1、湖北省宜昌至巴東（鄂渝界）公路第22合同段（K130+364K134+899.02）沙窩溝大橋蓋梁抱箍施工方案ZK133+676.5ZK133+787YK133+573.85YK133+783.9 中國中鐵 編制： 復核：審核： 中鐵五局（集團）三公司宜巴高速公路土建22標項目經理部2010年2月沙窩溝大橋橋墩蓋梁抱箍施工方案本橋橋墩為雙柱墩，墩徑為2.0m和1.8m，蓋梁尺寸為10.98×1.6(高)×2.2(寬)和10.98×1.6(高)×2.4(寬)，按最不利工況計算，蓋梁橫橋向按柱徑1.8m檢算，順橋向按柱徑2.0m檢算。蓋梁施工采用在墩柱上設置

2、2cm厚鋼抱箍，抱箍一個墩柱兩個，高度為50cm，墩柱每側采用一根45a工字鋼作橫梁，橫梁上面鋪設14工字鋼作分配梁，分配梁上安放定型鋼模板。本圖按1.8m柱徑計算，2.0m柱徑蓋梁尺寸比1.8m更大，其抱箍摩擦力更大，其它受力相同，故只計算1.8m柱徑蓋梁即可。蓋梁特點及模板和支架布置圖3、 結構計算：45a工字鋼，總長L=12m,懸臂L1=2.35m，墩柱凈距L2=4.32m3.1蓋梁砼重量：q1=41.4×26=1076.4KN3.2模板、支架自重1）、蓋梁兩側各設置一根45a工字鋼作為施工主梁，長12mq2=80.4×10×12×2÷1

3、000=19.3 KN2）、主梁上鋪設16工字鋼作為施工橫梁，每根長4m，墩柱外側各設2根，兩墩柱之間設置8根，間距為0.72m，共12根。Q3=20.5×10×4×12÷1000=9.84 KN3）、方木上鋪設蓋梁定型鋼模板，定型鋼模板按廠家加工q4=80 KN3.3、施工人員、機具重量，查路橋施工計算手冊荷載按2.5KN/m2。q5=（10.84×2.2）×2.5=59.6 KN3.4 查路橋施工計算手冊振搗砼產生的荷載為2KN/m2，砼澆筑產生的沖擊荷載為2KN/m2q6=（10.84×2.2）×(2+2)=

4、95.4 KN合計：(1076.4+19.3+9.84+80) ×1.2+(59.6+95.4) ×1.4=1639.6 KN4 橫梁、主梁及抱箍驗算（單位：KN、m、MPa）4.1 橫梁驗算橫梁受力簡圖4.1.1 16工字鋼截面特性：截面積S=26.1 cm2截面矩W=141cm3, 慣性矩I=1130cm4, 彈性模量E=2.06×105N/mm2。作用于橫梁上(順橋向按2+0.1×2=2.2m)的荷載：q橫=1639.6/(10.98×2.2) ×0.72=48.87 KN/m橫梁在柱徑2.0m時跨度最大，為最不利狀態，分配梁按

5、柱徑2.0m布置檢驗算:主梁(支座)間距1.75m,懸臂端長0.23m,總長2.21m計算。1） 彎矩圖Mmax=14.4 KN.m 2） 剪力圖tmax=35.4 KN強度應力：=M/w=14.4×103/141=102 MPa=215MPa剪應力： = (Q/S）*1013.6 MPa=125MPa3） 位移圖根據計算端部位移為：0.8mm；跨中位移最大為1.9mm1450/400=3.625mm,滿足要求。I16工字鋼作橫梁滿足施工要求！4.2.2 I45a工字鋼截面特性截面積S=102 cm2截面矩W=1430 cm3, 慣性矩I=32240 cm4, 彈性模量E=2.06&

6、#215;105N/mm2。4.2.3 受力計算1） 主梁受力簡圖(單片梁)支座間距6.6m,懸臂端長按2.19m，按總長11.0m計算。q主=48.87×2.2/2=53.8 KN2)彎矩圖Mmax=194 KN.m強度應力：=M/w=194×103/1430=135.7 MPa=215MPa3)剪力圖tmax=178.4 KN剪應力：=(Q/S）)*1017.5 MPa=125MPa4)位移圖根據計算：單元（1）及（3）懸臂位移為0.3mm，單元（2）的位移最大為6.8 mm6600/400=16.5mm。滿足要求。根據計算，支座反力取335.6 KN。因此由上述計算可

