1、高速公路桥梁盖梁抱箍法施工方案及抱箍试验高速公路桥梁盖梁抱箍法施工方案及抱箍试验一、施工设计说明（一）、工程简介高速公路*有桥梁2座。墩柱为两柱、三柱及四柱式结构，墩柱上方为盖梁，如图1所示。本图尺寸为其中一种形式，该盖梁设计砼43.4立方米，计算以该图尺寸为依据，其他尺寸形式盖梁施工以该计算结果相应调整。图1 盖梁正面图（单位：cm）（二）、设计依据1、公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）2、路桥施工计算手册3、其他相关资料及本单位以往施工经验。二、盖梁抱箍法结构设计（一）、盖梁模板底模支撑设计在盖梁底模下部采用间距1m工14型钢作横梁，横梁长3.7m。横梁底下设纵梁。（二）
2、、纵梁设计在横梁底部采用单层；两排贝雷片（标准贝雷片规格：3000mm1500mm，）连接形成纵梁，长18m，两排贝雷梁位于墩柱两侧，中心间距140mm。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。（三）、抱箍设计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50cm，采用20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23mm厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。图2 盖梁抱箍法施工示意图（四）、防护栏杆
3、与工作平台设计(1) 栏杆采用50的钢管搭设，在横梁上每隔2米设一道1.2m高的钢管立柱，竖向间隔0.5m设一道钢管横杆，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5cm厚的木板，木板与横梁之间采用铁丝绑扎牢靠。三、盖梁抱箍法施工设计计算（一）、设计检算说明1、设计计算原则（1）在满足结构受力情况下考虑挠度变形控制。（2）综合考虑结构的安全性。（3）采取比较符合实际的力学模型。（4）尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法。2、对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。3、本计算未扣除墩柱
4、承担的盖梁砼重量。以做安全储备。4、抱箍加工完成实施前，必须先进行压力试验，变形满足要求后方可使用。（二）、横梁计算采用间距1m工14型钢作横梁，横梁长3.7m。共设横梁18根，总重G4约为11kN。 1、荷载计算 （1）盖梁砼自重：G1=43.4m326kN/m3=1128kN （2）模板自重：G2=81.3kN （3）施工荷载与其它荷载：G3=21kN横梁上的总荷载：G=G1+G2+G3+G4 =1241.3kNq1=1241.3/15.374=80.74kN/m横梁采用1m间距的工字钢，则作用在单根横梁上的荷载G=80.741=80.74kN作用在横梁上的均布荷载为：q2= =80.74
5、/1.8=44.86/m 2、力学模型 如图3所示。图3 横梁计算模型3、横梁抗弯与挠度验算横梁的弹性模量E=2.1105MPa;惯性矩I=712cm4;抗弯模量Wx=102cm3为了简化计算，忽略两端0.2m悬挑部分的影响。最大弯矩：Mmax= =44.861.42/8=11kNm= Mmax/Wx=11103/(10210-6)107.84MPaw=158MPa满足要求。最大挠度：fmax= 5 q2lH 4/384EI=5448601.44/(3842.1101171210-8)=0.0015mf =1.2/400=0.003m满足要求。（三）、纵梁计算纵梁采用单层2排贝雷片（标准贝雷片
6、规格：3000cm1500cm）连接形成纵梁，长18m。 1、荷载计算 （1）横梁自重：G4=11kN （2）贝雷梁自重：G5=270129.8=31752N31.8KN纵梁上的总荷载：GZ=G1+G2+G3+G4+G5=1273.1kN纵梁所承受的荷载假定为均布荷载，单排贝雷片所承受的均布荷载q3= GZ/2L=1273.1/（215.374）41.4kN/m 2、力学计算模型建立力学模型如图4所示。图4 纵梁计算模型图3、结构力学计算（1）计算支座反力Rc：Rc=41.415.374/2=318.24KN最大剪力Fs=Rc-3.13241.4=188.58KN（2）求最大弯矩：根据叠加法求
7、最大弯矩。图5 纵梁计算单元一跨中最大弯矩Mmax1=9.112q3/8=429.5KN/m图6 纵梁计算单元二梁端最大弯矩Mmax2=3.1322q3/2=203.1KN/m叠加后得弯矩图： 图7 纵梁弯矩图所以纵梁最大弯矩Mmax产生在支座处，Mmax= Mmax2=226.4KN.m，远小于贝雷桁片的允许弯矩M0=975kNm。（3）求最大挠度：贝雷片刚度参数弹性模量：E=2.1105MPa，惯性矩：I=250500cm4。易知纵梁最大挠度发生在跨中或者梁端。纵梁端挠度fc1=qal3/(24EI)(6a2/l2+3a3/l3-1)=414003.1329.113/(242.110112
8、5050010-8)(63.1322/9.112+33.1323/9.113-1) -0.001m跨中挠度fc2=ql4/(384EI)(5-24a2/l2)= 414009.114/(3842.1101125050010-8)(5-243.1322/9.112) 3.110-4m所以最大挠度发生在纵梁跨中为fc1=-0.001mfc1f=a/400=3.132/400=0.008m,满足要求。（四）、抱箍计算1、荷载计算每个盖梁按墩柱设两个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：支座反力Rc= 318.24kN,每个抱箍承受的竖向荷载N=2Rc=636.48kN,该值即为抱箍体需产生的摩擦力。
