盖梁抱箍法施工及计算(新)

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第 1 页 共 9 页 盖梁抱箍法施工及计算 摘要:详细介绍了抱箍法盖梁施工的支撑体系结构设计,盖梁结构的内力计算和抱箍支撑体系的内力验算,以及本工艺的施工方法。 关键词:盖梁 抱箍 结构 计算 施工 1.工程概况

广州西二环高速公路徐边高架桥为左、右幅分离式高架桥,全桥长1280m,全桥共有盖梁84片,下部结构为三立柱接盖梁,上部结构为先简支后连续20m空心板和30mT梁,另有15跨现浇预应力混凝土连续箱梁。全桥施工区鱼塘密布,河涌里常年流水,墩柱高度较高,给盖梁施工带来难度。为加快施工,减少地基处理,本桥盖梁拟采用抱箍法施工。 2.抱箍支撑体系结构设计 2.1盖梁结构 以20m空心板结构的支撑盖梁为例,盖梁全长20m,宽1.6 m,高1.4m,砼体积为42.6 m3,墩柱Φ1.2m,柱中心间距7m。 2.2抱箍法支撑体系设计 盖梁模板为特制大钢模,侧模面板厚度t=5mm,侧模外侧横肋采用单根[8槽钢,间距0.3m,竖向用间距0.8m的2[8槽钢作背带,背带高1.55m,在背带上设两条Φ18的栓杆作对拉杆,上、下拉杆间距1.0m,底模板面模厚6mm,纵、横肋用[8槽钢,间距为0.4m×0.4m,模板之间用螺栓连接。 盖梁底模下部采用宽×高为0.1m×0.15m的方木作横梁,间距0.25m。盖梁底模两悬出端下设三角支架支撑,三角架放在横梁上。在横梁底部采用贝雷片连接形成纵梁,纵梁位于墩柱两侧,中心间距1.4m,单侧长度21m。纵梁底部用四根钢管作连接梁。横梁直接耽在纵梁上,纵梁之间用销子连接,连接梁与纵梁之间用旋转扣件连接。 抱箍采用两块半圆弧型钢板制成, 钢板厚t=16mm,高0.6m,抱箍牛腿钢板厚20mm,宽0.27m,采用10根M24高强螺栓连接。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力,同时对墩柱砼面保护,在墩柱与抱箍之间设一层3mm厚的橡胶垫,纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。抱箍构件形象示意图如图1所示。 2.3防护栏杆 栏杆采用υ48的钢管搭设,在侧模上每隔5m焊接一道1.2m高 第 2 页 共 9 页

的钢管立柱,横杆钢管与立柱采用扣件连接,竖向间隔0.5m,栏杆周围挂安全网。 盖梁施工示意图见图2。 3.盖梁侧模板支撑计算 假定砼浇注时的侧压力由拉杆和背带承受,Pm为砼浇注时的侧压力, T为拉杆承受的拉力。 侧模板支撑计算示意图见3。

槽钢支架抱箍

图2 盖梁施工示意图

3.1荷载计算 砼浇筑时的侧压力:Pm=Kγh ,当v/T≤0.035时,h=0.22+24.9v/T 式中:K—外加剂影响系数,取1.2; γ—砼容重,取25KN/m3; h—有效压头高度; v—砼浇筑速度,此处取值0.45m/h, T—砼入模温度,此处按25℃考虑 则:v/T=0.45/30=0.015<0.035 h=0.22+24.9v/T=0.6m Pm= Kγh=1.2×25×0.6=18KPa 砼振捣对模板产生的侧压力按4KPa考虑, 则:Pm=18+4=22KPa 砼浇筑至盖梁顶时,盖梁上产生的纵向每米侧压力: Pm=22KPa

