盖梁抱箍法施工设计计算书

盖梁抱箍法施工设计计算书一、设计检算说明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、贝雷架无相关数据，根据计算得出，无资料可附。3、对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。4、本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。以做安全储备。5、抱箍加工完成实施前，必须先进行压力试验，变形满足要求后方可使用。二、侧模支撑计算1、荷载计算（按最大盖梁）砼浇筑时的侧压力：Pm=Kγh式中：K---外加剂影响系数，取1.2；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=0.0150.035h=0.22+24.9v/T=0.22+24.9×0.015=0.6mPm=Kγh=1.2×26×0.6=19kPa砼振捣对模板产生的侧压力按4kPa考虑。则：Pm=19+4=23kPa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=23×2+23×0.6/2=53.9kN2、拉杆拉力验算拉杆（φ20圆钢）间距1.2m，1.2m范围砼浇筑时的侧压力由上、下两根拉杆承受。则有：σ=（T1+T2）/A=1.2P/2πr2=1.2×53.9/（2π×0.012）=102993kPa=103MPa[σ]=160MPa(可)3、竖带抗弯与挠度计算设竖带两端的拉杆为竖带支点，竖带为简支梁，梁长l0=2.2m，砼侧压力按均布荷载q0考虑。竖带[14b的弹性模量E=2.1×105MPa;惯性矩Ix=609.4cm4;抗弯模量Wx=87.1cm3q0=23×1.2=27.6kN/m最大弯矩：Mmax=q0l02/8=27.6×2.72/8=25kN·mσ=Mmax/2Wx=25/(2×87.1×10-6)=143513≈144MPa[σw]=160MPa(可)挠度：fmax=5q0l04/384×2×EIx=5×27.6×2.74/(384×2×2.1×108×609.4×10-8)=0.0075m≈[f]=l0/400=2.0/400=0.005m4、关于竖带挠度的说明在进行盖梁模板设计时已考虑砼浇时侧向压力的影响，侧模支撑对盖梁砼施工起稳定与加强作用。为了确保在浇筑砼时变形控制在允许范围，同时考虑一定的安全储备，在竖带外设钢管斜撑。钢管斜撑两端支撑在模板中上部与横梁上。因此，竖带的计算挠度虽略大于允许值，但实际上由于上述原因和措施，竖带的实际挠度能满足要求。三、横梁计算采用间距0.4m工16型钢作横梁，横梁长4.6m。在墩柱部位横梁设计为特制钢支架，该支架由工16型钢制作，每个墩柱1个，每个支架由两个小支架栓接而成。故共布设横梁124个，特制钢支架6个（每个钢支架用工16型钢18m）。盖梁悬出端底模下设特制三角支架，每个重约8kN。1、荷载计算（1）盖梁砼自重：G1=216.7m3×26kN/m3=5634.2kN（2）模板自重：G2=520kN(根据模板设计资料)（3）侧模支撑自重：G3=96×0.168×2.9+10=57kN（4）三角支架自重：G4=8×2=16kN（4）施工荷载与其它荷载：G5=20kN横梁上的总荷载：GH=G1+G2+G3+G4+G5=5634.2+520+57+16+20=6237.2kNqH=4431/26.4=126.8kN/m横梁采用0.4m的工字钢，则作用在单根横梁上的荷载GH’=126.8×0.4=50.7kN作用在横梁上的均布荷载为：qH’=GH’/lH=50.7/2.2=23kN/m(式中：lH为横梁受荷段长度，为2.4m)2、横梁抗弯与挠度验算横梁的弹性模量E=2.1×105MPa;惯性矩I=1127cm4;抗弯模量Wx=140.9cm3最大弯矩：Mmax=qH’lH2/8=28×2.42/8=20kN·mσ=Mmax/Wx=20/(140.9×10-6)=141945≈142MPa[σw]=160MPa(可)最大挠度：fmax=5qH’lH4/384×EI=5×28×2.44/(384×2.1×108×1127×10-8)=0.0051m[f]=l0/400=2.2/400=0.006m(可)四、纵梁计算纵梁采用单层四排，上、下加强型贝雷片（标准贝雷片规格：3000cm×1500cm，加强弦杆高度10cm）连接形成纵梁，长30m。1、荷载计算（1）横梁自重：G6=4.6×0.205×56+3×18×0.205=64kN（2）贝雷梁自重：G7=（2.7+0.8×2+1+2×3×0.205）×40=237kN纵梁上的总荷载：GZ=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7=5634.2+520+57+16+20+64+237=6538kN纵梁所承受的荷载假定为均布荷载q：q=GZ/L=6538/49.26=133kN/m2、结构力学计算结构体系为一次超静定结构，采用位移法计算。