抱箍在桥梁施工中的应用.docx

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1、抱箍在桥梁施工中的应用摘 要 简述抱箍在桥梁盖梁施工中的应用方法及原理，概括抱箍在应用时要进行的力学计 算，为今后类似施工提供计算参考依据。关键词 抱箍盖梁摩擦力应用计算1抱箍应用原理抱箍施工原理是通过在墩柱适当部位安装抱箍并通过螺栓使之与墩柱夹紧，利用抱箍与 墩柱之间的竖向摩擦力，支撑抱箍上的盖梁及临时施工设施。抱箍施工关键是保证抱箍与墩柱之间有足够的摩擦力，使抱箍在荷载作用下安全传递荷 载1捆箍墩构形式动。11抱箍箍结结构形要涉及箍身结构形式和连接板上螺栓排列方式。为保证抱箍工作时能够提供足够摩擦力，抱箍与墩身必须紧密相贴。墩柱在施工时很难 保证是正圆，且不同高度墩身不圆度也是不同的，因此

2、为了适应不同截面墩身，抱箍箍身一 方面采用不设环间加劲的柔性箍身，另一方面，可在箍身内侧贴一柔性橡胶垫，这样箍身是 柔性的，连外部螺栓作栓排与方费身紧密相贴。箍身与墩身之间静摩擦力为正压力在墩身方向投影与摩擦力系数的乘积，因此只有在正 压力方向与墩身方向垂直时才能达到最大静摩擦力。因此螺栓排列方向应保证水平。为了保 证抱箍与墩身之间能有足够的摩擦力，需提供足够的正压力，即保证一定的螺栓数量。如果 单从连接板与箍身受力考虑，连接板上螺栓最好竖向排成一排，但这必然造成抱箍自身高度 增大，减小抱箍能应用的高度范围，且增大抱箍自重，减小能承受的极限荷载。因此，一般 采用足够厚度的连接板并设置必要的加劲

3、板，将连接板上的螺栓在竖向布置成23排。这也 保证了技术上的可行性。抱箍在受力时一般不考虑变形，只进行应力计算，确定需要的螺栓个数或者能承受的最大荷载栓个数计算抱箍与墩柱间最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数乘积，即F=fxN。式中F一抱箍与墩柱间最大静摩擦力；f一抱箍与墩柱间静摩擦系数；N抱箍与墩柱间正压力。而正压力N是由螺栓的预紧力产生的，根据“抱箍”的结构形式，假定每排螺栓个数 为n，连接板上螺栓分布两排，则螺栓总数为4n，若每个螺栓预紧力为F，则“抱箍”与 墩柱间的总正压力N=4XnXF.o对于抱箍这样的结构，为减少螺栓个数，可采用材质为45号钢，直径30mm的大直径 螺栓或M27高强度螺

4、栓。每个螺栓的允许拉力F=AsX G，式中：As螺栓的横截面积，As=nd2/4G钢板允许应力，对于45号钢，G=2000Kg/cm2=2.0t/ cm2于是，F=nd2/4XG= 3.14X32/4X2.0=14.13t。取 F1=14to钢材与混凝土间的摩擦系数约为0.30.4,取f=0.3于是抱箍与墩柱间的最大静摩擦力为（2个墩柱，2个抱箍，8个螺栓）：F=f X N=fX8XnXF =0.3 X8XnX 14=33.6n若临时设施及盖梁重量为G,则每个抱箍承受的荷载为Q=G/2。取安全系数为入=2则有Q=F/入应即G/2计算/2, n=0.03G。故可取n=ROUND(0.03G+1,

5、0), ROUND()函数是取整函数。2.2抱箍在施工时主要承受上部盖梁钢筋、混凝土、模板重量及木方和工字钢重量。由于木 方的力学传递性能较好，可将上部荷载看做均布荷载分布在工字钢上作用于抱箍。作用方式 如下图：施工荷载主要包括盖梁混凝土和钢筋笼自重，钢模自重，工字钢自重，施工活载。假定一个盖梁混凝土方量为C40混凝土 30m3,混凝土平均密度为2.5t/m3，则混凝土自重 为2.5X30=75t。盖梁钢模密度为0.1t/m2，总的面积为30m2，则模板自重为3t。钢筋笼总重 为3t。工字钢自重为3。施工活载包括施工操作工人，混凝土动载，振捣时产生的动载，总 荷载为1t。则总的施工荷载为Q=7

