蓋梁抱箍施工法的設計及檢算——抱箍法在天生河大橋的施工江珠高速公路項目經理部郭剛軍摘要：在建筑施工行業里，尤其橋梁施工方面，地形、地質較差時橋的橋墩、蓋梁采用抱箍施工較多，但抱箍施工的安全性、可靠性最重要。體現在抱箍施工的設計、檢算和加固。現結合江珠高速公路天生河大橋蓋梁施工，談一下抱箍施工的設計、檢算及加固。關鍵詞：抱箍設計抱箍受力驗算加固工程概況天生河大橋跨越天生河水道和通道，為21—20m大橋。橋址處魚塘遍布，地形平坦，地勢較低，屬河口沖積平原區，線路與河流正交。上部結構采用20m預應力砼寬幅空心板，先簡支后橋面連續方案；下部構造為全幅寬整體三柱墩、坐板式橋臺，樁基礎。蓋梁長25.7m，高1.5m，寬1.6m。由于現場地形、地質情況的限制，其蓋梁施工采用抱箍法施工最為合理。計檢算說明蓋梁抱箍施工圖如下：立面圖縱橫梁頂平面圖00522工字鋼縱梁抱箍模板口1220X2440X15竹膠板工子鋼40B型 --縱橫梁頂平面圖00522工字鋼縱梁抱箍模板口1220X2440X15竹膠板工子鋼40B型 ---燈::-I:-..---r-L1|n-L■+n1200拉條站帶口80X60X2500方木@:匸M□160X140X2500方木@ 「說明：1、除抱箍尺寸以米計外其余單

位以毫米計。2、在橫梁與底模之間設縱向的

方木楔塊以調整蓋梁底2%的

橫向坡度與安裝誤差。側面圖2.1設計計算原則2.1.1在滿足結構受力情況下考慮撓度變形控制。2.1.2綜合考慮結構的安全性。2.1.3采取比較符合實際的力學模型。2.1.3盡量采用已有的構件和已經使用過的支撐方法。2.2對部分結構的不均布，不對稱性采用較大的均布荷載。2.3本計算未扣除墩柱承擔的蓋梁砼重量。以做安全儲備。2.4抱箍加工完成實施前，必須先進行壓力試驗，變形滿足要求后方可使用橫梁計算

米用間距0.3m的16cmX14cm的方木作橫梁，橫梁長2.5m,共布設橫梁86個。蓋梁懸出端底模下設特制三角支架，每個重約10kN。3.1荷載計算3.1.1蓋梁砼自重：G]=60m3X26kN/m3=1560kN3.1.2模板鋼摸自重：G2=186kN（根據模板設計資料）3.1.3側模支撐自重：G3=15kN3.1.4三角支架自重：G=10kN43.1.5施工荷載與其它荷載：G=25kN5橫梁上的總荷載：G=G+G+G+G+G=1560+185+15+10+25=1795kNH12345q=1795/25.7=70kN/mH橫梁采用間距0.3m的方木，則作用在單根橫梁上的荷載G'=70X0.3=21kNH作用在橫梁上的均布荷載為：q'=G'/l=21/1.6=14kN/m（式中：l為橫梁受荷段長度，為1.6m）H H H H3.2力學模型如圖2-2所示。:—H—\:—H—\A 橫梁，方木,EI上 節 1.6m2.5mq'=14KN/m0.16m— r圖2-2橫梁計算模型3.3橫梁抗彎與撓度驗算橫梁的彈性模量E=10X103MPa;bh3慣性矩：I= ==3659cm4；12抗彎模量：W= =523cm3X6最大彎矩：M=q'l2/8=14X1.62/8=4.5kN?mmaxHHo=M/W=4.5/(523)=8.6MPa〈[o]=13MPa (可)maxx w最大撓度：