7、知：2根12米長45a工字鋼作橫梁，滿足施工要求！4.3 抱箍驗算4.3.1 設計荷載蓋梁自重，模板自重（底模自重和側模自重），I14工字鋼分配梁自重，45a橫梁自重，施工人員及機械荷載，振搗沖擊荷載。根據計算可得，一個抱箍的受力按：N=G=335.6×2671.2 KN4.3.2 螺栓抗剪計算抱箍所受的豎向壓力由M27的高強螺栓的抗剪力產生，查路橋施工計算手冊：M27螺栓的容許抗剪承載力：NL=nP/K式中：P-8.8s M30高強螺栓的預拉力，取250KN；-摩擦系數，取0.30； n-傳力接觸面數目，取0.85； K-安全系數，取1.7。則：NL=230×0.30&#

8、215;0.85/1.7=34.5 KN得螺栓數目m：mN/NL=671.2/34.5=19.5個，取20個則每個高強螺栓提供的抗剪力：N=N/m=671.2/20=33.56 KN<NL=91.9 KN故一個抱箍由20 個8.8s M30高強螺栓能承擔所要求的荷載。4.3.3 鋼帶與墩柱的摩擦力計算4.3.3.1 鋼帶對墩柱的壓應力1公式BDN KN式中：摩擦系數，取0.30； B鋼帶寬度，本例取500mm； D墩柱直徑，本例1800mm； K荷載安全系數取1.5； N傳于牛腿上的上部荷載，本例為671.2 KN；c砼墩柱抗壓強度容許值，其值不大于0.8Rab，墩柱混凝土設計標號為30

9、號，軸心抗壓強度Rab21Mpa*0.8Rab0.8×2116.8Mpa。代入相關量值得：1K*N /(BD)=1.64 Mpac16.8Mpa4.3.3.2 鋼帶內應力2力的合成圖（見圖4）由圖4可得： 化簡得：21r/t式中：t鋼帶厚度，本例為20mm； r墩柱半徑900mm。代入相關量值得： 21r/t =1.64×900/20=53.3 Mpa140Mpa式中：A3鋼軸向應力容許值140Mpa。則：半個鋼帶所受拉力P：P2A53.3×（20×500）/1000=533 KN。一個鋼帶所受拉力：2P=1066 KN一個高強螺栓設計抗拉力Nt：Nt(

10、Ae×1)×ftb(706.86×1)×400/1000282.74 KN。10 Nt=10×282.742827.4 KN式中：A鋼帶橫截面面積； Ae螺栓有效截面積，取Ae3.14×15²706.86 mm²； ftb8.8級螺栓抗拉強度設計值，為400Mpa。10Nt 2P，可以使用。4.3.3.3 半個鋼帶伸長量253.3 Mpa時，半個鋼帶伸長量為L L（2/E）*r鋼帶加工長度L（半個）：LrL（12/E）r式中：E鋼帶的彈性模量，為2.06×105Mpa。代入相關值得：L（153.3/206

11、000）×3.14×9002040.5 mm。兩半抱箍接頭間隙取20mm，則取L2000mm，一側牛腿腹板處采用10根承壓型連接高強度8.8級M30螺栓，分三排布置，螺栓孔直徑取32mm。4.3.3.4 抱箍軸向受拉計算砼與鋼抱箍之間的摩擦系數取=0.3計算抱箍產生的壓力Pb= N/=671.2/0.3=2237.3 KN由高強螺栓承擔。則軸心力：N=Pb=2237.3 kN一個抱箍的壓力由20個M30高強螺栓的拉力產生，即每個螺栓拉力為：N1=Pb/20=2237.3/20=111.9 KN<P=250*0.9=225 kN=N/A= N（1-0.4m/m）/A式中

12、：N-軸心力m-所有螺栓數目，?。?0個m-一端螺栓數目，取：10個A-30高強螺栓截面積，A=706.86 mm²=N/A= N（1-0.4m/m1）/A=2237.3×10³×(1-0.4×20/10)/(20×706.86)=31.7 MPa=140MPa故高強螺栓抗拉強度滿足要求。4.3.3.5 抱箍體的應力計算1）、抱箍壁為受拉產生拉應力拉力：P1=10N1=10×111.9=1119（KN）抱箍壁采用面板20mm的鋼板，抱箍高度為500mm。則半個抱箍壁的縱向截面積：S1=20×500=10000(mm

13、2)=P1/S1=1119×103/（2×10000）=56(MPa)=140MPa抗拉強度滿足設計要求。2）、抱箍體剪應力=N/（2S1）=671.2×1000/（2×10000）=33.6 MPa<=85MPa抗剪強度滿足要求！4.3.3.6 根據第四強度理論W=（2+32）1/2=（562+3×33.62）1/2=65 MPa<W=145MPaW彎曲應力容許值。滿足彎曲強度要求。4.3.4 抱箍焊縫設計焊條采用E43型，手工焊，鋼材Q235鋼，焊縫形式為角焊縫。按照焊縫傳遞應力與母材所承受應力相協調的原則，由于腹板焊縫傳遞彎矩

