抱箍计算

武冈至靖州（城步）高速公路土建工程第三合同段
（K21+400～K32+300）
中国中铁
盖梁施工抱箍
受力计算书
中铁五局（集团）有限公司
武靖高速公路第三合同段项目经理部
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（2**=方，平均密度吨/3m）自重为：
×=（吨）
2）、钢模自重为：吨
3）、支垫槽钢（采用10型槽钢，理论线密度10kg/m，共17根，每根长）自重为：
××17=（吨）
4）、工字钢（采用40b型工字钢，理论线密度为m，共2根，每根长18m）自重为：2×18×=（吨）
5）、连接工字钢的钢板（共4块，每块重79kg）自重为：
4×=（吨）
6）、钢模两翼护衬（单侧护衬重150kg）自重为：
2×=(吨)
7）、施工活荷载：
10人+混凝土动载+振捣力=10×+×+=（吨）
8）、总的施工荷载为：
++++++=（吨）
9）、考虑安全系数为，则施工总荷载为：
×=（吨）
10）、单个牛腿受力：
÷=（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
1
μσBπD=KG
1
其中：
μ—摩阻系数，取
B—钢带宽度，B=600mm
D—立柱直径，D=1800mm
K—荷载安全系数，取
G—作用在单个抱箍上的荷载，G=848kN
σ=KG/(μBπD)=×848×1000/×600××1800)=<[]cσ
则：
1
=，满足要求。

其中：
[]c σ—砼立柱抗压强度容许值，其值不大于,立柱砼标号为
30Mpa ，轴心抗压强度
R a b =×30=21Mpa ， R a b =×21=
3、
钢带内应力2σ的合成图如下：
2
2σ
化简得：21σδ=σD/2 其中：
δ—钢板厚度
求得2σ=1σD/(2)δ=×1800/(2×12)=<f=215 Mpa ，满足要求。

其中：
f —查《钢结构设计规范GB3》，厚度≤16mm 的Q235钢抗拉、压、弯强度设计值，为215 Mpa 。

4、
牛腿螺栓受力计算
牛腿螺栓抗拉承载力计算
牛腿腹板采用10根级M24高强螺栓（布置方式见设计图，仅算内侧两排），螺栓直径为24mm 。

钢带所受拉力：F=2σA =×12×600×-310=，则单个螺栓所受拉力为：N=F/5=10=<N t =180kN ，满足要求。

其中：
N t —级M24高强螺栓设计拉力。

查《钢结构设计规范GB3》级M24螺栓预拉力P=225kN ，N t ==180kN 牛腿螺栓抗剪承载力计算
已计算得作用在单个牛腿上的竖向荷载为G=吨，螺栓连接方式为双剪结合， 单个螺栓所受的竖向总荷载为：T=424/10=，单个螺栓所受剪力Q=T/2=。

螺栓截面为圆形，故其截面所受的最大切应力为：
max e
4Q
τ=
3A 其中：
e A —M24螺栓的有效面积，为3532mm
则max e
4Q
τ=
3A =1000×4×(3×353)=。

螺栓的许用切应力：[τ]=s σ/n 其中：
s σ—材料的屈服极限，级螺栓的屈服极限为940Mpa （摘自GB ）
n —安全系数，静载时取
则许用应切力：[τ]=s σ/n =940/=376Mpa 。

故max τ<[τ]，满足条件。

牛腿螺栓紧固力计算
紧固螺栓时要按照钢板容许应力控制紧固力。

考虑2倍的安全系数，紧固力取×2=， 每个螺栓紧固力为： =。

查《公路桥涵施工技术规范041-2000》 P236公式：T C =KP C d 其中：
T C —终拧扭矩（N·M ）
K —高强度螺栓连接扭矩系数平均值，范围为～之间，取。

P C —高强度螺栓施工预拉力（kN ） D —高强度螺栓公称直径（mm ） 单个螺栓终拧扭矩T C =KP C d=××24=·m,扳手手柄加长到80cm ，只需紧固的力即可满足要求，紧固螺栓时可脚踩加长手柄，踩不动即能满足要求。

5、
焊缝受力计算
采用506焊条，手工焊，钢材全部采用Q235钢，焊缝型式为角焊缝。

翼缘水平焊缝应力计算
按照焊缝传递应力与母材所承受应力相协调的原则，由于腹板焊缝传递弯矩很小，可忽略不记。

即假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承受全部弯矩。

建立力矩平衡方程：V×150=H×600，则H=212×150/600=53kN ，在水平力的作用下焊缝应力为：
f1σ=H/（h sl l wl ）=53×1000/（×20×560）=。

其中：
h sl —焊缝有效宽度，取h sl =
h f —焊缝焊角高度，采用20mm 焊角高 l wl —焊缝长度，为560mm
腹板焊缝受力计算
在剪力V 作用下腹板侧焊缝切应力为： τ1=V/（h s2l w2）=212×1000/（2××20×560）=。

由于螺栓压力P 作用需进行的焊缝受力计算
十个螺栓的拉力P=×10=
螺栓压力由翼缘焊缝和腹板焊缝共同承担，所以在螺栓压力F 的作用下
p σ=×1000/[×20×（560+280+280）]= 5.4 翼缘焊缝综合应力计算
σ翼f w =160Mpa ，满足要求。

其中：
f f w —角焊缝抗拉、压、剪强度设计值，取f f w =160MPa 腹板焊缝综合应力计算
σ腹=<f f w =160Mpa ，满足要求。

其中：
f β—正面焊缝增大系数，取f β=
6、
抱箍抗滑移计算
M24高强螺栓紧固力为N =，单个牛腿由10个螺栓连接，则抱箍钢带所受的最大拉力：F=10N=，钢带横截面承受的最大正应力：
max σ=F
B δ⨯=1000×（600×12）=。

其中：
B —钢带高度
δ—钢带厚度
则钢板所受墩柱的最大压应力为：
0σ=max σδ
D/2=×10/(1800/2)=
其中：
D —墩柱直径
抱箍与墩柱间的最大压力为：
max N =0σπDB =××1800×600×310-=7291kN
取摩阻系数μ=，则抱箍与墩柱之间的最大静摩擦力：
max T =μmax N =×7291=
已计算得单个抱箍所受的竖向荷载为G=848kN<max T ，满足条件，抱箍不会产生滑移。

经上述计算可知，该抱箍可用于盖梁施工。