q'l4max= —h—384q'l4max= —h—384EI2.5x14x103x1.64384x10x10x36591.6400=0.004m（可）縱梁計算荷載計算4.1.1橫梁方木自重：0.38kN4.1.2工字鋼自重：G7=73.84X13X4X9.8/1000=37.6kN縱梁上的總荷載：GZ=1795+0.38+37.6=1833kN縱梁所承受的荷載假定為均布荷載q：q=GZ/L=1833/25.7=72kN/m力學計算模型建立力學模型如圖2-3所示。q=72kN/mB4.3結構力學計算圖2-3所示結構體系為靜定結構。計算支座反力R、RAB由靜力平衡方程解得：TOC\o"1-5"\h\zqla 72x9.25 3.6R二 （1+—）2T= x（1+ ）2二643KNA2l 2 9.25R=企（1-聖）仁72x9.25x（1-込）=283KNB2l2 2 9.252縱梁端最大位移=心（4竺+3竺-1）24EIl2l372x3.6x9.253 4x3.62 3x3.63TOC\o"1-5"\h\z=(+ -1)24EI 9.252 9.253=-44573/24EI (I)=-0.02m4.3.3縱梁中間最大位移5ql4384EI=0.075mQ)5x5ql4384EI=0.075mQ)384x2x22781x24.3.4工字鋼的彎矩檢算Mac=qa2Mac=qa272x3.622=467KN?mql2 a2 72x9.252 3.62Mab=(1—)2= (1— )2=554KN?m8l2 8 9.2524.4縱梁結構強度驗算4.4.1根據以上力學計算得知，最大彎矩出現在A、B支座，代入q后M=554kN?mAB4.4.2工字鋼的允許彎矩計算40B型工字鋼W=1139.0cm3X。二(554X103)/(1139X2X10-6)=243MPaA鋼彎曲應力[o]=145MpaV。34.5關于縱梁計算撓度的說明由于計算撓度和彎矩都不能滿足要求。計算時按最大撓度在梁中間考慮，但在蓋梁的端部也產生較大撓度，因此在蓋梁施工過程中必須在蓋梁的端部，兩個墩柱之間的中部工字鋼下必須加支撐，防止蓋梁沉降，還應在最先施工的縱梁上的端部、支座位置、中部等部位設置沉降監測測點，監測施工過程中的沉降和變形情況，據此調整縱梁或設置預留拱度。4.6縱梁的支撐和檢算4.6.1縱梁的支撐縱梁的最大撓度發生在中間，因此兩個墩柱之間的中部工字鋼下必須加支撐，支撐采用10#槽鋼兩個焊接起來，在每兩個墩柱之間支撐四個點。縱梁的端部，每個端部支撐兩個點。加支撐后縱梁的撓度和彎矩都能滿足要求。為了加強工字鋼的整體性，在兩個工字鋼之間每兩米設一根拉條，兩工字鋼之間采用角鋼三角連接，增加其整體性。4.6.2支撐檢算槽鋼的長度3.62m,荷載P=qXl=72X9.25=666KN,槽鋼采用10#驗算其穩定。

查得10#槽鋼截面最小回轉半徑：r=3.94cm=0.0394m桿件長細比：入=l/r=3.62/0.0394=91.9從〈〈路橋施工計算手冊〉〉中查得2=0.651查得10#槽鋼截面A=0.001274m2,兩個槽鋼焊接起來支撐四點，那么A=8X0.001274=0.0102m2強度驗算：。二P/A=666/0.0102=65294.1Kpaa查得鋼材的極限值［。］=215Mpa=215000Kpa,那么。＜［。］強度滿足要a求。穩定驗算：。=P/(2A)=666/(0.651X0.0102)=100298.2Kpaa［。］=215Mpa=215000Kpa,那么。＜［。］穩定滿足要求。a抱箍計算蓋梁抱箍圖如下：抱箍立面圖Q抱箍立面圖Q抱箍平面圖.抱箍平面圖.說明:1?圖中尺寸除注明外均以毫米計。2?鋼抱箍制作直徑必須準確，使其周長略小于墩身周長。在內面墊約5毫米橡膠,用螺栓將兩片鋼抱箍抱死于墩身上,每個螺栓上扭緊力矩不小于79kg.m，在其上搭設橫梁，鋪設底模。抱箍基本參數的確定計算模型的建立：本圖尺寸均以厘米計。1T1T17—T2T2本圖尺寸均以厘米計。1T1T17—T2T2y抱箍體所承受的壓力Nl、N2為縱梁及其以上所有荷載產生的和力，用抱箍體支承上部荷載，抱箍桶壁與墩柱之間產生的摩擦力f抵抗壓力N1、N2,由f=uN知，f由作用在抱箍桶上的垂直壓力產生，采用抱箍桶之間f的高強螺栓的拉力Tl、T2對抱箍桶施工壓力。荷載計算：由以上計算可知：支座反力R=643kNAR=283X2=566kNB以最大值643KN為抱箍體需承受的豎向壓力N進行計算。力學計算：5.1.3.1計算拉力T1,砼與鋼之間設一層橡膠，摩擦系數按橡膠與鋼之

