抱箍的计算

抱箍的计算

抱箍所能承受的荷载可由抱箍与墩柱之问的摩擦力平衡，其摩擦系数μ由墩柱面的平整度和粗糙程度而定，一般可取为μ=0．3—0．5。设计时应选择拧紧螺栓的数量，并验算其抗剪强度，同时应验算抱箍钢板的局部抗剪强度和抗挤压强度。

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。

2.1 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的

2.2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，假定每排螺栓个数为n，则螺栓总数为4 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＝4×n×F1。

对于抱箍这样的结构，为减少螺栓个数，可采用材质为45号钢，直径30mm的大直径螺栓或M27高强度螺栓。但采用M27高强度螺栓有两个缺点：一是高强度螺栓经过一次加力松弛循环后一般不能再用，这与抱箍需多次重复使用的要求不相符；再次安装抱箍时需更换新螺栓，加大了投入；二是市场上没有M27高强度螺栓，必须到专门的厂家购买，不能满足随时更换的要求。因此，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。对于45号钢，[σ]＝2000kg/cm2。

于是，[F]＝[σ]πr2＝2.0×3.14×2.25=14.13t；取F1＝14 t 钢材与混凝土间的摩擦系数为0.3～0.4，取f＝0.3

抱箍与墩柱间的最大静摩擦力为F＝f×N＝f×4×n×F1＝0.3×4×n×14=16.8n

若临时设施及盖梁重量为G，则每个抱箍承受的荷载为Q＝G／2=95278.06/2=47.64t

取安全系数为λ=2，则有Q＝F／λ即G／2＝16.8n/1.3；n=3.7

故可取n为整数为4。

抱箍构件计算示范

(1)最大的支撑反力反映在支点处，取摩擦系数μ=0.8则抱箍钢板对立柱的压力N,经计算得398.5kN

拟取M22、8.8s级高强螺栓，每个螺栓的设计预拉力为P=135kn,

确定其数量n经计算得1.84,取n=3，则每个螺栓预拉力p=83kN 小于设计预拉力135kN

每个螺栓施工预拉力pc＝p+△p，经计算得91.3kN

确定每个螺栓的初拧扭矩

T0=0.0625pcd，经计算得125.5nm

取螺栓连接处的扭矩系数平均值 k=0.13

确定每个螺栓的终拧扭矩tc=kpcd，经计算得261.1nm

终拧1h后，24h以内进行扭矩检查，检查扭矩按下式确定:

tch=kpd，经计算得237.4nm

（2）抱箍尺寸确定

1）抱箍钢板高度

螺栓中心间距

a.最大允许距离 12d，经计算得264mm

b.最小允许距离 3d，经计算得66mm

取螺栓中心间距为 [66mm,80mm]

螺栓中心至边缘距离

a.最大允许距离 4d=4×22=88mm

b.最小允许距离 1.5d=1.5×22=33mm

取螺栓中心至边缘距离为 [34mm,70mm]

因此可以取抱箍钢板高度为 [20cm,30cm]

取抱箍钢板高度为22cm。

2）抱箍钢板厚度

验算抱箍钢板的抗剪强度

拟取3号钢板。

a)取钢板高度为20cm进行验算，

则其抗剪强度设计值fv＝125MPa

螺栓最大设计拉力 p'＝3×p，经计算得273.9kN 则螺栓产生的应力为

б＝≤[б]＝125MPa

则钢板厚度t≥17.5mm。

最大剪力Q产生的应力为fv= ≤[fv]=125mpa 则钢板厚度t≥5.1mm。

现取钢板厚度t=18mm。

b) 取钢板高度为30cm进行验算，则其抗剪强度设计值fv＝125MPa 螺栓最大设计拉力 p'＝3×p，经计算得273.9kN 则

螺栓产生的应力为

б＝≤[б]＝125MPa

则钢板厚度t≥4.4mm。

最大剪力q2产生的应力为fv= ≤[fv]=125MPa

则钢板厚度t≥2.8mm。

现取钢板厚度t=18mm。

抱箍法施工的注意事项

4．3．1 抱箍结构上应注意的问题

（1）箍身应有适当强度和刚度，以传递拉力、摩擦力并支承上部结构重量，可采用厚度为10mm～20mm的钢板。

（2）由于抱箍连接板是直接承受螺栓拉力的构件，要有足够的强度和刚度，根据理论计算及实践经验，以采用厚度为24mm～30mm的钢板为宜。

（3）由于抱箍连接板上螺栓按双排布置，外排螺栓施压时对箍身产生较大的偏心力矩，对箍身传力有不利影响，因此，螺栓布置应尽可能紧凑，以刚好能满足施工及传力要求为宜。

（4）为加强抱箍连接板的刚度并可靠地传递螺栓拉力，在竖直方向上，每隔2～3排螺栓应给连接板设置一加劲板。