抱箍的应力与变形分析
抱箍在桥梁施工中的应用
抱箍在桥梁施工中的应用简述抱箍在桥梁盖梁施工中的应用方法及原理,概括抱箍在应用时要进行的力学计算,为今后类似施工提供计算参考依据。
抱箍盖梁摩擦力应用计算抱箍应用原理抱箍施工原理是通过在墩柱适当部位安装抱箍并通过螺栓使之与墩柱夹紧,利用抱箍与墩柱之间的竖向摩擦力,支撑抱箍上的盖梁及临时施工设施。
抱箍施工关键是保证抱箍与墩柱之间有足够的摩擦力,使抱箍在荷载作用下安全传递荷载,不至沿墩柱向下滑动。
抱箍结构形式抱箍的结构形式主要涉及箍身结构形式和连接板上螺栓排列方式。
箍身结构形式为保证抱箍工作时能够提供足够摩擦力,抱箍与墩身必须紧密相贴。
墩柱在施工时很难保证是正圆,且不同高度墩身不圆度也是不同的,因此为了适应不同截面墩身,抱箍箍身一方面采用不设环间加劲的柔性箍身,另一方面,可在箍身内侧贴一柔性橡胶垫,这样箍身是柔性的,在外部螺栓作用下可与墩柱墩身紧密相贴。
连接板上螺栓排列方式箍身与墩身之间静摩擦力为正压力在墩身方向投影与摩擦力系数的乘积,因此只有在正压力方向与墩身方向垂直时才能达到最大静摩擦力。
因此螺栓排列方向应保证水平。
为了保证抱箍与墩身之间能有足够的摩擦力,需提供足够的正压力,即保证一定的螺栓数量。
如果单从连接板与箍身受力考虑,连接板上螺栓最好竖向排成一排,但这必然造成抱箍自身高度增大,减小抱箍能应用的高度范围,且增大抱箍自重,减小能承受的极限荷载。
因此,一般采用足够厚度的连接板并设置必要的加劲板,将连接板上的螺栓在竖向布置成2~3排。
这也保证了技术上的可行性。
抱箍受力计算抱箍在受力时一般不考虑变形,只进行应力计算,确定需要的螺栓个数或者能承受的最大荷载。
螺栓个数计算抱箍与墩柱间最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数乘积,即F=f×N。
式中F——抱箍与墩柱间最大静摩擦力;f——抱箍与墩柱间静摩擦系数;N——抱箍与墩柱间正压力。
而正压力N是由螺栓的预紧力产生的,根据“抱箍”的结构形式,假定每排螺栓个数为n,连接板上螺栓分布两排,则螺栓总数为4n,若每个螺栓预紧力为F1,则“抱箍”与墩柱间的总正压力N=4×n×F1。
抱箍设计说明
(K-------安全系数)
㈡抱箍
1、受力分析
⑴抱箍承受的压力
F= 2Ra+ Ra `=2*495KN+221 KN=1211 KN
⑵高强螺栓拧紧时产生的拉力
N=561 KN*18=10098
⑶抱箍产生的摩擦力
F=N*f=10098*0.3=3029 KN
(f----摩擦系数取0.3)
⑷摩擦力的安全系数
K=3029 KN/1211 KN=2.50
2、抱箍正应力与剪应力检算
⑴正应力检算
σ=N/A=1211KN/0.3/(1.0*0.014)=288 Mpa
K=[σ]/σ=340Mpa /288 Mpa =1.20
⑵剪应力检算
τ=F/A=1211 KN/(1.0*0.014)=86.5 Mpa
K=[τ]/τ=170Mpa/86.5 Mpa=1.96
3、抱箍连接螺栓
⑴正应力检算
σ=P/n[p]=1211KN/0.3/(18*583)=384 Mpa
K=[σ]/σ=1039 Mpa /384 Mpa =2.70
⑵剪应力检算
τ=F/A=1211 KN/(18*561)=120 Mpa
K=[τ]/τ=777Mpa/120 Mpa=6.48
⑴正应力检算
Wz=Mmax/[σ]=444KN.m/340Mpa=1306cm3
I56abWz=2447cm3
K=2447cm3/1306cm3=1.88
(K-------安全系数)
⑵剪应力检算
Az=Q max/[τ]=281KN/127.5 Mpa=22.04 cm2
I56ab Az=146.45cm2
钢抱箍受力计算2013.11.5
钢抱箍受力计算一、钢抱箍的力学原理: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。
二、箍身的结构形式:钢抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴,这是个基本要求。
由于墩柱截面不可能绝对圆,各墩柱的不圆度是不同的,即使同一墩柱的不同截面其不圆度也千差万别。
因此,为适应各种不圆度的墩身,抱箍的箍身宜采用不设环向加劲的柔性箍身,即用不设加筋板的钢板作箍身。
这样,在施加预拉力时,由于箍身是柔性的,容易与墩柱密贴。
三、钢抱箍的受力计算:本工程最大盖梁长25米,宽2.2米,高1.2米。
盖梁重量为Q1=95*2.5=237.5T模板、钢抱箍等临时设施重量Q2=19T则每个钢抱箍的荷载Q=(Q1+Q2)/5=(237.5+20)/5=51.3T钢抱箍与墩柱间的最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数的乘积,即F=f×N式中F-抱箍与墩柱间的最大静摩擦力;N-抱箍与墩柱间的正压力;f-抱箍与墩柱间的静摩擦系数(此处取f=0.4)。
抱箍与墩柱间的正压力N与高强螺栓的预紧力是一对平衡力,每个M30高强螺栓的预紧力为[F]=As×[σ]=[σ]πd2/4=3*3.14*3*3/4=21.2T[σ]—钢材允许应力。
对于M30高强螺栓,[σ]=3T/cm2。
每个钢抱箍配有n=12个高强螺栓,所以抱箍与墩柱间的正压力N为N=n[F]=12*21.2=254.4T所以每个纲抱箍与墩柱间的最大静摩擦力为F=f×N=0.4*254.4=101.76T>>Q=51.3T(满足要求)北京东风世景模板有限公司。
抱箍计算书
盖梁施工抱箍受力计算书一、抱箍结构设计抱箍具体尺寸见抱箍设计图,主要包括钢带与外伸牛腿的焊接设计两方面的内容,其中牛腿为小型构件,一般不作变形计算,只作应力计算。
