荷載分頂系數(shù):靜荷載取1.2，動(dòng)荷載取1.4。合計(jì)：(1076.4+14.376+13.776) ×1.2+(52.5+131.76+210.816)×1.4=1878.99 kN3 橫梁、主梁及抱箍驗(yàn)算3.1 橫梁驗(yàn)算（單位：kN、m、mPa）橫梁受力簡(jiǎn)圖3.1.1 16工字鋼截面特性：截面矩W=141cm3, 慣性矩I=1130cm4, 彈性模量E=2.06×105N/mm2。面積

4、A=26.1m2作用于橫梁上的荷載：q橫=1878.99 /(11.4×2.3) ×0.62=44.431 kN/m1） 彎矩圖Mmax=21.72 kN.m 2） 剪力圖tmax=44.431 kN強(qiáng)度應(yīng)力：=M/w=21.72×103/141=155.1 mPa=215mPa剪應(yīng)力： = (Q/S）×1016.98 mPa=125mPa3） 位移圖根據(jù)計(jì)算，單元（1）及（3）端部位移為：-0.5mm；單元（2）中部的位移最大，為3.8mm2300/400=5.75mm,滿足要求。I16工字鋼作橫梁滿足施工要求！3.2 主縱梁計(jì)算3.2.1 I36a工

5、字鋼截面特性截面矩W=875 cm3, 慣性矩I=157630 cm4, 彈性模量E=2.06×105N/mm2，面積A=76.3m2。3.2.2 受力計(jì)算1） 主梁受力簡(jiǎn)圖(單片梁)q主=44.431×2.3/2=51.096 kN2)彎矩圖Mmax=275.918 kN.m強(qiáng)度應(yīng)力：=M/w=275.918×103/(875×2)=157.67 mPa=215mPa3)剪力圖tmax=204.384 kN剪應(yīng)力：=(Q/S）) ×1013.4 mPa=125mPa4)位移圖根據(jù)計(jì)算：?jiǎn)卧?）及（15）懸臂位移為-5.95mm2400/40

6、0=6mm。單元（8）的位移最大為6mm6600/400=16.5mm。滿足要求。根據(jù)計(jì)算，支座反力357.672 kN。因此由上述計(jì)算可知：2根12米長(zhǎng)I36a工字鋼作橫梁，滿足施工要求！3.3 抱箍驗(yàn)算3.3.1 設(shè)計(jì)荷載蓋梁自重，模板自重（底模自重和側(cè)模自重），I14工字鋼分配梁自重，I36b橫梁自重，施工人員及機(jī)械荷載，振搗沖擊荷載。根據(jù)計(jì)算可得，一個(gè)抱箍的受力按：N=G=357.672×2715.344kN3.3.2 螺栓抗剪計(jì)算抱箍所受的豎向壓力由M30的高強(qiáng)螺栓的抗剪力產(chǎn)生，查路橋施工計(jì)算手冊(cè)：M30螺栓的容許抗剪承載力：NL=nP/K式中：P-8.8s M30高強(qiáng)螺栓

7、的預(yù)拉力，取250kN；-摩擦系數(shù)，取0.30； n-傳力接觸面數(shù)目，取0.85； K-安全系數(shù)，取1.7。則：NL=230×0.30×0.85/1.7=34.5 kN得螺栓數(shù)目m：mN/NL=715.344/34.5=20.73個(gè)，取22個(gè)則每個(gè)高強(qiáng)螺栓提供的抗剪力：N=N/m=715.344/22=32.52 KN<NL=91.9kN故一個(gè)抱箍由21個(gè)8.8s M30高強(qiáng)螺栓能承擔(dān)所要求的荷載。3.3.3 鋼帶與墩柱的摩擦力計(jì)算3.3.3.1 鋼帶對(duì)墩柱的壓應(yīng)力1公式BDN kN式中：摩擦系數(shù)，取0.30； B鋼帶寬度，本例取500mm； D墩柱直徑，本例2000

8、mm； K荷載安全系數(shù)取1.5； N傳于牛腿上的上部荷載，本例為715.344kN；c砼墩柱抗壓強(qiáng)度容許值，其值不大于0.8Rab，墩柱混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為30號(hào)，軸心抗壓強(qiáng)度Rab21mpa×0.8Rab0.8×2116.8mPa。代入相關(guān)量值得：1K×N /(BD)=1.14mPac16.8 mPa3.3.3.2 鋼帶內(nèi)應(yīng)力2力的合成圖（見圖4）由圖4可得： 化簡(jiǎn)得：21r/t式中：t鋼帶厚度，本例為20mm； r墩柱半徑1000mm。代入相關(guān)量值得： 21r/t =1.14×1000/20=57 mPa140 mPa式中：A3鋼軸向應(yīng)力容許值140 m

