橋樑工程蓋樑抱箍法施工計算書

一、施工設計說明

（一）、工程簡介

高速公路××××有橋樑2座。墩柱為兩柱、三柱及四柱式結構，墩柱上方為蓋梁，如圖1所示。本圖尺寸為其中一種形式，該蓋梁設計砼43.4立方米，計算以該圖尺寸為依據，其他尺寸形式蓋梁施工以該計算結果相應調整。

（二）、設計依據

1、公路橋涵鋼結構及木結構設計規範（JTJ025-86）

2、路橋施工計算手冊

3、其他相關資料及本單位以往施工經驗。

二、蓋梁抱箍法結構設計

（一）、蓋梁模板底模支撐設計

在蓋梁底模下部採用間距1m工14型鋼作橫樑，橫樑長3.7m。橫樑底下設縱梁。

（二）、縱梁設計

在橫樑底部採用單層；兩排貝雷片（標準貝雷片規格：3000mm×1500mm，）連接形成縱梁，長18m，兩排貝雷梁位於墩柱兩側，中心間距140mm。貝雷片之間採用銷連接。縱、橫樑以及縱梁與聯接梁之間採用U型螺栓連接；縱梁下為抱箍。

（三）、抱箍設計

採用兩塊半圓弧型鋼板（板厚t=16mm）製成， M24的高強螺栓連接，抱箍高50cm，採用20根高強螺栓連接。抱箍緊箍在墩柱上產生摩擦力提供上部結構的支承反力，是主要的支承受力結構。為了提高墩柱與抱箍間的摩擦力，同時對墩柱砼面保護，在墩柱與抱箍之間設一層2～3mm厚的橡膠墊，縱梁與抱箍之間採用U型螺栓連接。

（四）、防護欄杆與工作平臺設計

(1) 欄杆採用φ50的鋼管搭設，在橫樑上每隔2米設一道1.2m高的鋼管立柱，豎向間隔0.5m設一道鋼管橫杆，鋼管之間採用扣件連接。立柱與橫樑的連接採用在橫樑上設0.2m高的支座。鋼管與支座之間採用銷連接。

(2) 工作平臺設在橫樑懸出端，在橫樑上鋪設5cm厚的木板，木板與橫樑之間採用鐵絲綁紮牢靠。

三、蓋梁抱箍法施工設計計算

（一）、設計檢算說明

1、設計計算原則

（1）在滿足結構受力情況下考慮撓度變形控制。

（2）綜合考慮結構的安全性。

（3）採取比較符合實際的力學模型。

（4）儘量採用已有的構件和已經使用過的支撐方法。

2、對部分結構的不均布，不對稱性採用較大的均布荷載。

3、本計算未扣除墩柱承擔的蓋梁砼重量。以做安全儲備。

4、抱箍加工完成實施前，必須先進行壓力試驗，變形滿足要求後方可使用。

（二）、橫樑計算

採用間距1m工14型鋼作橫樑，橫樑長3.7m。共設橫樑18根，總重G4約為11kN。

1、荷載計算

（1）蓋梁砼自重：G1=43.4m3×26kN/m3=1128kN

（2）模板自重：G2=81.3kN

（3）施工荷載與其它荷載：G3=21kN

橫樑上的總荷載：G=G1+G2+G3+G4 =1241.3kN

q1=1241.3/15.374=80.74kN/m

橫樑採用1m間距的工字鋼，則作用在單根橫樑上的荷載G’=80.74×1=80.74kN

作用在橫樑上的均布荷載為：

q2= =80.74/1.8=44.86/m

2、力學模型

如圖3所示。

3、橫樑抗彎與撓度驗算

橫樑的彈性模量E=2.1×105MPa;慣性矩I=712cm4;抗彎模量Wx=102cm3

為了簡化計算，忽略兩端0.2m懸挑部分的影響。最大彎矩：Mmax= =44.86×1.42/8=11kN·m

σ= Mmax/Wx=11×103/(102×10-6)