間的摩擦系數取口=0.25，由f二口Nf垂直壓力:N二f二^43=2572kNT=NT=Nf=2572=643kNf4 4N二T+T+T'+T'二4Tf1 2 1 2 1M27高強螺栓的允許承載力:[N]=P?口?n/K=270X0.3Xl/1.7=47.6kNL抱箍螺栓數目的確定m=T/[N]=643/47.6=14個fl抱箍高度抱箍高h=0.6m。12個高強螺栓。螺栓軸向受拉計算砼與鋼之間設一層橡膠，按橡膠與鋼之間的摩擦系數取口=0.25計算抱箍產生的壓力P=N/u=643kN/0.25=2572kN由高強螺栓承擔。b貝V：N=P=2572kNfb抱箍的壓力由12條10.9級M27的高強螺栓的拉力產生。即每條螺栓拉力為：N=P/12=2572/12=215kN<[P]=270kN1b故高強螺栓滿足強度要求。（注：安全系數取1.7,那么[P]=159KN,12個高強螺栓不能滿足要求）。根據現場情況采用兩個抱箍上下抱箍，其高度1.2m，高強螺栓24個滿足要求。5.3求螺栓需要的力矩M采用兩個抱箍那么每個螺栓的拉力為N=P/24=2572/24=107KNb5.3.1由螺帽壓力產生的反力矩M二uNXL1111u=0.15鋼與鋼之間的摩擦系數1L=0.019力臂1M=0.15X107X0.019=0.305KN.m1M為螺栓爬升角產生的反力矩，升角為10°2M=uXN，cos10°XL+Nzsin10°XL[式中L=0.014(L為力212222臂)]=0.15X107Xcos10°X0.014+107Xsin10°X0.014=0.481(KN?m)M=M+M=0.305+0.481=0.786(KN?m)12=79(kg?m)所以要求螺栓的扭緊力矩M±79(kg?m)抱箍體的應力計算：采用一個抱箍時的檢算5.4.1抱箍壁為受拉產生拉應力拉力P=6N=6X215=1290(KN)11抱箍壁采用面板610mm的鋼板，抱箍高度為0.6m。則抱箍壁的豎向截面積：S=0.01X0.6=0.006(m2)1o=P/S=1290/0.006=215(MPa)>[o]=140MPa11不滿足設計要求。所以采用兩個抱箍抱箍壁采用面板610mm的鋼板，抱箍高度為1.2m。則抱箍壁的縱向截面積：S=0.01X1.2=0.012(m2)1o=P/S=1290/0.012=108(MPa)V[o]=140MPa11滿足設計要求。抱箍體剪應力t=(1/2R)/(2S)A1=(1/2X643)/(2X0.006)=26.8MPa<[t]=85MPa根據第四強度理論o=(o2+3t2)1/2=(2152+3X26.82)1/2=220MPa>[o]=145MPaWW不滿足強度要求。所以采用兩個抱箍t=(1/2R)/(2S)A1=(1/2X643)/(2X0.012)=13.4MPa<[t]=85MPa根據第四強度理論o=(o2+3t2)1/2=(1082+3X13.42)1/2=110MPa<[o]=145MpaWW滿足設計要求。兩個抱箍連接說明：由于一個抱箍不能滿足要求，因此采用兩個抱箍連接起來使用，連接時先將第一個抱箍安裝，在墩柱頂安裝兩個滑輪將第二個抱箍拉緊于第一個抱箍之下，讓其密貼然后安裝第二個抱箍。再檢查兩個抱箍是否密貼，如果還有縫隙用鋼板加緊。抱箍試驗：在抱箍使用前，先應做加載試驗，試驗布置圖如圖所示：報箍試驗示意圖6.1先將上、下兩抱箍，按設計要求緊固螺栓，在千斤頂與上抱箍、下抱箍之間設置鋼墊板，安裝加載設備。6.2加載過程控制：先加載到R/2即322KN,穩定一段時間后，進行觀察；再A加載到R即643KN，穩定一段時間，再進行觀察。A在抱箍加載過程中注意觀察：（1）抱箍體與墩柱有無滑動現象。（2）抱箍體各焊接部分有無變形開裂現象。卸載應均勻進行，卸載后，