二、受力计算1、 施工荷载 1)、盖梁混凝土和钢筋笼(35.2方,平均密度2.5吨/3m )自重为:2.5×35.2=88(吨)2)、钢模(每平方米100kg )自重为:0.1×[2×15.84×0.81+2×(15.84+10.6)×0.69÷2+2×0.81×1.6+2×2.75×0.81+10.6×1.6]=6.791(吨)3)、侧模加劲型槽钢(采用10型槽钢,理论线密度为10kg/m ,共20根,每根长2m )自重为:2×20×0.01=0.4(吨)4)、脚手架钢管(采用50钢管,线密度为37kg/m ,模板底部10根,每根长4m ;模板两侧护栏20根,每根长1.5m ;模板两侧扶手4根,每根长18m )自重为: (10×4+20×1.5+4×18)×0.037=5.254(吨)5)、支垫槽钢(采用10型槽钢,理论线密度10kg/m ,共24根,每根长2m )自重为: 0.01×2×24=0.48(吨)6)、工字钢(采用36B 型工字钢,理论线密度为65.6kg/m ,共4根,每根长18m )自重为: 4×18×0.0656=4.723(吨)7)、工字钢拉杆(每根直径18mm ,共5根,每根长1.5m )自重为:5×1.5×0.00617×231810-⨯=0.015(吨)8)、连接工字钢的钢板(共8块,每块重79kg)自重为:8×0.079=0.632(吨)9)、钢模两翼护衬(单侧护衬重150kg)自重为:2×0.15=0.3(吨)10)、施工活荷载:10人+混凝土动载+振捣力=10×0.1+0.5×1.2+0.3=1.9(吨)11)、总的施工荷载为:88+6.791+0.4+5.254+0.48+4.723+0.015+0.632+0.3+1.9=108.495(吨)12)、考虑安全系数为1.2,则施工总荷载为:108.495×1.2=130.194(吨)13)、单个牛腿受力:130.194÷4=33(吨)2、计算钢带对砼的压应力σ可由下式计算求得:钢带对立柱的压应力1μσBπD=KG1其中:μ—摩阻系数,取0.35B—钢带宽度,B=600mmD—立柱直径,D=1800mmK—荷载安全系数,取1.2G—作用在单个抱箍上的荷载,G=660kNσ=KG/(μBπD)=1.2×660×1000/(0.35×300×3.14×1200)=2.002Mpa<[]cσ则:1=16.8Mpa,满足要求。
抱箍设计说明范文
抱箍设计说明范文抱箍设计是一种用于加固、支撑和保护结构的钢制构件。
它由一个环形或带状的钢制弯件组成,通常安装在柱子、梁或其他构造物的周围,以提供结构的增强和稳定性。
抱箍设计的目的是使支撑结构更加坚固、稳定和耐用。
它们的安装和使用可以减少结构的变形、扭曲和破裂。
抱箍还可以增加结构的承重能力和抗震能力,从而提高其结构的安全性和稳定性。
在抱箍设计过程中,需要进行详细的结构分析和计算。
这包括测量结构的尺寸、重量、形状和材料等因素。
这些数据将用于确定抱箍的尺寸、形状、数量和安装位置。
在选择抱箍材料时,首先要考虑结构的需求和要求。
常用的抱箍材料包括钢材、铝合金、铸铁等。
这些材料具有较高的强度和耐久性,适用于不同类型和规模的结构。
在安装抱箍时,需要确保其正确安装和固定。
安装过程中应仔细测量和确定抱箍的位置和角度,并使用适当的工具和设备进行安装。
抱箍应紧密包裹在结构周围,确保其固定和紧密贴合。
抱箍设计应考虑以下几个关键因素:1.结构类型和用途:不同类型的结构,如柱子、梁、桥梁等,其抱箍设计需求不同。
柱子需要更多的抱箍来增强其承载能力,而梁和桥梁可能需要更长的抱箍来覆盖整个结构。
2.荷载和应力分析:抱箍的设计应能够承受结构所承受的荷载和应力。
这包括结构的自重、外部荷载、地震力等因素。
通过在设计中考虑这些因素,可以确保抱箍的强度和稳定性。
3.材料选择:选择适当的抱箍材料是设计过程中的关键步骤。
抱箍材料应具有足够的强度、韧性和耐候性来承受荷载和环境条件。
4.安装和固定:正确的安装和固定抱箍对于其功能的实现至关重要。
抱箍应固定牢固,并正确安装在结构上,以确保其效果和稳定性。
总结起来,抱箍设计是结构工程中的重要环节,其目的是提供结构的增强和稳定性。
通过详细的结构分析和计算,合理选择材料和正确安装抱箍,可以提高结构的承重能力和抗震能力,确保结构的安全性和稳定性。
抱箍受力计算范文
抱箍受力计算范文抱箍受力计算是指对于圆柱体表面的环形构件(也称为抱箍)进行受力分析和计算。
抱箍通常用于增强圆柱体的强度和稳定性,以减少其在压力、拉力和扭矩等作用下的变形和破坏。
以下将详细介绍抱箍受力计算的基本原理、方法和步骤。
首先,抱箍受力计算需要明确圆柱体的几何参数和材料力学性能,包括圆柱体的直径、壁厚和材料的弹性模量、屈服强度等。
这些参数是进行抱箍受力计算的基础。
其次,抱箍受力计算通常需要考虑以下几种受力情况:1.环向压力:当圆柱体内部存在压力时,抱箍受到的主要受力是环向压力。
环向压力会导致抱箍产生压应力,因此需要对抱箍的环向应力进行计算。
环向应力可以通过应力平衡方程计算得到。
2.环向拉力:当圆柱体需要抵抗外部拉力时,抱箍会受到环向拉力。
环向拉力会导致抱箍产生拉应力,需要对抱箍的环向应力进行计算。
环向应力同样可以通过应力平衡方程计算得到。
3.扭矩:当圆柱体受到扭矩作用时,抱箍会受到扭转力矩。
扭矩会导致抱箍产生切向应力,需要对抱箍的切向应力进行计算。
切向应力可以通过应力平衡方程计算得到。
在进行抱箍受力计算时,一般采用弹性力学理论来分析,其中最常用的方法是应力应变关系和变形力学理论。
应力应变关系是指材料受力后产生应变的关系,可以根据材料的性质和受力情况选择适当的应力应变关系方程。
常用的应力应变关系方程包括胡克定律和材料强度理论等。
变形力学理论是通过对构件的变形进行分析来计算受力的方法。
在进行抱箍受力计算时,一般需要先假设抱箍的受力状态,然后根据变形力学理论计算受力和变形。
在实际应用中,为了更准确地计算抱箍的受力,通常需要进行有限元分析。
有限元分析是一种通过将结构分割成有限数量的小单元,然后针对每个小单元进行力学计算的方法。
通过有限元分析可以更精确地计算抱箍的受力和变形,以评估其强度和稳定性。
综上所述,抱箍受力计算是一个复杂的问题,需要综合考虑材料性质、受力情况和力学理论等方面的因素。
在实际应用中,可以根据具体情况选择适当的计算方法和工具来进行抱箍受力计算,以确保其强度和稳定性。
抱箍的应力与变形分析
响。 关键词 : 数值 模 拟 P t n 应力 ar a 力 学 仿 真
型如 下 :
1抱 箍体 系的力 学计算
11 工 程简介 .