≈107.84MPa

滿足要求。

最大撓度：fmax= 5 q2lH 4/384×EI=5×44860×1.44/(384×2.1×1011×712×10-8)=0.0015m

滿足要求。

（三）、縱梁計算

縱梁採用單層2排貝雷片（標準貝雷片規格：3000cm×1500cm）連接形成縱梁，長18m。

1、荷載計算

（1）橫樑自重：G4=11kN

（2）貝雷梁自重：G5=270×12×9.8=31752N≈31.8KN

縱梁上的總荷載：

GZ=G1+G2+G3+G4+G5=1273.1kN

縱梁所承受的荷載假定為均布荷載，單排貝雷片所承受的均布荷載q3= GZ/2L=1273.1/（2×15.374）≈41.4kN/m

2、力學計算模型

建立力學模型如圖4所示。

3、結構力學計算

（1）計算支座反力Rc：

Rc=41.4×15.374/2=318.24KN

最大剪力Fs=Rc-3.132×41.4=188.58KN

（2）求最大彎矩：

根據疊加法求最大彎矩。

跨中最大彎矩Mmax1=9.112q3/8=429.5KN/m

梁端最大彎矩Mmax2=3.1322q3/2=203.1KN/m

疊加後得彎矩圖：

所以縱梁最大彎矩Mmax產生在支座處，Mmax= Mmax2=226.4KN.m，遠小於貝雷桁片的允許彎矩[M0]=975kN·m。

（3）求最大撓度：

貝雷片剛度參數彈性模量：E=2.1×105MPa，慣性矩：I=250500cm4。

易知縱梁最大撓度發生在跨中或者梁端。

縱梁端撓度fc1=qal3/(24EI)(6a2/l2+3a3/l3-1)=41400×3.132×9.113/(24×2.1×1011×250500×10-8)(6×3.1322/9.112+3×3.1323/9.113-1) ≈-0.001m

跨中撓度fc2=ql4/(384EI)(5-24a2/l2)= 41400×9.114/(384×2.1×1011×250500×10-8)(5-24×3.1322/9.112) ≈3.1×10-4m

所以最大撓度發生在縱梁跨中為fc1=-0.001m

fc1

（四）、抱箍計算

1、荷載計算

每個蓋梁按墩柱設兩個抱箍體支承上部荷載，由上面的計算可

知：

支座反力Rc= 318.24kN,每個抱箍承受的豎向荷載N=2Rc=636.48kN,該值即為抱箍體需產生的摩擦力。

2、抱箍受力計算

（1）螺栓數目計算

抱箍體需承受的豎向壓力N=636.48kN

抱箍所受的豎向壓力由M24的高強螺栓的抗剪力產生，查《路橋施工計算手冊》第426頁：

M24螺栓的允許承載力：

[NL]=Pμn/K

式中：P---高強螺栓的預拉力，取225kN;

μ---摩擦係數，取0.3；

n---傳力接觸面數目，取1；

K---安全係數，取1.7。

則：[NL]= 225×0.3×1/1.7=39.7kN

螺栓數目m計算：

m=N/[NL]=636.48/39.7=16.03≈16個，取計算截面上的螺栓數目m=20個。

則每條高強螺栓提供的抗剪力：

P′=N/14=636.48/20=31.82KN

故能承擔所要求的荷載。

（2）螺栓軸向受拉計算

砼與鋼之間設一層橡膠，按橡膠與鋼之間的摩擦係數取μ=0.3計算

抱箍產生的壓力Pb= N/μ=636.48kN/0.3=2121.6kN由高強螺栓承擔。

則：N1=Pb=2121.6kN

抱箍的壓力由20條M24的高強螺栓的拉力產生。即每條螺栓拉力為

N2=Pb/20=2121.6kN /20=106.08kN

σ=N1’/A= N2（1-0.4m1/m）/A

式中：N2---軸心力

m1---所有螺栓數目，取：20個

A---高強螺栓截面積，A=4.52cm2

σ=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=2121600×(1-0.4×20/10)/20×4.52×10-4

