抱箍法在橋梁蓋梁施工應(yīng)用

摘要抱箍支撐法應(yīng)用廣泛，節(jié)約材料、資金，施工速度快。本文就計(jì)算、驗(yàn)算等進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞抱箍支撐法;無支架施工

中圖分類號(hào)U4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2009)121-0028-02

1抱箍法力學(xué)原理

是利用在墩柱上的適當(dāng)部位安裝抱箍并使之與墩柱夾緊產(chǎn)生的最大靜摩擦力，來克服臨時(shí)設(shè)施及蓋梁的重量。如圖1所示。

1)抱箍法的關(guān)鍵是要確保抱箍與墩柱間有足夠的摩擦力，以安全地傳遞荷載。

2)連接板上螺栓的排列。抱箍上的連接螺栓，其預(yù)拉力必須能夠保證抱箍與墩柱間的摩擦力能可靠地傳遞荷載。因此，要有足夠數(shù)量的螺栓來保證預(yù)拉力。

3)蓋梁模板設(shè)計(jì)

(1)側(cè)模與端模支撐。側(cè)模為特制大鋼模，面模厚度為δ5mm，肋板高為10cm，在肋板外設(shè)2[14背帶。在側(cè)模外側(cè)采用間距0.8m的2[14b槽鋼作豎帶，豎帶高2.0m;在豎帶上下各設(shè)一條φ16的栓桿作拉桿，上下拉桿間間距1.8m，在豎帶外設(shè)φ48的鋼管斜撐，支撐在橫梁上。

(2)底模支撐。底模為特制大鋼模，面模厚度為δ5mm，肋板高為10cm。在底模下部采用12cm×12cm的方木作為橫梁，間距0.2m，橫梁長(zhǎng)2.0m。

(3)縱梁。采用10.4m長(zhǎng)的工40c型鋼作為縱梁。兩片縱梁之間采用φ16的栓桿連接;縱梁下為抱箍。

(4)抱箍。采用兩塊半圓弧型鋼板(板厚t=10mm)制成， M22的高強(qiáng)螺栓連接，抱箍高40cm，采用24根高強(qiáng)螺栓連接。抱箍緊箍在墩柱上產(chǎn)生摩擦力提供上部結(jié)構(gòu)的支承反力，是主要的支承受力結(jié)構(gòu)。

2驗(yàn)算說明

1)計(jì)算原則

(1)在滿足結(jié)構(gòu)受力情況下考慮撓度變形控制;

(2)綜合考慮結(jié)構(gòu)的安全性;

(3)采取比較符合實(shí)際的力學(xué)模型;

(4)盡量采用已有的構(gòu)件和已經(jīng)使用過的支撐方法。

2)對(duì)部分結(jié)構(gòu)的不均布，不對(duì)稱性采用較大的均布荷載。

3)本計(jì)算未扣除墩柱承擔(dān)的蓋梁砼重量。以做安全儲(chǔ)備。

3抱箍穩(wěn)定性驗(yàn)算

3.1荷載計(jì)算

1)蓋梁砼自重:G1=34.1m3×26kN/m3=886.6kN

2)模板自重:G2=50kN (估計(jì)值)

3)施工荷載:G3=15kN

4)傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載:G4=4Kpa×6.8×0.12×2=6.4kN

5)振搗混凝土產(chǎn)生的荷載:G5=2Kpa×6.8×0.12×2=3.2kN

工字鋼橫梁上的總荷載:GH=G1+G2+G3+G4+G5=886.6+50+15+6.4+2.3=961.2kN

qH=961.2/12=80KN m

由于采用兩根工字鋼橫梁，則作用在單根工字鋼橫梁上的均布荷載GH’=80/2=40kN/m

力學(xué)模型，如圖2所示。

3.2抱箍承載力計(jì)算

荷載計(jì)算。每個(gè)蓋梁按墩柱設(shè)兩個(gè)抱箍體支承上部荷載，由上面的計(jì)算可知:

支座反力RA=RB= qH’ ×12×(1+2×2.6/6.8) /2 = 40×12× (1+2×2.6/6.8) /2=423.5kN

以最大值為抱箍體需承受的豎向壓力N進(jìn)行計(jì)算，該值即為抱箍體需產(chǎn)生的摩擦力。

3.3抱箍受力計(jì)算

1)螺栓數(shù)目計(jì)算

抱箍體需承受的豎向壓力N=423.5kN

抱箍所受的豎向壓力由M22的高強(qiáng)螺栓的抗剪力產(chǎn)生，查《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》第426頁:

M22螺栓的允許抗剪力:

[NL]=Pμn/K

式中:P---高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力，取190kN;

μ---摩擦蓋數(shù)，取0.3;

n---傳力接觸面數(shù)目，取1;

K---安全蓋數(shù)，取1.7。

則:[NL]= 190×0.3×1/1.7=33.5kN

螺栓數(shù)目m計(jì)算:

m=N’/[NL]=423.5/33.5=12.6≈13個(gè)，取計(jì)算截面上的螺栓數(shù)目m=13個(gè)。

則每條高強(qiáng)螺栓提供的抗剪力:

P′=N/13=423.5/13=32.6KN≈[NL]=33.5kN

故能承擔(dān)所要求的荷載。

2)螺栓軸向受拉計(jì)算

砼與鋼之間的摩擦蓋數(shù)取μ=0.3計(jì)算

抱箍產(chǎn)生的壓力Pb= N/μ=423.5kN/0.3=1412kN由高強(qiáng)螺栓承擔(dān)。 則:N’=Pb=1412kN

抱箍的壓力由13條M22的高強(qiáng)螺栓的拉力產(chǎn)生。即每條螺栓拉力為

N1=Pb/14=1412kN /13=108.7kN<[S]=190kN

σ=N”/A= N′(1-0.4m1/m)/A

式中:N′---軸心力

m1---所有螺栓數(shù)目，取:24個(gè)

A---高強(qiáng)螺栓截面積，A=3.80cm2

σ=N”/A= Pb(1-0.4m1/m)/A=1415×103×(1-0.4×13/24)/24×3.8×102=122MPa<[σ]=140MPa

故高強(qiáng)螺栓滿足強(qiáng)度要求。

3.4抱箍體的應(yīng)力計(jì)算:

1)抱箍壁為受拉產(chǎn)生拉應(yīng)力

拉力P1=12N1=12×32.6=391.2(KN)

抱箍壁采用面板δ10mm的鋼板，抱箍高度為0.4m。

則抱箍壁的縱向截面積:S1=0.01×0.4=0.004(m2)

σ=P1/S1=391.2×103/0.004106=97.8(MPa)<[σ]=140MPa

滿足設(shè)計(jì)要求。

2)抱箍體剪應(yīng)力

查《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》第177頁:

A3鋼材容許剪應(yīng)力[τ]=85MPa，容許彎曲應(yīng)力[σW]=145MPa

抱箍體所受剪應(yīng)力τ=(1/2RA)/(2S1)

=(1/2×423.5)103/(2×0.004)106

=26.5MPa<[τ]=85MPa

抱箍體彎曲應(yīng)力。根據(jù)第四強(qiáng)度理論:

抱箍體所受彎曲應(yīng)力σW=(σ2+3τ2)1/2=(97.82+3×26.52)1/2

=87.5MPa<[σW]=145MPa滿足強(qiáng)度要求。

4模板穩(wěn)定性驗(yàn)算

4.1力學(xué)模型

假定砼澆筑時(shí)的側(cè)壓力由拉桿和豎帶承受，Pm為砼澆筑時(shí)的側(cè)壓力，T1、T2為拉桿承受的拉力，計(jì)算圖式如圖3所示。

4.2荷載計(jì)算

查《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》第173頁:砼澆筑時(shí)的側(cè)壓力:Pm=Kγh