图 1 3 主 梁 力 学 模 型 —
因 设计 采 用两 根工 字钢 主梁 , 每根 工 字钢承 受如 则 下 线荷 载 :
施 加 约 束 和 荷 载 方法 的正 确 性 。
1 7 .K 58 N 3
13 主 梁验 算 . 本设计主梁采用 10 工字钢, 1 - W x l 5 c , 5a 长 5 m, = 8 9 m。 4 于 以 上 基 础 研 究 抱 箍 的各 个 主 要 尺 寸 的 改 变 对 抱 箍 承 载 能 力 的 影 I= 6 7 c I = 1 MP , 】 L4 0 2 mm 受 力 模 x 4 4 2 m , o】 2 5 a 【 = /O = 3 T
= —
②最不利截面最大挠度 :
f =
3 4 8
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双 柱式桥 墩 抱箍结 构示 意图如 上。 12 设计 荷载1 . 2 1
( 接 第 1 7页 ) 上 4
老.1X4 O(2 器 X0 1 … 4 9 0 47 5 。 2X 62 -×. X 3) ‘
5 结 束语 为掌 握路 堤在 施工 期 间的 变形动 态 , 必须 进行 路堤 稳
43 工作 基点 的编号 。工作基 点标 号 以 J O 0 . D 1 1其 中 定和 沉 降 的动态观 测 , 方面 保证 路堤在 施 工 中的安 全和 一 稳 定 , 一 方面 能 正确 预 测工 后 沉 降 , 另 使沉 降 控 制在 允许 44 观测精 度。沉降观 测外业测量读 数至 01毫米 , 范 围之 内 , 少高填 方路堤 的病 害带来 的负面影 响。 . . 计 减 算高差取位 至 01毫米 , 降量精确 到 1毫米。位移观测 的 . 沉 参考文献 : 控 制标 准为边 桩水平位 移小于 5毫米 / ,竖 向位移 小 于 天 【】公路与桥涵工程常用施工技术手册》路桥 一局 著. 民交通 1《 . 人 1 O毫米 / , 天 路基 中心沉 降板 沉 降量小 于 1 0毫米 / 天。 出版 社 .
抱箍受力计算范文
抱箍受力计算范文抱箍是一种常用于管道、容器等密封环境中的连接件。
它的作用是通过外部力的作用,使得连接的部件保持紧密连接,确保密封性能。
在设计抱箍时,需要进行受力计算,以确定其承受外部力的能力。
下面将对抱箍的受力计算进行详细介绍。
一、抱箍的受力形式抱箍受力主要有以下几种形式:1.轴向受力:指抱箍在承受轴向力的作用下,由于受力面积的因素,抱箍内外直径的轴向压应力和周向剪应力不均匀,满足斯泰芬方程。
2.周向受力:指抱箍在承受来自容器内部介质压力或外部载荷的周向力作用下,产生的周向张应力。
3.挤压力:指抱箍受到外部力的挤压作用,产生内外压应力。
二、轴向受力计算抱箍的轴向受力计算需要考虑到半径的不同位置处的应力分布。
斯泰芬方程是解决这种轴向应力分布问题的经典方程,具体表达式如下:σ = pd/2t - p(a-b)/(a+b) + Eln(a/b)/(a-b)其中,σ为轴向应力,p为介质压力,d为抱箍内径的内半径,t为抱箍厚度,a为抱箍外径的内半径,b为抱箍内径的外半径,E为杨氏模量。
三、周向受力计算抱箍在承受周向受力时,其主要应力分布是由于内外直径的不均匀变形所产生的。
周向应力的计算公式为:σ = (pd)/2t其中,σ为周向应力,p为介质压力,d为抱箍内径的内半径,t为抱箍厚度。
四、挤压力计算抱箍承受挤压力的情况下,其应力分布较为复杂。
一般情况下,可以通过有限元分析方法来进行挤压力的计算。
五、抱箍的强度计算抱箍的强度计算要求其受力状态下的应力不超过抱箍材料的屈服强度,以确保其能够承受外部力的作用。
抱箍的强度计算可以采用矩形法进行,具体步骤如下:1.确定抱箍的几何尺寸,即内径、外径和厚度。
2.计算抱箍在轴向、周向和挤压受力情况下的应力。
3.根据应力计算抱箍的最大轴向、周向和挤压力。
4.将最大轴向、周向和挤压力进行叠加,得到抱箍的受力总和。
5.将受力总和与抱箍材料的屈服强度进行比较,如果受力总和小于屈服强度,说明抱箍的强度足够。
盖梁抱箍的设计及检算
盖梁抱箍的设计及检算抱箍设计抱箍受力验算1 工程概况盖梁长11.6m,高1.5m,宽1.6m。
由于现场地形、地质情况的限制,其盖梁施工采用抱箍法施工最为合理。
2 抱箍计算盖梁抱箍图如下:抱箍平面图说明:1.图中尺寸除注明外均以毫米计。
2.钢抱箍制作直径必须准确,使其周长略小于墩身周长。
在内面垫约 5毫米橡胶,用螺栓将两片钢抱箍抱死于墩身上,每个螺栓上扭紧力矩不小于79kg.m ,在其上搭设横梁,铺设底模。
5.1 抱箍基本参数的确定: 2.1.1 计算模型的建立:T2本图尺寸均以厘米计。
抱箍体所承受的压力N1、N2为纵梁及其以上所有荷载产生的和力,用抱箍体支承上部荷载,抱箍桶壁与墩柱之间产生的摩擦力f 抵抗压力N1、N2,由f=μN f 知,f 由作用在抱箍桶上的垂直压力产生,采用抱箍桶之间的高强螺栓的拉力T1、T2对抱箍桶施工压力。
2.1.2 荷载计算:由以上计算可知: 支座反力R A =643kNR B =283×2=566kN以最大值643KN 为抱箍体需承受的竖向压力N 进行计算。
2.1.3 力学计算:2.1.3.1计算拉力T1,砼与钢之间设一层橡胶,摩擦系数按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.25,由f=μN f ,垂直压力:kN fN f 257225.0643===μ121214''T T T T T N f =+++= kN N T f f 643425724=== 2.1.3.2 M25高强螺栓的允许承载力:[N L ]=P ·μ·n/K=250×0.3×1/1.7=44.1kN2.1.3.3 抱箍螺栓数目的确定m=T f /[N l ]=643/44.1=14个2.1.3.4 抱箍高度抱箍高h=0.5m 。