=46938kPa=46.938MPa＜[σ]=140MPa

故高強螺栓滿足強度要求。

（3）求螺栓需要的力矩M

1)由螺帽壓力產生的反力矩M1=u1N2×L1

u1=0.15鋼與鋼之間的摩擦係數

L1=0.015力臂

M1=0.15×106.08×0.015=0.239KN.m

2)M2為螺栓爬升角產生的反力矩,升角為10°

M2=μ1×N2cos10°×L2+N2sin10°×L2

[式中L2=0.011

(L2為力臂)]

=0.15×106.08×cos10°×0.011+106.08×sin10°×0.011

=0.375(KN·m)

M=M1+M2=0.239+0.375=0.614(KN·m)

所以要求螺栓的扭緊力矩M≥0.614(KN·m)

3、抱箍體的應力計算：

（1）、抱箍壁受拉產生拉應力

拉力P1=10N2=1060.8（KN）

抱箍壁採用面板δ16mm的鋼板，抱箍高度為0.5m。

則抱箍壁的縱向截面積：S1=0.016×0.5=0.008 (m2)

σ=P1/S1=1060800/0.008=132.6×106(Pa)=132.6(MPa)＜[σ]=158MPa

滿足要求。

（2）、抱箍體剪應力

τ=（1/2N）/（2S1）

=（1/2×636480）/（2×0.008）

=19.89×106(Pa)=19.89MPa

根據第四強度理論

σW=（σ2+3τ2）1/2=（132.62+3×19.892）1/2

=134.1MPa

滿足強度要求。

四、抱箍試驗

為了保證施工安全，檢驗抱箍的承載力是否能夠滿足蓋梁施工荷載要求，在蓋梁施工前要進行抱箍試驗。

（一）、試驗柱澆築

在橋樑墩柱施工前預先澆築試驗柱，試驗柱直徑與墩柱直徑相

同，南坑高架橋試驗柱直徑1.4m，高度2.5m，在試驗柱立模之前對地面進行壓實、硬化處理，模板要打磨乾淨，試驗柱內配筋與墩柱配筋相同，保護層厚度按設計6cm預留，採用C35砼澆築，澆築過程砼要振搗密實。澆築完畢後要及時對砼進行養護處理。

（二）、抱箍安裝

抱箍設計高度50cm，由直徑1.4m兩個半圓通過20根M24高強螺栓連接而成，抱箍體鋼板厚度16mm，設計最大承載力1340kN。抱箍具體構造圖8。

等試驗柱砼強度達到設計強度後方可進行抱箍試驗。試驗時將成對的抱箍安裝在試驗柱墩柱上，抱箍與墩柱砼之間加2-3mm橡膠墊塊，增大抱箍與墩柱砼之間的摩擦力，抱箍使用20根M24高強螺栓連接，螺栓的扭緊力矩達到抱箍計算所得的力矩值。

（三）、液壓油頂的選擇與安裝

由抱箍計算過程可知單個抱箍承受的荷載為636.48kN。試驗時加載量為蓋梁施工中受力最大（經計算蓋梁兩側墩柱上的抱箍承受壓

力最大）的抱箍的承載力的1.5倍，即為954.72kN。所以選擇兩臺50t(500kN)液壓千斤頂(有壓力顯示錶)。

將兩臺液壓千斤頂安裝在兩抱箍之間（如圖9所示），固定牢固，保證千斤頂垂直度。

（四）、承載力試驗

檢查確認抱箍螺栓扭緊和千斤頂安裝牢固後，兩臺液壓千斤頂同時慢慢加壓開始抱箍承載力試驗，加壓時時刻注意千斤頂壓力錶讀數，保證兩臺千斤頂壓力基本一致，不得偏壓。慢慢加載至500kN的壓力，加載過程中觀察抱箍與墩柱之間的相對滑動情況，以及抱箍的變形情況，若沒有上述兩種情況或者抱箍滑動和變形都很小，則抱箍承載力滿足蓋梁施工要求。反之，抱箍要重新設計，加大承載能力。保證蓋梁施工所需承載力要求，確保施工安全。【該文由湖北工程週轉材料一站式租賃服務商友情提供，歡迎湖北周邊在建工程項目交流盤扣腳手架、貝雷片、鋼支撐、鋼棧橋、拉森鋼板樁租賃信息及供應商信息】