盖梁报箍法施工.docx
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盖梁报箍法施工.docx
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盖梁报箍法施工
四、盖梁、台帽施工
1、测量放样
施工前,先对场地进行清理、整平;凿除盖梁(台帽)与立柱(肋板)接头处的混凝土浮浆;按设计要求放出立柱(肋板)的中心坐标点位和台帽轴线,直至完全符合规范要求。
2、盖梁抱箍法结构设计
1)侧模与端模支撑
侧模为特制大钢模,面模厚度为δ6mm,肋板高为10cm,在肋板外设2[14背带。
在侧模外侧采用间距1.2m的2[14b作竖带,竖带高2.9m;在竖带上下各设一条φ20的栓杆作拉杆,上下拉杆间间距2.7m,在竖带外设φ48的钢管斜撑,支撑在横梁上。
端模为特制大钢模,面模厚度为δ6mm,肋板高为10cm。
在端模外侧采用间距1.2m的2[14b作竖带,竖带高2.9m;在竖带外设φ48的钢管斜撑,支撑在横梁上。
2)底模支撑
底模为特制大钢模,面模厚度为δ8mm,肋板高为10cm。
在底模下部采用间距0.4m工16型钢作横梁,横梁长2.0m。
盖梁悬出端底模下设三角支架支撑,三角架放在横梁上。
横梁底下设纵梁。
横梁上设钢垫块以调整盖梁底2%的横向坡度与安装误差。
与墩柱相交部位采用特制型钢支架作支撑。
3)纵梁
在横梁底部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15m,每两排一组,每组中的两排贝雷片并在一起,两组贝雷梁位于墩柱两侧,中心间距110.5cm,贝雷梁底部采用3m长的工16型钢作为贝雷梁横向底部联接梁。
贝雷片之间采用销连接。
纵、横梁以及纵梁与联接梁之间采用U型螺栓连接;纵梁下为抱箍。
4)抱箍
采用两块半圆弧型钢板(板厚t=16mm)制成,M24的高强螺栓连接,抱箍高1734cm,采用66根高强螺栓连接。
抱箍紧箍在墩柱上产生摩擦力提供上部结构的支承反力,是主要的支承受力结构。
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2~3mm厚的橡胶垫,纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。
5)防护栏杆与与工作平台
(1)栏杆采用φ50的钢管搭设,在横梁上每隔2.4米设一道1.2m高的钢管立柱,竖向间隔0.5m设一道钢管立柱,钢管之间采用扣件连接。
立柱与横梁的连接采用在横梁上设0.2m高的支座。
钢管与支座之间采用销连接。
(2)工作平台设在横梁悬出端,在横梁上铺设2cm厚的木板,木板与横梁之间采用铁丝绑扎牢靠。
3、抱箍应力验算
1)、侧模支撑计算
(1)力学模型
假定砼浇筑时的侧压力由拉杆和竖带承受,Pm为砼浇筑时的侧压力,T1、T2为拉杆承受的拉力,计算图式如图下所示。
(2)荷载计算
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=0.015<0.035
h=0.22+24.9v/T=0.22+24.9×0.015=0.6m
Pm=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=53kN
(3)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
=
1.2×53/2π×0.012=101223kPa=101MPa<[σ]=160MPa(可)
(4)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=2.7m,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=87.1cm3
q0=23×1.2=27.6kN/m
最大弯矩:
Mmax=q0l02/8=27.6×2.72/8=25kN·m
σ=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=2.7/400=0.007m
(5)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。
2)、横梁计算
采用间距0.4m工16型钢作横梁,横梁长2.0m。
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34个,特制钢支架2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
盖梁砼自重:
G1=23.46m3×26kN/m3=610kN(重载方向)
模板自重:
G2=120kN(根据模板设计资料)
侧模支撑自重:
G3=96×0.168×2.9+10=57kN
三角支架自重:
G4=8×2=16kN
施工荷载与其它荷载:
G5=20kN
横梁上的总荷载:
GH=G1+G2+G3+G4+G5=610+120+57+16+20=823kN
qH=823/15=55kN/m
横梁采用0.4m的工字钢,则作用在单根横梁上的荷载GH’=55.0×0.4=22kN
作用在横梁上的均布荷载为:
qH’=GH’/lH=22/1.35=16.3kN/m(式中:
lH为横梁受荷段长度,为2.4m)
(2)力学模型
如下图所示
横梁计算模型
(3)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=16.3×1.352/8=3.7kN·m
σ=Mmax/Wx=3.7/(140.9×10-6)
=26300≈26.3MPa<[σw]=160MPa(可)
最大挠度:
fmax=5qH’lH4/384×EI=5×16.3×1.354/(384×2.1×108×1127×10-8)=0.00029m<[f]=l0/400=1.35/400=0.0034m(可)
3)、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15m。
(1)荷载计算
横梁自重:
G6=4.6×0.205×34+3×18×0.205=39kN
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=610+120+57+16+20+39+237=1099kN
纵梁所承受的荷载假定为均布荷载q:
q=GZ/L=1099/13.7=80.2kN/m
(2)力学计算模型
建立力学模型如图下所示。
纵梁计算模型图
(3)结构力学计算
图所示结构体系为一次超静定结构,采用位移法计算。
A、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
求得:
B、计算支座反力RA、RB
由静力平衡方程解得
C、弯矩图
根据叠加原理,绘制均布荷载弯矩图:
D、纵梁端最大位移
=-648q/EI(↓)
(4)纵梁结构强度验算
A、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=8.82×179=1579kN·m
B、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=1579kN·m<[M]=3510kN·m满足强度要求
(5)纵梁挠度验算
A、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)
B、最大挠度发生在盖梁端
fmax=648q/EI=648×179/(2.1×108×2293200×10-8)=0.024m
[f]=a/400=4.2/400=0.0105m
(6)关于纵梁计算挠度的说明
由于fmax>[f],计算挠度不能满足要求。
计算时按最大挠度在梁端部考虑,由于盖梁悬出端的砼量较小,悬出端砼自重产生荷载也相对较小,考虑到横梁、三角支架、模板等方面刚度作用,实际上梁端部挠度要小于计算的fmax值。
实际实施时,在最先施工的纵梁上的端部、支座位置、中部等部位设置沉降监测测点,监测施工过程中的沉降情况,据此确定是否需要预留上拱度。
如果需设置预拱度时,根据情况采取按以梁端部为预留上拱度最大值,在梁端部预留2cm的上拱度并递减至墩柱部位的办法解决。
4)抱箍计算
(1)抱箍承载力计算
A、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]×179/2=1672kN
RC=8.31q=8.31×179=1487kN
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。
B、抱箍受力计算
a、螺栓数目计算
抱箍体需承受的竖向压力N=1672kN
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]=1672/39.7=42.1≈42个,取计算截面上的螺栓数目m=42个。
则每条高强螺栓提供的抗剪力:
P′=N/44=1672/42=39.8KN≈[NL]=39.7kN
故能承担所要求的荷载。
b、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=1672kN/0.3=5573kN由高强螺栓承担。
则:
N’=Pb=5573kN
抱箍的压力由42条M24的高强螺栓的拉力产生。
即每条螺栓拉力为
N1=Pb/44=55743kN/42=133kN<[S]=225kN
σ=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=4.52cm2
σ=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。
c、求螺栓需要的力矩M
1)由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1×L1
u1=
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