12个高强螺栓。
2.2 螺栓轴向受拉计算砼与钢之间设一层橡胶,按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.25计算抱箍产生的压力P b = N/μ=643kN/0.25=2572kN 由高强螺栓承担。
抱箍应力计算
抱箍应力计算抱箍通过与墩柱之间的静摩擦力来承受上部结构的重量,而静摩擦力的产生只与抱箍与墩柱接触面的摩擦系数,抱箍体给墩柱面的压力两个因素有关系,和接触面的面积无关。
由于摩擦因数只与接触面的材质有关,抱箍体给墩柱面的压力由螺栓的预紧力来传导,所以关键是对螺栓进行受力计算,以及对抱箍体钢板的应力破坏进行验算。
一、抱箍承载力计算(向阳所中桥)1、荷载组成①混凝土荷载:C40混凝土23.17m3,G1=23.17m3*2.4T*9.8N/Kg=545KN②钢筋荷载:3538.5Kg*9.8N/Kg=34.7KN③模板荷载:110Kg/m2*53m2*9.8N/Kg=57.134KN④H型钢荷载:73.8Kg/m*14m*9.8N/Kg*2=20.25KN⑤其他荷载按20KN考虑。
总荷载:=545+34.7+57.134+20.25+20=677KN 抱箍需产生的摩擦力677KN/3=226KN二、M30高强螺栓允许承载力M30高强螺栓预拉力:325KN-390KN,取325KN摩擦系数取0.3(路桥施工计算手册427)传力接触面数取1安全系数取1.5每条螺栓理论抗剪力为:325*0.3*1/1.5=65KN.实际承受抗剪力:226/12=18.8KN<65KN符合要求。
螺栓轴向受拉:226/0.3=753KN753/12=62.75KN<325KN符合要求三、抱箍体应力计算抱箍受拉产生拉应力:226/0.3=753KN抱箍壁的纵向截面积:16mm*40cm=0.0064m2753KN/0.0064/1000=117.65MP<140MP(钢材容许拉应力路桥施工计算手册177)抱箍剪应力:(1/2*226)/(2*0.0064m2)/1000=8.8MP<85MP。
盖梁施工抱箍受力计算书
目录一、抱箍结构设计 (2)二、应力计算 (2)1、施工荷载 (2)2、计算钢带对混凝土的应力 (3)3、钢带内应力为σ2的受力布置图 (3)4、牛腿螺栓受力情况 (4)5、工字钢受力计算 (5)6、工字钢应力计算: (6)一、抱箍结构设计根据第二阶段施工设计图(第三册、第四册(第二分册)),我标头沟特大桥、南沟大桥、AK1+718匝道桥采用抱箍法施工盖梁,其中墩柱尺寸为180cm、160cm、140cm等,则现场抱箍加工尺寸为高50cm,直径为180cm、160cm、140cm,抱箍钢带厚度10mm,为考虑最不利因素,只对180cm的抱箍进行计算一般变形计算,即应力计算。
二、应力计算1、施工荷载1)盖梁设计混凝土方量为44。
90m3,钢筋骨架为7。
566T,自重为(考虑钢筋混凝土的平均密度为2。
5T/m3),则所得自重为44。
90*2。
5=112。
25T;2)钢模自重:根据模板设计图,模板每平方米按照100㎏计算,则所得自重为26。
4*0。
1=2.64T;3)工字钢采用45b,其理论单位中为87.485㎏/m,共用2根,每根长12m,则所得自重为87.485*12*2=2。
1T;4)施工荷载:按照混凝土施工工序人员最多需要作业人员10人计算,则所得自重为10人+混凝土动载+振捣力=10*0。
1+0.5*1.2+0.3=1.9T;5)盖梁混凝土施工总荷载为:112.5+2.64+2。
1+1。
9=118.59T;为考虑施工安全系数1.2,则计算施工荷载为118。
59*1.2=143T,根据施工荷载及现场施工布置,抱箍受力考虑为均布荷载,则单个抱箍受力为143/2=71.5T。
2、计算钢带对混凝土的应力1)钢带对墩柱的压应力σ1可由下式计算μσ1BπD=KG其中:μ—-摩阻系数,取0。
35;B——钢带宽度,B=500mm;D-—立柱直径,D=1800mm;K——荷载安全系数,取1.2;G——作用在单个抱箍上的荷载,G=715KN.根据以上公式所得:σ1= KG/(μBπD)=1.2*715*1000/(0.35*500*3。
抱箍实验报告
抱箍试验报告北江特大桥二广高速公路三合同段共有80个盖梁,采用双抱箍法施工。
以43#墩盖梁作计算,盖梁截面尺寸为1538cm×230cm×295cm,盖梁砼自重180t。
混凝土强度等级为C30。
在施工中,抱箍采用1.2cm厚钢板制作,高40cm,每个抱箍由两个半圆形钢箍组成。
抱箍与柱子接触面略微粗糙,用以增加抱箍与墩柱之间的摩擦力。
由于盖梁的全部施工荷载均由抱箍承受,所以抱箍与墩柱摩擦力是否能承受计算荷载。
采用了在39#墩1# 柱作了单抱箍承受荷载试验。
试验方法:先将一个抱箍安放在39# 墩1# 柱距系梁顶面约15cm处,每个抱箍的2个半圆钢箍之间用16个¢24高强螺栓连接牢固,拧螺栓时采用扭力扳手两边对称拧紧。
现场试验高强螺栓扭力达到350N.m时没有破坏,经过计算施加在每个高强螺栓上的力控制在:150N.m~350N.m之间,然后安装上抱箍,用同样的方法拧紧螺栓。
