桥梁盖梁施工钢抱箍力学计算

太澳四标共有盖梁152座，其中主线桥盖梁108座，匝道桥44座。主线桥盖梁长度从14.75m~29.8m不等,分别为两柱、三柱、四柱式盖梁，墩柱中心间距最大为8.5m；匝道桥盖梁长度从8.16m~15.75m不等,分别为两柱、三柱式盖梁，墩柱中心间距最大为6.18m。

钢抱箍力学计算取两墩柱间距最大和钢抱箍承重最大处盖梁进行计算，根据分析，主线桥双柱墩盖梁为钢抱箍承重最不利截面，盖梁长度14.75m，墩柱中心间距8.5m，具体尺寸见下图：

每个盖梁重量G=[（1.6×0.8+1.4×0.8）×14.75+0.3×0.575×1.6-2.275×0.8×1.4] ×26(砼密度)=861KN，盖梁支架采用抱箍法施工，其施工方法简图如下：

模板采用工厂定制大块钢模板，模板力学性能在此不做验算，本验算主要为模板底方木、贝雷钢架及钢抱箍的验算。

一、 方木验算

查资料得各荷载的取值如下：现浇砼26KN/m3，模板0.47KN/m2，施工人员及机具荷载2.5/m2，方木6KN/m3。

钢模型板底方木采用12×12cm的方木，方木长度3m，间距30cm，方木计算采用简支梁计算模式，方木承受钢模板传递的平面压力，验算时方木承受线性荷载。 1、

确定荷载

（1） 现浇砼自重

q1= (1.6×0.8+1.4×0.8) ×0.3×26=18.72KN （2） 模板重量

q2=0.47×(1.6+1.6×2)×0.3=0.677KN （3） 施工人员及机具荷载

q3=2.5×1×0.3=0.75KN

Q=∑qi=20.147KN/m q =20.147/1.2=16.79KN/m 2、

强度验算及挠度计算

0.3m,计算跨径

1.2m, Wx=bh2/6=0.000288

方木间距

m3,IX=bh3/12=0.000017m4

（1）

正应力计算

σ=Mmax/Wx=0.125×16.79×1.22/0.000288=1.05×104kPa＜ [σ]=1.2×104kpa

（2）

剪应力计算

q=16.79kN/mτmax=3Qmaxl/2A

=3×16.79×1.2/(2×0.12×0.12)=2.1×103kPa＜[τ]

（3） f =5ql4/384EI

=5×16.79×1.24/(384×0.9×107× 1.7×10-5)

=0.00296m＜[ f ]=l/400=0.003m 因此方木强度满足要求。 二、贝雷钢架验算 一)、确定荷载：

挠度计算

V =ql/2maxQ图M图2M =ql/8max1、现浇砼纵向每米自重：(1.6×0.8+1.4×0.8) ×26=62.4KN 2、钢模板纵向每米自重：0.47×(1.6+1.6×2) ×1=2.256KN 3、方木自重：6×0.12×0.12×3×3=0.778 KN 4、施工人员及设备荷载：2.5KN/m2×1m=2.5KN/m Q=1+2+3=65.434KN q =65.434/1+2.5=67.93KN/m 则单片贝雷片的受力q=67.93/2=33.97KN/m 二)、求截面积：

采用单片贝雷片拼接，间距1.2m，梁计算跨径8.5m，Wx=3.34×10-3m3，Ix=2.5×10-3m4 三)、 验算挠度：

f=5qL4/384×E×Ix=5×33.97×8.54/384×2.1×108×2.5×10-3=886628/201600000=0.004m＜[f] =8.5/400=0.022m 四)、验算强度：

Mmax=ql2/8=33.97×8.52/8=306.8KN-M

σ=Mmax/Wx=306.8/3.34×10-3=91.86Mpa＜ [σ]=210Mpa

三、钢抱箍力学计算 （一）抱箍承载力计算 1、荷载计算

每个盖梁按墩柱设一个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：支座反力RA=RB=861/2=431kN，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=861KN

抱箍所承受的竖向压力由M27的高强螺栓的抗剪力产生，查《路桥施工计算手册》：

M27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 螺栓数目计算：

m=N，/[NL]=431/39.7=10.9个≈11个，取计算截面上的螺栓数目m=12个。

则每条螺栓提供的抗剪力：

P，=N/m=431/12=35.92KN＜[NL]=39.7KN 故能承担所要求的荷载。 （2）螺栓轴向受拉计算

砼与钢抱箍之间设一层橡胶，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=431/0.3=1437KN由高强螺栓承担。则：N，=Pb=1437KN

抱箍的压力由12条M27的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉

力为Nl=Pb/12=1437/12=119.75KN＜[S]=225KN

，

σ=N，/A=N，（1-0.4ml/m）/A

式中：N，---轴心力

ml---所有螺栓数目，取：12个 A---高强螺栓截面积，A=4.52cm2

，σ=N，/A=Pb（1-0.4ml/m）/A=1437×（1-0.4×12/6）/(12×4.52

×10-4=287.4/0.005424=52987kPa=52.987Mpa＜[σ]=140Mpa

故高强螺栓满足强度要求。 （3）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=0.15钢与钢之间的摩擦系数 L1=0.015力臂

M1=0.15×52.987×0.015=0.119KN.m 2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10o M2=μ1×N，cos10o×L2+ N，sin10o×L2 [式中L2=0.011(L2为力臂)]

=0.15×52.987×cos10o×0.011+52.987×sin10o×0.011=0.187(KN.m) M=M1+M2=0.119+0.187=0.306(KN.m)=30.6(kg.m)

所以要求螺栓的扭紧力矩M≥30.6(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=mlNl=12×52.987=635.84(KN)

抱箍壁采用面板δ10mm的钢板,抱箍高度为0.67m。 则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.010×0.67=0.0067(m2) σ=P1/S1=635.84/0.0067=94.90(Mpa) ＜[σ]=140Mpa 满足设计要求。 2、抱箍体剪应力

τ=（1/2RA）/（2S1）=（1/2×431）/（2×0.0067）=16.08Mpa＜[τ]=85Mpa

根据第四强度理论 σW=(σ2+3τW]=145Mpa

满足强度要求。

本钢抱箍计算为理论上的计算,钢抱箍实际用于施工前应以现场静载试验为主，经试验得出施工各项参数。

2)1/2=(90.90+3×16.08)1/2=69.57＜[σ

夹板24-（8.8级高强螺栓）夹板说明： 1、本图单位均以； 2、焊缝均采用6连续角焊缝，焊缝必须饱满； 3、安装时，与立柱接触面裹一层的橡胶垫，同时每个螺栓施加的预拉力应相同； 单位太澳四标项目部盖梁施工钢抱箍设计图日期2008.11面板图名设计

盖梁施工钢抱箍设计图