14、很小，可略去不計。即假設腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承受全部彎矩M，并將M化成一對水平力HM/h。將G/4等效為剪力V與彎矩M的合成，即：VG/41342.4/4=335.6 KNM=G/4×e335.6×0.133.6 KN.me牛腿受力點至墩外緣的水平距離10cm1）、翼緣焊縫所承受的水平力：HM/h33.6/0.4968.6 KN式中：h牛腿上下翼緣焊縫中線間距離(500-2×5)=490mm。2）、在水平力H作用下翼緣焊縫強度：HH/（he1Lw1）68.6×103/（0.7×8×（4×480）6.4 Mpa式中：h

15、e1焊縫有效寬度，取he10.7hf； hf焊縫焊角尺寸，本例為8mm； Lw1翼緣水平焊縫長度，取480mm3）、在剪力V作用下腹板側焊縫剪應力為f： fV/（he2Lw2）335.6×103/（0.7×8×(4×480)）31.2 Mpa式中符號同上。he2焊縫有效寬度，取he10.7hf；hf焊縫焊角尺寸，本例為8mm；Lw2翼緣豎直焊縫長度，取5002×10480mm4）、螺栓壓力P由翼焊縫及腹板焊縫共同承擔，所以在螺栓壓力P作用下pP/（）（2237.3/2）×103/（0.7×8×（4×480

16、）104 Mpa。式中符號含義同上。所以：5）、腹板焊縫強度翼翼(2H+2p )1/2=(6.42+1042 )1/2=104.2 MPafffw1.22×160195.2Mpa；6）、腹板焊縫強度腹腹(H/p) 2+2f )1/2=(6.4/104) 2+31.22 )1/2=31.2ffw160Mpa；式中：f正面焊角強度增大系數，取f1.22； ffw角焊縫抗拉、壓、剪的強度設計值，為160Mpa。經過以上計算可知，初擬抱箍尺寸安全可行。4.3.5 螺栓需要的力矩M1)由螺帽壓力產生的反力矩M1=1N1×L11=0.15鋼與鋼之間的摩擦系數力臂L1=0.022m 大六

17、角標準螺帽對邊寬度M1=0.15×111.9×0.022=0.37 KN·m2)M2為螺栓爬升角產生的反力矩,升角為10°M2=1×N1cos10°×L2+ N1sin10°×L2力臂L2=0.013m M27螺栓有效直徑M2=0.15×111.9×cos10°×0.013+111.9×sin10°×0.013=0.47 KN·mM=M1+M2=0.37+0.47=0.84 KN·m=84 kg·m所以要求

18、螺栓的扭緊力矩M84kg·m5、抱箍法施工5.1根據蓋梁設計標高反算出抱箍鋼帶下沿在墩柱上的位置，并在其上做好標記，以便抱箍準確就位。5.2將兩半抱箍用牛腿處螺栓固定成型，置于墩柱下方地面上。5.3在兩牛腿處螺栓之間穿一鋼絲繩，用吊車鉤住鋼絲繩將抱箍吊裝就位。吊裝時，注意在兩牛腿板下方撐一鋼筋，以確保抱箍不變形。5.4抱箍按墩柱上標高準確就位后，就要緊固牛腿處螺栓。因為此處螺栓承受力較大，為便于施工，需將扳手把加長，可加焊一100cm長，28的鋼筋，緊固時，由兩人踩加長的鋼筋，直到踩不動為止，再復核兩半抱箍接頭間隙是否小于等于3cm（設計要求）直到符合要求為止。5.5把兩根45a橫梁

19、吊置于墩柱兩側牛腿上，用拉桿在兩端將兩者拉緊，防止其向兩側傾覆，其上安放木楔、分配梁和蓋梁底模。5.6用水準儀測設蓋梁底模標高，如低于設計值，用木楔相應調整底模標高。5.7在本施工方法首先使用時，為確保蓋梁混凝土澆注完成后其底模不下沉，即抱箍所受壓力達到其設計值，需進行荷載預壓試驗，可在墩柱根部進行。由前面計算可知，底模以上荷載包括：a、蓋梁自重827.06 KN；b、鋼模板自重90.6 KN ；c、施工荷載98.88 KN ；d、I45a橫梁自重22.512 KN；e：I14分配梁自重：8.281KN；f：振搗沖擊荷載：158.2 KN，共計1205.533 KN，在底模上堆放重物145噸(按1.2倍)，且使其堆放形式盡量接近施工實際情況。24小時后，用水準儀復測底模標高，若下沉量過大