在上抱箍与下抱箍之间放置150t液压千斤顶各一台,千斤顶与油泵连接好后,利用盖梁的自重和千斤顶检验报告算出油压表的读数,同时打开两台油泵进油阀,使千斤顶向抱箍施加荷载。
承受荷载34.15t时两边油压表读数应为12.09和11.06,在试验过程中油压表读数为12.09和11.0时抱箍没有发生移动和破坏。
满足施工要求。
附:千斤顶检验报告和计算压力表读数。
监理工程师:现场负责人:云南路桥股份有限公司油压表与千斤顶计算:注:式中F为荷载值(MN)P为压力表读书值(MPa)一、抱箍结构受力计算:荷载计算:1)、盖梁砼自重:G0=(81.07-3.14×0.8²×2.95×2)×26=1799.55KN2)、模板自重:G1=90KN3)、施工人群机具荷载:G2=2×15.38×2.3=70.75KN4)、倾倒砼及振捣砼产生荷载:G3=4×15.38×2.3=141.5KN荷载合计:G=G0+G1+G2+G3=2101.8KN每根柱子上1个抱箍一侧所承受力F=262.7KN;考虑在施工中不可预见性问题,提高安全系数为 1.3。
抱箍结构计算范文
抱箍结构计算范文抱箍结构,也称作环形耐压结构、环形梁结构,是一种常用于加固长期受压构件的一种结构形式。
抱箍通常用于增加构件的抗弯刚度和承载力,应用于混凝土圆柱、钢筋混凝土梁、钢筋混凝土柱等工程结构中。
下面将详细介绍抱箍结构的计算方法。
1.抱箍结构的基本原理和应力分析抱箍是将一个或多个环形或螺旋形钢筋或钢胶筋绕在受压构件周围,通过限制构件的径向膨胀,提高其抗弯刚度和承载力。
抱箍结构的基本原理可用两种假设进行分析:一是假设抱箍与构件有完全互通,即抱箍的截面沿构件截面上每一点的周长均与构件周长成比例;二是假设抱箍与构件是独立的,即抱箍的截面独立于构件的截面。
在计算抱箍结构时,需要首先确定受压构件的荷载、材料强度以及受力状态,然后进行应力分析。
在应力分析中,要考虑构件内的轴向压力、弯矩和剪力,以及抱箍与构件之间的黏结应力和摩擦力。
根据经验和试验数据,可以确定抱箍截面的面积和位置。
2.抱箍结构计算的步骤抱箍结构的计算主要包括选择合适的抱箍尺寸和间距、计算抱箍的截面积、校核抱箍的强度和稳定性以及进行验算等步骤。
(1)选择抱箍尺寸和间距:根据受压构件的尺寸、材料强度和荷载情况,选择合适的抱箍钢筋尺寸和间距。
一般来说,抱箍钢筋的直径不宜小于6mm,抱箍间距通常为受压构件直径的5~8倍。
(2)计算抱箍的截面积:根据受压构件的直径、荷载和材料强度,计算抱箍的截面积。
常用的抱箍截面形式有圆环、螺旋形和矩形等。
(3)校核抱箍的强度和稳定性:计算抱箍的受力状态,校核其强度和稳定性。
强度方面主要考虑抱箍钢筋的抗拉强度和抗压强度,稳定性方面主要考虑抱箍的侧向压缩稳定性。
(4)进行验算:进行抱箍强度和稳定性的验算,以确定抱箍结构的性能满足设计要求。
如果不满足要求,则需要调整抱箍的尺寸和间距,重新计算。
3.抱箍结构设计时需要考虑的因素在进行抱箍结构计算和设计时,需要考虑以下几个因素:(1)构件的荷载情况:根据构件所受的荷载确定抱箍的数量和间距。
【精品推荐】-钢抱箍结构的力学分析与计算
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抱箍形变量计算范文
抱箍形变量计算范文抱箍形变量是指在材料受到外部压力作用时发生的变形。
这种变形是由于材料的体积不变,而产生的内部应力达到平衡状态所引起的。
这种形变通常被称为弹性形变。
抱箍形变量的计算是为了确定压力引起的材料形变及其对结构的影响。
下面将介绍如何计算抱箍形变量。
首先,我们需要了解一些基本的概念和公式。
1.抱箍形变量(ε):表示材料的变形程度,是一个无单位量,即ε=ΔL/L,其中ΔL是变形的长度,L是原始长度。
2.杨氏模量(E):材料的刚度系数,表示应力和应变之间的关系,公式为E=σ/ε,其中σ是应力,E是弹性模量。
3.应力(σ):单位面积上的力,公式为σ=F/A,其中F是作用于材料上的力,A是应力的截面积。
接下来,我们将通过计算一个具体的例子来说明如何计算抱箍形变量。
假设我们有一个圆柱形的金属材料,在垂直方向上受到一个压力为P的力。
首先,我们需要确定应力。
应力的大小等于压力除以材料的截面积。
假设材料的半径为r,截面积为A=πr²。
应力σ=P/A=P/(πr²)然后,我们可以使用杨氏模量来计算抱箍形变量。
假设材料的杨氏模量为E。
所以ε=(P/(πr²))/E根据这个式子,我们可以计算给定的压力作用下材料的抱箍形变量。
当然,在实际应用中,这个例子可能会更复杂。
例如,如果材料的形状不是简单的圆柱形,或者材料的性质不是均匀的,则需要更详细的分析和计算来确定抱箍形变量。
总结一下,抱箍形变量的计算涉及材料的应力和杨氏模量的计算。
通过这些计算,我们可以确定材料在外部压力作用下的变形程度,从而评估其对结构的影响。
磁极抱箍试件的应力测试与计算分析
固[ 。
抽 水蓄 能机 组工 况复杂 ,开停机 次数 多 ,相 较
图 1 试 验 总装 及 试 件 照 片
于常 规机组 更容 易发 生疲 劳破 坏 ,因此许 多部件 在
在设 计 时能 否 比较 准确 地预测 抱箍 的疲 劳寿命 ,比
2 试验 方案
本试验采用 I n s t r o n 8 8 5 0 - - - O 0 3型 电液 伺 服 拉 扭
较 重要 的一步 就是要 准确 计算 抱箍 的应力 ,然 后才 能 通过疲 劳理 论进行 寿命 预测 。
在某 抽水 蓄能 项 目改造 中 ,业 主要 求对转 子磁 极 抱箍 的焊缝 疲 劳给 出实验评 估 ,为此 笔者 所在公