6、5+3+3+3+1=85t。考虑施工安全系数，采用1.2，则施工 总荷载为Q=1.2X85=102t。单个加劲板受力为Q/4=25.5t。同时应考虑工字钢型号尺寸选择。假定两墩柱中心线距离为8m，H字钢两侧各悬臂伸 出距离为1m，则受力总长度为10m，均布荷载为q=102X 1000X 10/10=102KN/m。在如图 所示施工情况下，工字钢所产生最大弯矩Mmax=(ql2/8)X(1-4a2/l2)=765KNm。若采用四根 工字钢，工字钢抗弯强度为M，则应保证Mmax4M。且应保证所选工字钢承重极限大于 施工总荷载6对墩柱压应力计算箍身对墩柱的压应力。可由下式计算求得：|io BnD =

7、 KG 1其中:四摩阻系数，取0.35B箍身宽度，B=300mmD立柱直径，D=1200mmK荷载安全系数，取1.2G作用在单个抱箍上的荷载，G=510KN贝。1=KG/uB nD=1.2X510X1000/ (0.35X300X3.14X1200) =1.55MPa o=22.4MPa，满足要求。其中。为混凝土墩柱抗压强度容许值，其值不大于0.8Rab，墩柱混凝土抗压强度容许值 为分0M匏箍|心抗压力验算=0.7x4=28Mpa，0.8Rab=0.8x28=22.4Mpa。箍身内应力。2的合成图如下：化简得。2 5 =。1D/2其中：5钢板厚度，取10mm。求得。2=(1.55X 1200/

8、2)/10=93MPaf=215MPa,满足要求。f查又钢结构设计规范GB500172003，Q235钢抗压、弯、拉强度设计值为215MPa。*.微I加劲板螺栓抗拉承载力计算加劲板腹板采用8根10.9级M24高强螺栓，螺栓直径为24mm。钢带所受拉力：F=。2 5 B=93x10x300x10 -3=279kN，则单个螺栓所受拉力为：N=F/8=279/8=34.875kNNt=180kN, 满足要求。其中：N10.9级M24高强螺栓设计拉力。查钢结构设计规范GB50017200310.9级M24 螺栓预拉力2=螺栓抗剪承载力计N算已计算得作用在单个加劲板上的竖向荷载为G=25.5吨，螺栓连接

9、方式为双剪结合。单个螺栓所受的竖向总荷载为：T=255/8=31.875kN，单个螺栓所受剪力Q=T/2=15.9375kN。螺栓截面为圆形，故其截面所受的最大切应力为：t max=4Q/3Ae其中：AeM24螺栓的有效面积，为353mm 2则 t max=4Q/3Ae= (4x15.9375x1000) /(3x353)=60.2Mpa。螺栓的许用切应力：T=os/n其中：。s一材料的屈服极限，10.9级螺栓的屈服极限为940Mpa (摘自GB 3098.1-82)n一安全系数，静载时取2.5。则许用应切力：t=。s/n =940/2.5=376Mpa。2.2.故螺栓T画力计算件。紧固螺栓时

10、要按照钢板容许应力控制紧固力。考虑2倍的安全系数，紧固力取279x2=558kN，每个螺栓紧固力为：558/8=69.75kN。查公路桥涵施工技术规范041-2000P236公式：TC=KPCDTC终拧扭矩(N-M)K一高强度螺栓连接扭矩系数平均值，范围为0.110.15之间，取0.15。PC一高强度螺栓施工预拉力(kN)D一高强度螺栓公称直径(mm)单个螺栓终拧扭矩TC=KPCD=0.15x69.75x24=251.1Nm,扳手手柄加长到80cm，只需紧 固1蜀8翘满足算求 ，紧固螺栓时可脚踩加长手柄，踩不动即能满足要求。M24高强螺栓紧固力为N =69.75kN，单个牛腿由8个螺栓连接，则

11、抱箍钢带所受的最 大拉力：F=8N=558kN，钢带横截面承受的最大正应力：。max=F/(Bx 5 )= 558/(300x10)x1000=186Mpa。其中：B一钢带高度6一钢带厚度则钢板所受墩柱的最大压应力为：。0= (omaxx5) / (D/2) =(186x10)/(1200/2)=3.1Mpa其中：D一墩柱直径（mm）抱箍与墩柱间的最大压力为：Nmax=。0n DB=3.1x3.14x1200x300/1000=3504.24kN取摩阻系数g=0.35，则抱箍与墩柱之间的最大静摩擦力：Tmax=gNmax=0.35x3504.24=1226.484kN已计算得单个抱箍所受的竖向