9、Pa。則：半個(gè)鋼帶所受拉力P：P2A57×（20×500）/1000=570 kN。一個(gè)鋼帶所受拉力：2P=1140 kN一個(gè)高強(qiáng)螺栓設(shè)計(jì)抗拉力Nt：Nt(Ae×1)×ftb(706.86×1)×400/1000282.74 kN。11 Nt=11×282.743110.1 kN式中：A鋼帶橫截面面積； Ae螺栓有效截面積，取Ae3.14×15²706.86 mm²； ftb8.8級(jí)螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，為400mPa。11Nt 2P，可以使用。3.3.3.3 半個(gè)鋼帶伸長(zhǎng)量257 mPa時(shí)，半個(gè)

10、鋼帶伸長(zhǎng)量為L(zhǎng) L（2/E）×r鋼帶加工長(zhǎng)度L（半個(gè)）：LrL（12/E）r式中：E鋼帶的彈性模量，為2.06×105 mPa。代入相關(guān)值得：L（157/206000）×3.14×10003139 mm。兩半抱箍接頭間隙取20mm，則取L3110mm，一側(cè)牛腿腹板處采用11根承壓型連接高強(qiáng)度8.8級(jí)M30螺栓，分三排布置，螺栓孔直徑取32mm。3.3.3.4 抱箍軸向受拉計(jì)算砼與鋼抱箍之間的摩擦系數(shù)取=0.3計(jì)算抱箍產(chǎn)生的壓力Pb= N/=715.344/0.3=2384.48 kN由高強(qiáng)螺栓承擔(dān)。則軸心力：N=Pb=2384.48 kN一個(gè)抱箍的壓力由

11、22個(gè)M30高強(qiáng)螺栓的拉力產(chǎn)生，即每個(gè)螺栓拉力為：N1=Pb/22=2384.48 /22=108.39 kN<P=250×0.9=225 kN=N/A= N（1-0.4m/m）/A式中：N-軸心力m-所有螺栓數(shù)目，?。?2個(gè)m-一端螺栓數(shù)目，取：11個(gè)A-30高強(qiáng)螺栓截面積，A=706.86 mm²=N/A= N（1-0.4m/m1）/A=2384.48×10³×(1-0.4×22/11)/(22×706.86)=30.67 mPa=140mPa故高強(qiáng)螺栓抗拉強(qiáng)度滿足要求。3.3.3.5 抱箍體的應(yīng)力計(jì)算1）、抱箍壁

12、為受拉產(chǎn)生拉應(yīng)力拉力：P1=11N1=11×108.39=1192.29（kN）抱箍壁采用面板20mm的鋼板，抱箍高度為500mm。則半個(gè)抱箍壁的縱向截面積：S1=20×500=10000(mm2)=P1/S1=1192.29×103/（2×10000）=59.61(mPa)=140mPa抗拉強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。2）、抱箍體剪應(yīng)力=N/（2S1）=715.344×1000/（2×10000）=35.77 mPa<=85mPa抗剪強(qiáng)度滿足要求！3.3.3.6 根據(jù)第四強(qiáng)度理論W=（2+32）1/2=（59.612+3×35

13、.772）1/2=85.98mPa<W=145mPaW彎曲應(yīng)力容許值。滿足彎曲強(qiáng)度要求。3.3.4 抱箍焊縫設(shè)計(jì)焊條采用E43型，手工焊，鋼材Q235鋼，焊縫形式為角焊縫。按照焊縫傳遞應(yīng)力與母材所承受應(yīng)力相協(xié)調(diào)的原則，由于腹板焊縫傳遞彎矩很小，可略去不計(jì)。即假設(shè)腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承受全部彎矩M，并將M化成一對(duì)水平力HM/h。將G/4等效為剪力V與彎矩M的合成，即：VG/41430.688/4=357.672 kNM=G/4×e357.672×0.135.767 kNme牛腿受力點(diǎn)至墩外緣的水平距離10cm1）、翼緣焊縫所承受的水平力：HM/h35.767/0

14、.4977.08 kN式中：h牛腿上下翼緣焊縫中線間距離(500-2×5)=490mm。2）、在水平力H作用下翼緣焊縫強(qiáng)度：HH/（he1Lw1）77.08×103/（0.7×8×（4×480）7.17 mPa式中：he1焊縫有效寬度，取he10.7hf； hf焊縫焊角尺寸，本例為8mm； Lw1翼緣水平焊縫長(zhǎng)度，取480mm3）、在剪力V作用下腹板側(cè)焊縫剪應(yīng)力為f： fV/（he2Lw2）357.67×103/（0.7×8×(4×480)）33.27 mPa式中符號(hào)同上。he2焊縫有效寬度，取he10.

