抱箍法在桥梁盖梁施工应用

抱箍法在桥梁盖梁施工应用
摘要抱箍支撑法应用广泛,节约材料、资金,施工速度快。

本文就计算、验算等进行阐述。

关键词抱箍支撑法;无支架施工
1抱箍法力学原理
是利用在墩柱上的适当部位安装抱箍并使之与墩柱夹紧产生的最大静摩擦力,来克服临时设施及盖梁的重量。

如图1所示。

1)抱箍法的关键是要确保抱箍与墩柱间有足够的摩擦力,以安全地传递荷载。

2)连接板上螺栓的排列。

抱箍上的连接螺栓,其预拉力必须能够保证抱箍与墩柱间的摩擦力能可靠地传递荷载。

因此,要有足够数量的螺栓来保证预拉力。

3)盖梁模板设计
(1)侧模与端模支撑。

侧模为特制大钢模,面模厚度为δ5mm,肋板高为10cm,在肋板外设2[14背带。

在侧模外侧采用间距0.8m的2[14b槽钢作竖带,竖带高2.0m;在竖带上下各设一条υ16的栓杆作拉杆,上下拉杆间间距1.8m,在竖带外设υ48的钢管斜撑,支撑在横梁上。

(2)底模支撑。

底模为特制大钢模,面模厚度为δ5mm,肋板高为10cm。

在底模下部采用12cm×12cm的方木作为横梁,间距0.2m,横梁长2.0m。

(3)纵梁。

采用10.4m长的工40c型钢作为纵梁。

两片纵梁之间采用υ16的栓杆连接;纵梁下为抱箍。

(4)抱箍。

采用两块半圆弧型钢板(板厚t=10mm)制成, M22的高强螺栓连接,抱箍高40cm,采用24根高强螺栓连接。

抱箍紧箍在墩柱上产生摩擦力提供上部结构的支承反力,是主要的支承受力结构。

2验算说明
1)计算原则
(1)在满足结构受力情况下考虑挠度变形控制;
(2)综合考虑结构的安全性;
(3)采取比较符合实际的力学模型;
(4)尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法。

2)对部分结构的不均布,不对称性采用较大的均布荷载。

3)本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。

以做安全储备。

3抱箍稳定性验算
3.1荷载计算
1)盖梁砼自重:G1=34.1m3×26kN/m3=886.6kN
2)模板自重:G2=50kN (估计值)
3)施工荷载:G3=15kN
4)倾倒混凝土产生的冲击荷载:G4=4Kpa×6.8×0.12×2=6.4kN
5)振捣混凝土产生的荷载:G5=2Kpa×6.8×0.12×2=3.2kN
工字钢横梁上的总荷载:GH=G1+G2+G3+G4+G5=886.6+50+15+6.4+2.3=961.2kN
qH=961.2/12=80KN m
由于采用两根工字钢横梁,则作用在单根工字钢横梁上的均布荷载GH’=80/2=40kN/m
力学模型,如图2所示。

3.2抱箍承载力计算
荷载计算。

每个盖梁按墩柱设两个抱箍体支承上部荷载,由上面的计算可知:
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
以最大值为抱箍体需承受的竖向压力N进行计算,该值即为抱箍体需产生的摩擦力。

3.3抱箍受力计算
1)螺栓数目计算
抱箍体需承受的竖向压力N=423.5kN
抱箍所受的竖向压力由M22的高强螺栓的抗剪力产生,查《路桥施工计算手册》第426页:
M22螺栓的允许抗剪力:
[NL]=Pμn/K
式中:P---高强螺栓的预拉力,取190kN;
μ---摩擦盖数,取0.3;
n---传力接触面数目,取1;
K---安全盖数,取1.7。

则:[NL]= 190×0.3×1/1.7=33.5kN
螺栓数目m计算:
m=N’/[NL]=423.5/33.5=12.6≈13个,取计算截面上的螺栓数目m=13个。

则每条高强螺栓提供的抗剪力:
P′=N/13=423.5/13=32.6KN≈[NL]=33.5kN
故能承担所要求的荷载。

2)螺栓轴向受拉计算
砼与钢之间的摩擦盖数取μ=0.3计算
抱箍产生的压力Pb= N/μ=423.5kN/0.3=1412kN由高强螺栓承担。

则:N’=Pb=1412kN
抱箍的压力由13条M22的高强螺栓的拉力产生。

即每条螺栓拉力为
N1=Pb/14=1412kN /13=108.7kN<[S]=190kN
σ=N”/A= N′(1-0.4m1/m)/A
式中:N′---轴心力
m1---所有螺栓数目,取:24个
A---高强螺栓截面积,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 故高强螺栓满足强度要求。

3.4抱箍体的应力计算:
1)抱箍壁为受拉产生拉应力
拉力P1=12N1=12×32.6=391.2(KN)
抱箍壁采用面板δ10mm的钢板,抱箍高度为0.4m。

则抱箍壁的纵向截面积:S1=0.01×0.4=0.004(m2)
σ=P1/S1=391.2×103/0.004106=97.8(MPa)<[σ]=140MPa
满足设计要求。

2)抱箍体剪应力
查《路桥施工计算手册》第177页:
A3钢材容许剪应力[τ]=85MPa,容许弯曲应力[σW]=145MPa
抱箍体所受剪应力τ=(1/2RA)/(2S1)
=(1/2×423.5)103/(2×0.004)106
=26.5MPa<[τ]=85MPa
抱箍体弯曲应力。

根据第四强度理论:
抱箍体所受弯曲应力σW=(σ2+3τ2)1/2=(97.82+3×26.52)1/2
=87.5MPa<[σW]=145MPa满足强度要求。

4模板稳定性验算
4.1力学模型
假定砼浇筑时的侧压力由拉杆和竖带承受,Pm为砼浇筑时的侧压力,T1、T2为拉杆承受的拉力,计算图式如图3所示。

4.2荷载计算
查《路桥施工计算手册》第173页:砼浇筑时的侧压力:Pm=Kγh
式中:K---外加剂影响系数,取1.0;
γ---砼容重,取26kN/m3;
h---有效压头高度。

砼浇筑速度v按0.3m/h,入模温度按20℃考虑。

则: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
砼振捣对模板产生的侧压力按2kPa考虑。

则:Pm=15.6+2=17.6kPa
盖梁长度每延米上产生的侧压力按最不利情况考虑(即砼浇筑至盖梁顶时): P=Pm×(H-h)+Pm×h/2=15.6×1+15.6×0.6/2=20.3kN
4.3拉杆拉力验算
拉杆(υ16圆钢)间距0.8m,0.8m范围砼浇筑时的侧压力由上、下两根拉杆承受。

则有:。