板表面。
・
・
・
・
超级精磨 。
防腐 包装 。
・
推 力 头外缘 用 于导轴 承 滑转 子 的加工 面 ,加工 精 度较 高 ,采取 锻件 可避 免 出现类 似铸 件有 铸 造砂
眼的 问题 。
轴 瓦采 用 在钢 瓦坯 上浇 铸 轴 承合 金 的 钢制 瓦 。 瓦面材 料 牢 固地 锚结 在瓦 坯上 ,经 超声波 检查 以保
司根据 实 际 情 况 和 设 备 条 件 ,设 计 了 1 个 疲 劳试 件 ,并在疲 劳实 验之 前进行 静态 应力测 量 ,用来 验
证 有 限元分 析 的准确 度 ( 见图 1 ) 。
收 稿 日期 :2 0 1 3 —0 3 —2 7
磁极抱 箍 动 应 力 测 试 使 用 A S M B 2 -2 4型应 变 检测 采集箱 ,本 次 测量 点 一共 有 9个 ,其 中 1 、6 、 7 共 3个点采 用单 向应 变 片 ,另 外 6个 点用 应 变花 测试 。应 变 花 为 0 。 、4 5 。 、9 0 。 共 3个 方 向 ,贴 片 时 要求 0 o 方 向与测 点 的主要受 力方 向一 致 ( 见图 3 ) 。
盖梁施工抱箍支撑技术力学分析与应用
Value Engineering• 143•盖梁施工抱箍支撑技术力学分析与应用Analysis and Application of Hoop Supporting Method in Cap Beam Construction龚小惊G O N G X i a o-j i n g(中铁十七局集团建筑工程有限公司,太原030006)(CR17BG Construction Engineering Co., Ltd.,Taiyuan 030006, China )摘要:本文简要阐述了抱箍法的基本原理,并结合微积分的数学思路分析了盖梁施工抱箍支撑系统的受力情况,介绍了抱箍支撑 的施工工艺、控制标准和应用效果,总结了抱箍支撑技术应用中的注意事项,对类似工程的力学分析和同类工程的施工具有一定借鉴意义。
A bstract: This paper briefly describes the basic principle of hoop method, and combined with the mathematical ideas of calculus, analyzes the stress of the hoop support system in coping construction, introduces the construction technology of hoop support, control standard and application effect, summarizes the matters needing attention, which have certain reference value for mechanical analysis of similar engineering and similar engineering construction.关键词:盖梁;抱箍法;受力分析Key w ords: cap beam; hoop method; stress analysis中图分类号:U445.4 文献标识码:A0引言桥梁盖梁施工支撑系统一直是桥梁施工中的一个关 键点,其方案是否合理、设计是否科学不仅直接关系到桥 梁的安全和质量,而且还影响到工期和成本。
中系梁抱箍法施工受力分析
中系梁抱箍法施工受力分析一、抱箍法抱箍法力学原理: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,来克服临时设施及系梁的重量。
1.1 抱箍的结构形式抱箍的结构形式涉及箍身的结构形式和连接板上螺栓的排列。
a、箍身的结构形式抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴。
由于墩柱截面不可能绝对圆,各墩柱的不圆度是不同的,即使同一墩柱的不同截面其不圆度也千差万别。
因此,为适应各种不圆度的墩身,抱箍的箍身宜采用不设环向加劲的柔性箍身,即用不设加劲板的钢板作箍身。
这样,在施加预拉力时,由于箍身是柔性的,容易与墩柱密贴。
在施工当中,为保证密贴的效果更加明显,一般在抱箍与柱子之间垫以土工布。
b、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。
如果单从连接板和箍身的受力来考虑,连接板上的螺栓在竖向上最好布置成一排。
但这样一来,箍身高度势必较大。
尤其是盖梁荷载很大时,需要的螺栓较多,抱箍的高度将很大,将加大抱箍的投入,且过高的抱箍也会给施工带来不便。
因此,只要采用厚度足够的连接板并为其设置必要的加劲板,一般均将连接板上的螺栓在竖向上布置成两排。
这样做在技术上是可行的,实践也证明是成功的。
1.2连接螺栓数量的计算抱箍与墩柱间的最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数的乘积,即F=f×N式中F-抱箍与墩柱间的最大静摩擦力;N-抱箍与墩柱间的正压力;f-抱箍与墩柱间的静摩擦系数。
而正压力N与螺栓的预紧力是对平衡力,根据抱箍的结构形式,假定抱箍每侧的螺栓个数为n,则螺栓总数为2 n,若每个螺栓预紧力为F1,则抱箍与墩柱间的总正压力为N=2×n×F1。
对于抱箍这样的结构,为减少螺栓个数,一般均采用材质45号钢的M30大直径螺栓。