式中:K---外加劑影響系數(shù)，取1.0;

γ---砼容重，取26kN/m3;

h---有效壓頭高度。

砼澆筑速度v按0.3m/h，入模溫度按20℃考慮。

則:v/T=0.3/20=0.015<0.035

h=0.22+24.9v/T=0.22+24.9×0.015=0.6m

Pm= Kγh=1.0×26×0.6=15.6kPa

砼振搗對(duì)模板產(chǎn)生的側(cè)壓力按2kPa考慮。

則:Pm=15.6+2=17.6kPa

蓋梁長(zhǎng)度每延米上產(chǎn)生的側(cè)壓力按最不利情況考慮(即砼澆筑至蓋梁頂時(shí)): P=Pm×(H-h)+Pm×h/2=15.6×1+15.6×0.6/2=20.3kN

4.3拉桿拉力驗(yàn)算

拉桿(φ16圓鋼)間距0.8m，0.8m范圍砼澆筑時(shí)的側(cè)壓力由上、下兩根拉桿承受。則有:

σ=(T1+T2)/A=0.8P/2πr2

=0.8×20.3/2π×0.0082

=40406kPa=40.4MPa<[σ]=160MPa(滿足要求)

4.4豎帶抗彎與撓度計(jì)算

設(shè)豎帶兩端的拉桿為豎帶支點(diǎn)，豎帶為簡(jiǎn)支梁，梁長(zhǎng)lO=1.8m，砼側(cè)壓力按均布荷載q0考慮。

豎帶[12.6槽鋼的彈性模量E=2.1×105MPa;慣性矩Ix=388.5cm4;抗彎模量Wx=61.7cm3

q0=20.3×0.8=16.2kN/m

最大彎矩:Mmax= q0l02/8=16.2×1.82/8=6.6kN·m

σ= Mmax/2Wx=6.6×106/(2×61.7×103)

=53.5MPa<[σW]=160MPa(滿足要求)

撓度:fmax= 5q0l04/384×2×EIx=5×16.2×1.84/(384×2×2.1×108×388.5×10-8)=0.00135m

[f]=l0/400=1.8/400=0.0045m fmax< [f]，豎帶撓度滿足要求。

5縱梁穩(wěn)定性驗(yàn)算

5.1荷載計(jì)算

由前面計(jì)算知:工字鋼縱梁上的總荷載:GH= =961.2kN

qH=961.2/12=80KN/m

由于采用兩根I40c工字鋼縱梁，則作用在單根工字鋼縱梁上的均布荷載GH’=80.1/2=40kN/m

力學(xué)模型，如圖2所示。

5.2縱梁抗彎與撓度驗(yàn)算

I40c工字鋼縱梁的彈性模量E=2.1×105MPa;慣性矩I=23847cm4;抗彎模量Wx=1192.4cm3，

最大彎矩:Mmax= qH’lH 2/24=40×6.82/8=231.2kN·m

σ= Mmax/Wx=231.2×106/(1192.4×103)

193.8MPa<1.3[σw]=208MPa(滿足要求)

最大撓度:fmax=qH’lH 2×(5-24×2.62/6.82)/384×EI

=40×6.84×(5-24×2.62/6.82)/(384×2.1×108×23847×10-8)

=0.0066m

[f]=l0/400=6.8/400=0.017m

fmax <[f] ，縱梁撓度滿足要求。

通過以上蓋列驗(yàn)算證明:蓋梁施工采用的模板及抱箍全部符合要求，施工是安全可靠的。施工方案可行。

參考文獻(xiàn)

[1]交通部第一公路工程總公司主編.公路施工手冊(cè)(橋涵)[S].北京人民交通出版社，1999.

[2]周水興，何兆益，鄒毅松 主編.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[S].人民交通出版社出版，2001.