（1）计算支座反力RC：第一步：解除C点约束，计算悬臂端均布荷载与中间段均布荷载情况下的弯矩与挠度第二步：计算C点支座反力RC作用下的弯矩与挠度第三步：由C点位移为零的条件计算支座反力RC由假定支座条件知:∑fc=0（2）计算支座反力RA、RB由静力平衡方程解得（3）弯矩图根据叠加原理，绘制均布荷载弯矩图：（4）纵梁端最大位移=-648q/EI(↓)4、纵梁结构强度验算（1）根据以上力学计算得知，最大弯矩出现在A、B支座，代入q后MB=8.82q=8.82×133=1173kN·m（2）贝雷片的允许弯矩计算查《公路施工手册桥涵》第923页，单排单层贝雷桁片的允许弯矩[M0]为975kN·m。则四排单层的允许弯矩[M]=4×975×0.9=3510kN·m(上下加强型的贝雷梁的允许变矩应大于此计算值)故：MB=1173kN·m＜[M]=3510kN·m满足强度要求5、纵梁挠度验算（1）贝雷片刚度参数弹性模量：E=2.1×105MPa惯性矩：I=Ah×h/2=(25.48×2×4)×150×150/2=2293200cm4（因无相关资料可查，进行推算得出）（2）最大挠度发生在盖梁最大横向跨中部位fmax=648q/EI=648×133/(2.1×108×2293200×10-8)=0.018m[f]=L/2/400=20.82/2/400=0.026m由于fmax[f]，计算挠度能满足要求。五、抱箍计算（一）抱箍承载力计算1、荷载计算每个盖梁按墩柱设三个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：支座反力RA=RB=[2(l+a)-8.31]q/2=[2(9+4.5)-8.31]×133/2=1672kNRC=8.31q=8.31×133=1105kN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。2、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=1242kN抱箍所受的竖向压力由M24的高强螺栓的抗剪力产生，查《路桥施工计算手册》第426页：M24螺栓的允许承载力：[NL]=Pμn/K式中：P---高强螺栓的预拉力，取225kN;μ---摩擦系数，取0.3；n---传力接触面数目，取1；K---安全系数，取1.7。则：[NL]=225×0.3×1/1.7=39.7kN螺栓数目m计算：m=N’/[NL]=1242/39.7=31.3≈32个，取计算截面上的螺栓数目m=32个。则每条高强螺栓提供的抗剪力：P′=N/44=1242/32=38.8KN≈[NL]=38.7kN故能承担所要求的荷载。（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=0.3计算抱箍产生的压力Pb=N/μ=1242kN/0.3=4140kN由高强螺栓承担。则：N’=Pb=4140kN抱箍的压力由32条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为N1=Pb/44=4140kN/42=130kN[S]=225kNσ=N”/A=N′（1-0.4m1/m）/A式中：N′---轴心力m1---所有螺栓数目，取：66个A---高强螺栓截面积，A=4.52cm2σ=N”/A=Pb（1-0.4m1/m）/A=5573×(1-0.4×66/42)/66×4.52×10-4=117692kPa=118MPa＜[σ]=140MPa故高强螺栓满足强度要求。（3）求螺栓需要的力矩M1)由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1×L1u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数L1=0.015力臂M1=0.15×133×0.015=0.299KN.m2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°M2=μ1×N′cos10°×L2+N′sin10°×L2[式中L2=0.011(L2为力臂)]=0.15×133×cos10°×0.011+133×sin10°×0.011=0.470(KN·m)M=M1+M2=0.299+0.470=0.769(KN·m)=76.9(kg·m)所以要求螺栓的扭紧力矩M≥77(kg·m)（二）抱箍体的应力计算：1、抱箍壁为受拉产生拉应力拉力P1=21N1=21×133=2793（KN）抱箍壁采用面板δ16mm的钢板，抱箍高度为1.734m。则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.016×1.734=0.027744(m2)σ=P1/S1=2793/0.027744=100.67(MPa)＜[σ]=140MPa满足设计要求。2、抱箍体剪应力τ=（1/2RA）/（2S1）=（1/2×1672）/（2×0.027744）=15MPa[τ]=85MPa根据第四强度理论σW=（σ2+3τ2）1/2=（100.672+3×152）1/2=104MPa[σW]=145MPa满足强度要求。