每个螺栓的允许拉力为[F]=As×[σ]式中As —螺栓的横截面积,As=πr2[σ]—钢材允许应力。
抱箍的应力与变形分析
抱箍的应力与变形分析抱箍是一个较复杂的壳体结构,通过理论计算只能求出其平均应力。
本文首先计算抱箍系统结构的各构件应力及变形,然后再采用数值计算的方法模拟抱箍的变形和受力,其理论基础为有限元法[1]。
计算过程中主要采用了MSC.Patran 和MSC.Nastran两部大型的CAE软件。
为了保证数值模拟方法的正确性,本文以求抱箍牛腿焊缝的平均应力和施工时的实际变形为实例。
首先求得牛腿焊缝的平均应力和变形,并与数值模拟结果进行比较,确保抱箍的数值计算模型以及施加约束和荷载方法的正确性。
然后用相同的方法进行抱箍的受力和变形的数值模拟,最后,基于以上基础研究抱箍的各个主要尺寸的改变对抱箍承载能力的影响。
标签:数值模拟Patran 应力力学仿真1 抱箍体系的力学计算1.1 工程简介■图1-1双柱式桥墩结构图表1-1抱箍结构参数■长春至深圳高速公路南京绕越东北段跨宁启铁路特大桥19#-22#桥墩为左右单幅双柱式桥墩结构,盖梁长度为15.4,高度1.5m,宽度1.8m,立柱高度为9m,直径为1.4m,立柱间距为9.3m,因立柱高度较高,从经济和安全方面综合考虑,采用抱箍支架法施工盖梁。
双柱式桥墩抱箍结构示意图如上。
1.2 设计荷载[2]①砼自重:G1=40m3×2.6×103×10=1040KN;②模板设计自重:G2=80KN,取100KN;③施工荷载:G3=2KN;④振捣荷载:G4=2.5KN;⑤砼灌注的冲击荷载:G5=2KN;则最不利组合荷载为F=1.2×(G1+G2+G3+G4+G5)=1375.8KN1.3 主梁验算[3]本设计主梁采用I50a工字钢,长15.4m,Wx=1859cm3,Ix=46472cm4,[σ]=215MPa,[?自T]=L/400=23mm受力模型如下:■图1-3 主梁力学模型因设计采用两根工字钢主梁,则每根工字钢承受如下线荷载:q=■=44.67KN/m主梁在承受如上均布线荷载情况下其弯矩图如下,由图可以看出最不利截面在跨中截面。
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抱箍的应力与变形分析
抱箍是一个较复杂的壳体结构,通过理论计算只能求出其平均应力。
本文首先计算抱箍系统结构的各构件应力及变形,然后再采用数值计算的方法模拟抱箍的变形和受力,其理论基础为有限元法[1]。
计算过程中主要采用了MSC.Patran 和MSC.Nastran两部大型的CAE软件。
为了保证数值模拟方法的正确性,本文以求抱箍牛腿焊缝的平均应力和施工时的实际变形为实例。
首先求得牛腿焊缝的平均应力和变形,并与数值模拟结果进行比较,确保抱箍的数值计算模型以及施加约束和荷载方法的正确性。
然后用相同的方法进行抱箍的受力和变形的数值模拟,最后,基于以上基础研究抱箍的各个主要尺寸的改变对抱箍承载能力的影响。
标签:数值模拟Patran 应力力学仿真
1 抱箍体系的力学计算
1.1 工程简介
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图1-1双柱式桥墩结构图
表1-1抱箍结构参数
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长春至深圳高速公路南京绕越东北段跨宁启铁路特大桥19#-22#桥墩为左右单幅双柱式桥墩结构,盖梁长度为15.4,高度1.5m,宽度1.8m,立柱高度为9m,直径为1.4m,立柱间距为9.3m,因立柱高度较高,从经济和安全方面综合考虑,采用抱箍支架法施工盖梁。
双柱式桥墩抱箍结构示意图如上。
1.2 设计荷载[2]
①砼自重:G1=40m3×2.6×103×10=1040KN;
②模板设计自重:G2=80KN,取100KN;
③施工荷载:G3=2KN;
④振捣荷载:G4=2.5KN;
⑤砼灌注的冲击荷载:G5=2KN;
则最不利组合荷载为F=1.2×(G1+G2+G3+G4+G5)=1375.8KN
1.3 主梁验算[3]
本设计主梁采用I50a工字钢,长15.4m,Wx=1859cm3,
Ix=46472cm4,[σ]=215MPa,[?自T]=L/400=23mm受力模型如下:
■
图1-3 主梁力学模型
因设计采用两根工字钢主梁,则每根工字钢承受如下线荷载:
q=■=44.67KN/m
主梁在承受如上均布线荷载情况下其弯矩图如下,由图可以看出最不利截面在跨中截面。
①跨中截面弯矩为:
M=■×■-q(3.05+■)×■
=275.17KN·m
σ正=■=■=148.02MPa<[σ]最大弯矩应力符合要求;
②最不利截面最大挠度[4]:
fmax=■(5-24×■)
=■(5-24×■)
=22mm<[?自T]主梁跨中最大挠度符合要求。
1.4 底模槽钢验算
[12小槽钢按60cm间距布置,其计算跨度为1.8米,所以其所承受的线荷载为:
q=0.6×1.8×1.5×2.6×10/1.8=23.4KN/m
①最大弯矩为M中(跨中弯矩)为:
M中=■ql2=■×23.4×1.82=9.477KN·m
②最大应力σ,查《公路桥涵施工技术规范》可知Q235钢的屈服点强度[σ]=235MPa
σ=■=■=187.3MPa≤[σ]
安全系数:n=■=■=1.3合格
③最大挠度fmax[12的弹性模量为200GPa,查型钢表可知[12横向惯性矩I=303.9cm4
fmax=■=■=5.3mm合格
1.5 抱箍牛腿计算[5]