图3 侧模支撑计算示意图H=1.4mh=0.6m

T2T1

图1:抱箍构件形象示意图(半个)第 3 页 共 9 页

P=Pm×(H-h)+Pm×h/2=22×0.8+22×0.6/2=24.2KN (参考《路桥施工计算手册》p173) 3.2拉杆拉力验算 拉杆(υ18圆钢)纵向间距0.8m范围内砼浇筑时的侧压力: σ=0.8P/2πr2 =0.8m×24.2 KN /(2×174mm2)=55.63MPa σ=55.63MPa <[σ]=29600N/174 mm2=170MPa,满足抗拉要求。 (参考《路桥施工计算手册》p182) 3.3背带挠度验算 设背带两端的拉杆为支点,背带为简支梁,梁长l0=1m, 简支梁均布荷载q0 =22×0.8=17.6KN/m 最大弯矩:Mmax= q0l02/8=17.6×12/8=2.2KN·m σ= Mmax/2Wx=2.2×10-3/2×25.3×10-6=43.5MPa<[σw]=145MPa 跨中挠度:fmax= 5q0l04/(384×2×EIx)=0.0005m fmax<[f]=l0/400=0.0025m,背带槽钢满足刚度要求。 式中: [8槽钢的弹性模量E=2.1×105MPa; 惯性矩Ix=101.3cm4; 抗弯截面系数Wx=25.3cm3 (参考《路桥施工计算手册》p787、p797) 4.横梁应力验算 4.1横梁纵向线荷载计算 新浇砼纵向线荷载:q1=1.4(高)×25×1.6(宽)=56KN/m 模板纵向线荷载:q2=G2/20=(G底21.8+ G端3.1+ G侧39.9)/20=3.24 KN /m 施工人机纵向线荷载:q3=1×1.6=1.6KN/m 倾倒砼冲击纵向线荷载: q4=2×1.6=3.2KN/m 振捣砼纵向线荷载: q5= 2×1.6=3.2KN/m 荷载组合:q=(q1+q2)×1.2+(q3+q4+q5)×1.4=82.29KN/m 横梁承受均布荷载q0= q×0.25/l0=82.29×0.25/1.4=14.7KN/m (参考《路桥施工计算手册》p172) 4.2横梁抗弯与刚度验算 横梁最大弯矩:Mmax= q0l02/8=3.6KN·m 弯曲应力:σ= Mmax/Wx=3.6/(3.75×10-4)=9.6 MPa<[σw]=12MPa 最大挠度:fmax= 5q0l0 4/384EI=5×14.7×103×1.44/(384×9×109第 4 页 共 9 页

×2.81×10-5)=0.0029 m <[f]=l0/400=0.0035m 横梁满足抗弯和刚度要求。 式中:抗弯截面系数:Wx=bh2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-4 m3 惯性矩Ix=bh3/12=0.1×0.153/12=2.81×10-5 m4 弹性模量E=9×103MPa;

横梁计算示意图如图4所示。 (参考《路桥施工计算手册》p176) 5.纵梁应力验算 5.1纵梁纵向每侧线荷载计算 支架纵向线荷载:q6=(G贝+G木+G他)/20=(14×3 KN/片 +70根×0.045 m3/根×6 KN/ m3+62×0.06)/20=3.23KN/m 纵梁纵向每侧线荷载: q=(q1/2+q2/2+q6/2)×1.2+(q3/2+q4/2+q5/2)×1.4=43.088KN/m 5.2纵梁应力验算 5.2.1计算支座反力RC: 盖梁体系为一次超静定结构,建立盖梁结构力学计算图如图5所示。采用力法计算,解除C点约束,在C点添加向上的单位力X1=1,分别绘出Mp图、M1图,其中Mp 图由伸臂梁和简支梁组成,如图6所 示。根据C点竖向位移为0的条件,建立典型方程: δ11X1+Δ1p=0 δ11=∑∫M12ds/EI=(1/EI)*(1/2)*(2l*l/2)*(2/3)*(l/2)=l3/6EI Δ1p=∑∫M1Mpds/EI=(1/EI)*[(1/2)*(2l*l/2)*(qa2/2) -(2/3)*(q (2l)2/8)*2l*(5/8*l/2)]=(1/EI)*(qa2l2/4-5q l4/24) 将δ11、Δ1p 代入公式,得 X1=(5ql2-6qa2)/4l=293.92KN(↑) 建立静力平衡方程:2RA+X1=q(2a+2l) 得RA=RB=283.92KN(↑) 根据叠加原理,绘制均布荷载弯矩图如图7所示。 5.2.2纵梁抗弯应力验算 根据以上力学计算得知,最大弯矩出现在A、B支座,

图4:横梁计算示意图l0=1.4mq0=14.7KN/m第 5 页 共 9 页 图6:超静定结构内力图

q*(l2-2a2)/8q2/2

=7m=7ma=3ma=3m

图7:纵梁受力弯矩图

弯矩图(l/2)X1=1028.7

a=3ma=3m=7m=7m

q(2l)2/8=1055.7简支梁弯矩图悬臂梁弯矩图=7m=7ma=3ma=3mq2/2=193.9

a=3ma=3m=7m=7m

图5:盖梁结构力学计算图q=43.088KN/m

=7m=7ma=3ma=3mRX1=1RA

ED

BC

A

Mmax=qa2/2=43.088×32/2=193.9 KN·m Mmax=193.9 KN·m<[M0]= 975kN·m,满足抗弯要求。 (参考《公路施工手册 桥涵》下册p923) 5.2.3纵梁墩柱跨中刚度验算 盖梁体系为一次超静定结构,求超静定结构的位移可用基本结构的位移来代替,因此在盖梁基本结构墩柱中间点F施加向下的单位力X2=1,求基本结构的内力和位移,建立盖梁墩柱跨中力学计算图如图8所示。