15、7hf；hf焊縫焊角尺寸，本例為8mm；Lw2翼緣豎直焊縫長(zhǎng)度，取5002×10480mm4）、螺栓壓力P由翼焊縫及腹板焊縫共同承擔(dān)，所以在螺栓壓力P作用下pP/（）（2384.48/2）×103/（0.7×8×（4×480）110.89 mPa。式中符號(hào)含義同上。所以：5）、腹板焊縫強(qiáng)度翼翼(2H+2p )1/2=(6.972+92.912 )1/2=93.17 mPafffw1.22×160195.2 mPa；6）、腹板焊縫強(qiáng)度腹腹(H/p) 2+2f )1/2=(7.17/110.89) 2+33.272 )1/2=33.27f

16、fw160 mPa；式中：f正面焊角強(qiáng)度增大系數(shù)，取f1.22； ffw角焊縫抗拉、壓、剪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，為160mPa。經(jīng)過以上計(jì)算可知，初擬抱箍尺寸安全可行。3.3.5 螺栓需要的力矩M1)由螺帽壓力產(chǎn)生的反力矩M1=1N1×L11=0.15鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)力臂L1=0.022m 大六角標(biāo)準(zhǔn)螺帽對(duì)邊寬度M1=0.15×108.39×0.022=0.358 kN·m2)M2為螺栓爬升角產(chǎn)生的反力矩,升角為10°M2=1×N1cos10°×L2+ N1sin10°×L2力臂L2=0.014m

17、M30螺栓有效直徑M2=0.15×108.39×cos10°×0.013+108.39×sin10°×0.013=0.453 kN·mM=M1+M2=0.358+0.453=0.811 kN·m=81 kg·m所以要求螺栓的扭緊力矩M81kg·m4 抱箍法施工過程4.1根據(jù)蓋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高反算出抱箍鋼帶下沿在墩柱上的位置，并在其上做好標(biāo)記，以便抱箍準(zhǔn)確就位。4.2將兩半抱箍用牛腿處螺栓固定成型，置于墩柱下方地面上。4.3在兩牛腿處螺栓之間穿一鋼絲繩，用吊車鉤住鋼絲繩將抱箍吊裝就位。吊裝時(shí)，

18、注意在兩牛腿板下方撐一鋼筋，以確保抱箍不變形。4.4抱箍按墩柱上標(biāo)高準(zhǔn)確就位后，就要緊固牛腿處螺栓。因?yàn)榇颂幝菟ǔ惺芰^大，為便于施工，需將扳手把加長(zhǎng)，可加焊一根100cm長(zhǎng)，28的鋼筋，緊固時(shí)，由兩人踩加長(zhǎng)的鋼筋，直到踩不動(dòng)為止，再?gòu)?fù)核兩半抱箍接頭間隙是否小于等于3cm（設(shè)計(jì)要求）直到符合要求為止。4.5把兩根45a橫梁吊置于墩柱兩側(cè)牛腿上，用拉桿在兩端將兩者拉緊，防止其向兩側(cè)傾覆，其上安放木楔、分配梁和蓋梁底模。4.6搭設(shè)簡(jiǎn)易腳手架，供施工時(shí)工人上下。4.7用水準(zhǔn)儀測(cè)設(shè)蓋梁底模標(biāo)高，如低于設(shè)計(jì)值，用木楔相應(yīng)調(diào)整底模標(biāo)高。4.8在本施工方法首先使用時(shí)，為確保蓋梁混凝土澆注完成后其底模不下沉，即抱箍所受壓力達(dá)到其設(shè)計(jì)值，需進(jìn)行荷載預(yù)壓試驗(yàn)，可在墩柱根部進(jìn)行。由前面計(jì)算可知，底模以上荷載包括：a、蓋梁自重1076.4 kN；b、鋼模板自重90.6 kN ；c、施工荷載131.76 kN ；d、2×I36a橫梁自重14.376kN；e：I14分配梁自重：52.5kN；f：振搗沖擊荷載：210.816kN，合計(jì)：(