牛腿采用Q235钢t=16mm钢板,E43焊条焊接,焊缝属于侧面角焊缝,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度f■■=160MPa,焊脚尺寸设hf=6mm,抱箍体高50cm,厚度t=10mm:
单个牛腿荷载为:
■F=■=343.95KN
τf=■=■
=81.89MPa<f■■焊缝合格;
1.6 抱箍体验算
抱箍体选用Q235钢,则许用拉应力f■■=215MPa,许用剪应力f■■=125MPa,设抱箍体与混凝土之间的静摩擦系数为0.3;
抱箍整体摩擦力为f=■=687.9KN
要想使抱箍不下滑,那么半片抱箍所需的正压力为:
N=■=1146.5KN。
①螺栓数目m及剪应力
选用M25 8.8级高强螺栓,该高强螺栓的抗拉强度
f■■=400,抗剪强度f■■=250;则最大允许拉力[F]=400×π×0.01252=196.3KN 最大允许剪力[Q]=250×π×0.01252=122.7KN,则需要螺栓数目m=■=8,选用10个M25高强螺栓;
M25高强螺栓剪应力:
τ=■=70.07MPa<[Q]剪应力合格;
②抱箍体拉应力
因单片抱箍的正压力均分在两边的连接处N/2,可知该荷载即为抱箍体的环向拉力,所以抱箍体的拉应力如下:σ=■=114.65MPa<f■■合格;
③抱箍体切应力
τ=■=34.4MPa<f■■合格。
2 抱箍及其受力分析
2.1 抱箍牛腿焊缝的受力分析
牛腿采用Q235钢t=16mm钢板,E43焊条焊接,焊缝属于侧面角焊缝,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度f■■=160MPa,焊脚尺寸设hf=6mm,抱箍体高50cm,厚度t=10mm。
因该例中盖梁整体的最不利荷载为1375.8KN,因而单个牛腿荷载为:
■F=■=343.95KN
τf=■=■
=81.89MPa<f■■
而在Patran[6]中模拟后,沿焊缝上母线上9个点的应力分布如下表:
表2-1数值模拟的焊缝母线Mises应力
von Mises(壁厚10mm,肋板16mm)
■
故母线上平均应力为81.87MPa,同计算理论值结果一直,所以该模型的荷载与约束的施加方法完全可信。
2.2 抱箍应力与变形分析
下面用与引例相同的荷载和约束方法对抱箍进行数值模拟,抱箍的参数如下:
表2-2结构参数
■
建立抱箍的几何模型,划分单元,周向划分60个单元,抱箍体竖向8个单元。
然后按照引例的方法施加2456786N/m2的面荷载。
进行线弹性分析得到如图2-1的Misess应力结果。
由图可以看出,最大的应力发生在红色区域,但实际施工时,工字钢主梁并不是完全安装在支撑顶板上,所以,该位置不是主要控制点,而抱箍结构的控制点在肋板与抱箍体的竖向焊缝上,由模拟可以得出焊缝上的应力曲线如下图:
■
图2-2 母线Misess应力分布
将Patran模拟的结果和实际变形对比可知:抱箍肋板顶部发生远离立柱表面变形,而隔壁发生挤压立柱变形,数值模拟的结果和实际变形一致。
3 抱箍体钢板厚度变化对抱箍承载的影响
3.1 变量影响
在施工过程中,各项目的抱箍设计人员一般被抱箍体钢板厚度、抱箍体高度、及肋板的厚度产生疑虑,在静定结构中比较容易确定,但是遇到超静定结构时,往往计算起来比较复杂。
下面主要针对抱箍体钢板厚度、抱箍体高度、及肋板的厚度做数值模拟,希望能提供给抱箍设计者一些参考。
数值模拟时的取值参数如下表:
表3-1各模拟尺寸列表
■
3.2 抱箍体钢板厚度变化时对抱箍的影响
选定抱箍的高度为50cm,肋板厚度为16mm时,采用以上的加载方式和约束方法对抱箍体钢板的不同厚度进行数值模拟,最终得出以下肋板焊缝上的应力变化和最大位移变化结果。
4 总结
本文在经过理论计算和实际变形对比得到了正确的计算方法后,通过对抱箍及其改变尺寸后的分析,对抱箍在受力时焊缝处应力的分布情况有了大致掌握。
基于各个尺寸变化时的分析,得到了以下几点结论:
4.1 无论抱箍的各个尺寸怎样变化,抱箍体和肋板的焊缝连接处的Mises应力均为上下大,中间小;并且底部的Mises应力大于顶部的Mises应力,平均应力均较小;但是底部的Mises应力一般大于焊缝的强度。
针对上述问题,如果考虑工艺及安装,提出以下两条建议:
①将肋板两侧施以焊缝,增大焊缝的有效面积,从而降低母线上的平均应力,增大焊缝的承载能力。
②底部的受力状态为指向立柱混凝土中心的应力,钢板的屈服应力远大于本文模拟的焊缝底部应力,所以焊缝底部的应力在钢板的屈服应力以内,并且该处不会发生刚性变形,则一般不会影响抱箍承载;
4.2 抱箍体各种尺寸的变化对支撑顶板的最大位移的影响中,肋板的厚度变化对支撑顶板的最大位移影响最大;建议采取以下两种办法来增加肋板的强度:
①肋板厚度选择较厚的钢板。
②肋板和抱箍体钢板之间焊接时,尽量采用高级别(502及以上)的焊条焊接,并且尽量保证角焊缝的焊脚尺寸大于6mm。
参考文献:
[1]王元汉,李丽娟,李银平.有限元法基础与程序设计.华南理工大学出版社.2001.2.
[2]公路桥涵施工技术规范.交通部.JTG/TF50-2011.
[3]杨伯源,李和平,刘一华.材料力学(I).机械工业出版社.2002.1.
[4]杨文渊,徐犇.桥梁施工工程师手册.人民交通出版社.1997.7
[5]魏明钟.钢结构.武汉理工大学出版社.2002.10.
[6]周焕林,胡宗军,胡龙飞.MSC.Patran&MSC.Nastran入门和实例.合肥工业大学出版社.2006.8.。