某高速公路合同段盖梁施工方案抱箍结构计算书.doc

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1、K12+550K19+605.4某某高速公路TJ-4合同段盖梁施工方案盖梁抱箍法施工计算书1、设计说明或简介某某高速公路范县段TJ-4标，起讫桩号为K12+550K19+605.4，全长7.055公里。本标段盖梁总计68座。其中：选取单柱受力做大的k16+863陈庄分离立交盖梁为算例。盖梁长13.552m，宽1.6m，高1.45m，混凝土方量29.1m3。以下就以此为例来演算抱箍方案实施的可行性2、横梁、纵梁计算过程2.1、横梁演算：支撑按简支梁计算，使用I12.6工字钢，长3m，其力学性质：I=488cm4，W=77.5cm3，E=2.1x105Mpa，A=18.118cm22.1.1计算作

2、用于模板次楞梁的荷载设计值q新浇筑混凝土自重：Q1= （26KN/m3*29.1m3）/（13.552m*1.6m）=34.89KN/m2模板自重：Q2=3.6KN/m2脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施及附加构件自重：Q3=0.5KN/m2施工人员、材料及施工设备荷载：Q4=2.5KN/m2振捣混凝土产生荷载标准值：Q5=2KN/m2浇筑时容量为0.2-0.8m3料斗供料：Q6=4KN/m2计算作用于模板横梁的荷载设计值q计算荷载设计值q=1.2*（Q1+Q2+Q3）+1.4*(Q4+Q5+Q6+)=58.69 KN/m2荷载标准值：q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6=47.49KN

3、/m2可计算工字钢间距范围a：qal2/8【215MPA】*Wa【215MPA】*（8*W）/(1.62q)= 【215MPA】*8*77.5cm3/（2.56*58.69KN/m）可以得出 a88.7cm 根据实际情况取a=70cm根据实际70cm排列，总计16根，计算实际结构受力情况Q横=1.2*16*3*14.223*10/（13.552*1.6）=0.38 KN/m2计算荷载设计值：q=58.69+0.38=59.07 KN/m22.1.2绘制支撑横梁的受力简图支撑横梁受力简图2.1.3计算作用在横梁上的荷载产生的最不利弯矩值MmaxMmax=ql2/8=59.07*0.7*1.62/

4、8=13.23KNm绘制弯矩图弯矩图2.1.4计算抗弯强度= Mmax/W=13.23KNm/77.5cm3=170.7Mpa215Mpa结论：结构抗弯强度满足要求2.1.5计算抗剪强度Qmax=ql/2=59.07*0.7*1.6/2=33.08KN绘制剪力图剪力图=QmaxxS0/（Ixb）=33.08KNx57.07cm3/（488cm4x0.5cm）=77.4MPafv=125MPa1.6计算挠度=5ql4/384EI=5*59.07KN*0.7m*（1.6m）4/384*2.1*105*488cm4=3.4mm【】=l/400=4mm绘制位移图位移图结论：结构刚度满足要求小结：根据弯

5、拉强度、剪力强度、挠度等项目验算，支撑横梁满足要求。2.2、纵梁计算纵梁采用I45b工字钢，支撑在抱箍上，支撑间距为7.506m。I45b工字钢力学性能：I=33800cm4，W=1500cm3，E=2.1x105MPa，A=111.446cm2由上面计算作用于模板次楞梁的荷载设计值q=59.07KN/m22.2.1绘制支撑纵梁受力简图纵梁受力简图2.2.2计算支座反力R2=R3=（ql+q自a）/2 =（59.07KN/m2*0.8m*13.552m+87.485kg/m*10N/kg*13.552）/2 =326.13KN2.2.3计算作用在纵梁的荷载产生的最不利弯矩值MmaxMmax=q