9、 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=636.48kN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=Pn/K式中：P-高强螺栓的预拉力，取225kN;-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= 2250.31/1.7=39.7kN螺栓数目m计算：m=N/NL=636.48/39.7=16.0316个，取计算截面上的螺栓数目m=20个。则每条高强螺栓提供的抗剪力：P=N/14=636.48/20=31.82KNNL=39.7kN故能承担所要求的荷载。 （2）螺栓轴向受
10、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=0.3计算抱箍产生的压力Pb= N/=636.48kN/0.3=2121.6kN由高强螺栓承担。则：N1=Pb=2121.6kN抱箍的压力由20条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为N2=Pb/20=2121.6kN /20=106.08kNS=225kN=N1/A= N2（1-0.4m1/m）/A式中：N2-轴心力m1-所有螺栓数目，取：20个A-高强螺栓截面积，A=4.52cm2=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=2121600(1-0.420/10)/204.5210-4=46938kPa=46.938MPa=14
11、0MPa故高强螺栓满足强度要求。 （3）求螺栓需要的力矩M1)由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N2L1u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数L1=0.015力臂M1=0.15106.080.015=0.239KN.m2)M2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10M2=1N2cos10L2+N2sin10L2式中L2=0.011(L2为力臂)=0.15106.08cos100.011+106.08sin100.011=0.375(KNm)M=M1+M2=0.239+0.375=0.614(KNm)所以要求螺栓的扭紧力矩M0.614(KNm)3、抱箍体的应力计算：（1）、抱箍壁受拉产生拉应力拉力P1=1
12、0N2=1060.8（KN）抱箍壁采用面板16mm的钢板，抱箍高度为0.5m。则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.0160.5=0.008 (m2)=P1/S1=1060800/0.008=132.6106(Pa)=132.6(MPa)=158MPa满足要求。 （2）、抱箍体剪应力=（1/2N）/（2S1）=（1/2636480）/（20.008）=19.89106(Pa)=19.89MPa=98MPa根据第四强度理论W=（2+32）1/2=（132.62+319.892）1/2=134.1MPa=158MPa满足强度要求。四、抱箍试验为了保证施工安全，检验抱箍的承载力是否能够满足盖梁施工荷载要求
13、，在盖梁施工前要进行抱箍试验。（一）、试验柱浇筑在桥梁墩柱施工前预先浇筑试验柱，试验柱直径与墩柱直径相同，南坑高架桥试验柱直径1.4m，高度2.5m，在试验柱立模之前对地面进行压实、硬化处理，模板要打磨干净，试验柱内配筋与墩柱配筋相同，保护层厚度按设计6cm预留，采用C35砼浇筑，浇筑过程砼要振捣密实。浇筑完毕后要及时对砼进行养护处理。（二）、抱箍安装抱箍设计高度50cm，由直径1.4m两个半圆通过20根M24高强螺栓连接而成，抱箍体钢板厚度16mm，设计最大承载力1340kN。抱箍具体构造图8。等试验柱砼强度达到设计强度后方可进行抱箍试验。试验时将成对的抱箍安装在试验柱墩柱上，抱箍与墩柱砼之
14、间加2-3mm橡胶垫块，增大抱箍与墩柱砼之间的摩擦力，抱箍使用20根M24高强螺栓连接，螺栓的扭紧力矩达到抱箍计算所得的力矩值。图8 抱箍构造图（三）、液压油顶的选择与安装由抱箍计算过程可知单个抱箍承受的荷载为636.48kN。试验时加载量为盖梁施工中受力最大（经计算盖梁两侧墩柱上的抱箍承受压力最大）的抱箍的承载力的1.5倍，即为954.72kN。所以选择两台50t(500kN)液压千斤顶(有压力显示表)。将两台液压千斤顶安装在两抱箍之间（如图9所示），固定牢固，保证千斤顶垂直度。图9 抱箍试验示意图（四）、承载力试验检查确认抱箍螺栓扭紧和千斤顶安装牢固后，两台液压千斤顶同时慢慢加压开始抱箍承载力试验，加压时时刻注意千斤顶压力表读数，保证两台千斤顶压力基本一致，不得偏压。慢慢加载至500kN的压力，加载过程中观察抱箍与墩柱之间的相对滑动情况，以及抱箍的变形情况，若没有上述两种情况或者抱箍滑动和变形都很小，则抱箍承载力满足盖梁施工要求。反之，抱箍要重新设计，加大承载能力。保证盖梁施工所需承载力要求，确保施工安全。