12、荷载为G=510kNTmax，满足条件，抱箍不会产生滑移。o 综合上述计算，该抱箍可用于假定盖梁施工。3抱箍施工步骤其施工工艺流程是：设计抱箍形式（计算箍板宽度、紧固螺栓规格、数量等）一按设计 型式制作抱箍一安装抱箍一采用千斤顶进行抱箍承载力试验一安装、托梁、铺设定型钢底模 一复核底模一测定轴线一绑扎盖梁钢筋一支立侧模板一浇筑盖梁混凝土、养护至拆模强度一 腆箍托堑抱箍内径宜比墩柱直径大12cm。抱箍与混凝土接触面要平整，所有的焊接部位必须焊 接密抱箍缝拼须饱满。抱箍加劲板上螺栓孔的大小由选择的螺栓直径大小决定。抱箍试拼可在墩柱底进行，每半钢箍连接处，上、下各焊一块水平钢板，做为承重牛腿。 钢抱

13、箍内侧与墩柱接触处用橡胶皮等柔性环包，以增大墩身与抱箍间的摩擦力，并避免钢抱 箍与墩柱间的钢性接触，损伤混凝土表面。抱箍拼装好后，连接处的螺栓必须分三次进行拧 紧。第一次在抱箍拼装好后进行，第二次在抱箍拼装好后第三天进行，第三次是在给抱箍加 压后进行，压力的大小必须与抱箍理论承受的荷载相一致。抱箍螺栓使用前必须检查其是否 有缺陷。只要发现有缺陷坚决不能使用。抱箍加压后通过在抱箍下方作标志，检查抱箍是否 有下沉作，并做搭谜。采用人工将要施工的盖梁下方地基大致整平，保证辅助支架立柱位置标高一致。在平整 好的地基上人工搭设钢管辅助支架，辅助支架的作用是给抱箍安装提供一个临时支撑，方便 安装，箍梁施工

14、时不受力 。辅助支架的标高控制在抱箍的下缘。抱箍拼装合格并且墩身混凝土（墩身顶混凝土标高必须比设计标高大1cm）强度达到要 求后，即可吊装抱箍。抱箍两部分宜同时吊装，操作人员用电动扭矩扳手将螺栓逐个拧紧。 注意两个法兰要对称进行。抱箍安装好后应在桥墩上抱箍下方作好标记，以便观测抱箍是否下沉，然后将工字钢装 置在抱箍牛腿上，为防止两个工字钢侧向倾覆，两根工字钢间可选用对拉螺栓穿过工字钢腹 板连接箍侧用钢管支撑，对拉螺栓穿过钢管。最后在工字钢上直接安放盖梁底模。盖梁底模安放好后，再一次拧紧抱箍连接螺栓，检查抱箍是否下沉。若发现抱箍并未下 沉，就可以吊装钢筋骨架及侧模，再检查抱箍是否下沉，确认抱箍没

15、有移动，就可以灌筑砼。 盖梁在放抱混凝土过程中必须安排一人观测抱箍是否下沉。, 拆放抱箍时将抱箍用吊车挂住（也可以吊葫芦悬吊），然后拆抱箍连接螺栓，下放抱箍。4抱箍施工注意事项1. 抱箍制作时必须采用合格钢板制作，防止抱箍在荷载作用下发生脆性变形或损坏。2. 螺栓使用个数应比计算所得个数多，并在加劲板两侧对称布置，螺栓必须采用合格 的高强度螺栓，并保证螺栓在每次加固拧紧时达到设计扭矩。3. 每次使用抱箍前必须对抱箍和螺栓进行检查，对裂纹进行焊补加强，螺栓损坏应及 u 时更换。5结束语抱箍法盖梁施工优点：克服了预埋型钢牛腿或后穿牛腿法对墩柱质量的影响；避免了采 用满堂支架对地基承载力要求高的缺点；施工方法简单，施工效率高。在桥梁施工时应用抱 箍可大大减少投入，提高施工效率。参考文献 1蒋周萍，叶维泽桥梁盖梁抱箍法施工及计算，民营科技出版社，2010.参考文献 2朱清华盖梁抱箍设计计算方法，西部探矿工程出版社，2007.参考文献3杨自刚盖梁抱箍法施工技术总结，西部探矿工程出版社，2009.参考文献 4樊启兵桥梁盖梁抱箍法施工技术研究，现代商贸工业出版社，2009.参考文献 5钟书兴悬臂抱箍法在某大桥独柱盖梁施工中的应用，中国高新技术企业出版社， 2009.