6、l12/8- ql22/8=59.07*0.8*7.5062/8-59.07*0.8*3.0232/8=215.93KNm弯矩图2.2.4计算抗弯强度=Mmax/W=215.93KN/1500cm3 =144MPaf=215MPa结论：结构抗弯强度满足要求2.2.5计算抗剪强度Qmax=ql/2=59.07*0.8*7.506/2=177.35KN剪力图=Qmax*S0/（Ib）=177.35*1253.8/（33800*1.35）=48.7MPa【125MPa】结论：结构抗剪强度满足要求。2.2.6计算挠度=ql4（5-24a2/I2）/384EI =59.07*0.8*（7.506）4*（

7、5-24*3.0232/7.5062）/（384*2.1*105*33800） =6mm【】=l/400=18mm绘制位移图位移图结论：结构刚度满足要求 小结：根据弯拉强度、剪力强度、挠度等项目验算，纵梁满足要求。3、抱箍受力计算抱箍承受的竖向压力由上面计算得N=59.07*13.552*1.6/2=640.4KN（一个抱箍提供的竖向力）抱箍筒壁产生的法向压力荷载Nr=F/=N/=640.4/0.45=1423.1KN-一个抱箍（钢）和墩柱（砼）间的摩擦系数，砼与钢之间设一层橡胶，按橡胶与钢之间的摩擦系数取0.45根据圆筒承压计算模型，标准圆形压力容器承受的法向压力转换为径向拉力：抱箍体径向拉

8、力T=rNr=Nr/2=1423.1/2=711.55KN3.1螺栓数目计算此处抱箍连接中，按照高强度螺栓承压型连接类型计算（每个半圆抱箍体端头连接板间留有缝隙）。应按照同时承受剪力和杆轴方向拉力的情况进行计算。3.1.1初步计划抱箍采用M24螺栓，为承压型高强螺栓10.9级， m个螺栓。计算单个螺栓受剪承载力设计值Nvb：Nvb=nfde2/4fvb =（1*3.14*242/4）*310=140.2KN计算单个螺栓受拉承载力设计值Ntb=de2/4ftb=226.2KNnf-受剪面数目de-螺栓在螺纹处的有效直径（mm）fvb、fcb、ftb-螺栓的抗剪、承压和抗拉强度设计值（MPa）3.

9、1.2最少需用的螺栓数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226.2kN;-摩擦系数，取0.45；n-传力接触面数目，取1；K-安全系数，取1.7。则：NL= 226.20.451/1.7=59.9kN螺栓数目m计算：m=N/NL=640.4/59.9=10.7，取计算截面上的螺栓数目m=16个。单个螺栓承受的剪力Nv=640.4/16=40.03KN单个螺栓承受的拉力Nt=1423.1/16=88.94KN3.1.3同时承受剪力和杆轴方向拉力的螺栓，应符合下列公式要求：【（Nv/

10、Nvb）2+（Nt/ Ntb）2】1/2=0.471结论：根据结果比对，所选螺栓满足要求。3.2螺栓终拧扭矩值计算高强螺栓的终拧扭矩值可按下式计算：Tc=KPcd=0.13*1.1*88.94*24=305.24NmTc-高强螺栓的终拧扭矩K-高强螺栓连接副的扭矩系数平均值，一般取0.13；Pc-高强螺栓施工预拉力标准值，Pc=1.1(T/m)d-高强螺栓公称直径，即高强螺栓螺纹直径（mm）；4、抱箍体的应力计算：4.1、抱箍壁为受拉产生拉应力=（mPc）/ht =16*88.94*103/0.5*20*10-3=142.3MPaf=215MPah-抱箍体钢板的高度，取0.5mt-抱箍体钢板面板厚度，取20mm；f-材料的抗弯强度设计值4.2、抱箍体所承受剪应力=3（N/2）/(2ht)=3（640.4/2）/（2*0.5*20*10-3）=48MPa fv=125MPa，根据第四强度理论W=（2+32）1/2=（142.32+3482）1/2=164.8MPaW=215MPa结论：抱箍体的高度、厚度取值满足要求。