帽梁模型施工方案1026.docx
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帽梁模型施工方案1026
第21合同段帽梁模型方案
一、工程概况:
我部承担施工的二广高速公路怀集至三水段第21合同段有桥梁3座,分别是凤坑高架桥、江坪高架桥和肖仔岗中桥。
3座桥梁下部构造桥墩均为双柱式墩。
桥墩帽梁设计宽度为14.6米,设计有挡块(帽梁示意图)。
二、编制依据:
1、二广高速公路怀集至三水段两阶段施工设计图第21标段(第三册)
2、公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000
3、公路施工计算手册
4、模板提供厂家提供的模板有关数据
5、本公司施工经验
三、施工方案的选定:
结合本地区帽梁施工惯例和我单位施工经验拟采用抱箍法进行墩柱帽梁施工。
利用在墩柱上的适当高度安装抱箍并使之与墩柱夹紧产生的最大静摩擦力,来克服临时设施及帽梁的重量。
沿线路横向,在抱箍加劲肋上铺设I45c工字钢作为纵梁,横向采用20cm间距铺设15cm×15cm方木均匀分布帽梁自重及施工荷载。
1、抱箍法的关键是要确保抱箍与墩柱间有足够的摩擦力,以安全地传递荷载。
抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴,这是个基本要求。
我部所使用的抱箍为专业生产商提供。
2、连接板上螺栓的排列
抱箍上的连接螺栓,其预拉力必须能够保证抱箍与墩柱间的摩擦
力能可靠地传递荷载。
因此,要有足够数量的螺栓来保证预拉力。
3、抱箍检算采用先理论计算,后在施工前采用相当于施工时最不利荷载进行试验,采用双保险以保证施工安全。
4、帽梁施工示意图。
四、施工方案设计
1、侧模与端模支撑
侧模为特制大钢模,面模厚度为6mm,水平加强筋8×80mm间距20cm,在肋板外设背带加固。
垂直加强筋及四周连接角采用L80×80×8角钢,间距35cm。
侧模高1.5m;上部设置[14槽钢加固座,间距1m,采用φ14圆钢作为拉杆。
端模采用脚手架支撑在方木横梁上。
2、底模支撑
底模为特制大钢模,面模厚度为6mm,肋板加固为[14槽钢。
在底模下部采用15cm×15cm的方木作为横梁,间距0.2m,横梁长2.3m。
3、纵梁
采用16m长的I45c型钢作为纵梁。
两片纵梁之间采用φ22
的栓杆连接;纵梁下为抱箍。
4、抱箍
拟采用双层抱箍法。
每层抱箍采用两块半圆弧型钢板(板厚t=10mm)制成,M24的高强螺栓连接,抱箍高50cm,采用24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。
5、
五、施工计算原理
1、计算原则
(1)采用施工的构件的支撑方法较为成熟,只验算抱箍和工字钢纵梁。
(2)综合考虑结构的安全性。
(3)采取简化的力学模型。
2、对部分结构的不均布,不对称性采用较大系数的均布荷载,。
3、计算按砼自重、模型自重、工字钢、施工荷载最不利荷载计。
六、抱箍验算
1、荷载计算
(1)帽梁砼自重:
G1=43.42m3×26kN/m3=1128.9kN
(2)模板自重:
G2=(1037.8×2+19.1×4+72.2×3+120×2+699.4×2+749.4×4+699.4×2)×10÷1000=168.1kN
(3)施工荷载(人+施工材料):
G3=(0.065×3+0.7)×10=9kN
(4)施工动荷载:
G4=10kN
(5)工字钢荷载:
G5=(94.5×16×10)×2/1000=30.24kN
抱箍上的总荷载:
G=G1+G2+G3+G4+G5=1128.9+168.1+9+10+30.24=1337.24kN
q=1337.24/14.6=91.6kN/m
2、力学模型
1、荷载计算
受力图如下:
每个帽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R1=R2=91.6×14.6/2=668.68kN。
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。
施工前用两台50T千斤顶对抱箍进行现场试验,保证抱箍静摩擦力满足施工要求。
抱箍与墩柱间采用橡胶垫圈,起到与墩柱间保护和增加摩擦系数。
3、抱箍受力计算
(一)、螺栓计算:
(1)螺栓数目计算
抱箍体需承受的竖向压力N=668.68kN。
抱箍拟采用M24高强螺栓连接。
M24高强螺栓预拉力P取225kN:
M24螺栓的允许抗剪力:
[NL]=Pμn/K
式中:
P---高强螺栓的允许预拉力,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N计算:
n=N’/[NL]=668.68/39.7=16.8个,按厂商提供螺栓数目取值
n=24个。
则双抱箍每条高强螺栓提供的抗剪力:
P′=668.68/48=13.9kN<39.7kN。
故能承担所要求的荷载。
(2)螺栓轴向受拉计算
砼与抱箍之间的摩擦系数取μ=0.3计算
抱箍产生的压力Pb=N/μ=668.68kN/0.3=2228.9kN由高强螺栓承
担。
则:
N’=Pb=2228.9kN
抱箍的压力由48条M24的高强螺栓的拉力产生。
即每条螺栓拉
力为:
N1=Pb/48=2228.9kN/48=46.5kN<[P]=225kN
σ=N”/A=N′(1-0.4n1/n)/A
式中:
N′---轴心力
n1---所计算截面最不利螺栓数目,取:
16个
n---所有螺栓数量48个
A---高强螺栓截面积,A=3.8cm2
σ=N”/A=Pb(1-0.4n1/n)/A=2228.9×103×(1-0.4×16/48)/(3.8×48×10-4)=105.9MPa<[σ]=138MPa
故高强螺栓满足强度要求。
(二)抱箍体的应力计算:
1、抱箍壁为受拉产生拉应力
拉力P=48×13.9=668.68(KN)
抱箍壁采用面板δ10mm的钢板,抱箍高度为0.5m。
则抱箍壁的纵向截面积:
S1=0.01×0.5×2=0.01(m2)
σ=P/S=668.68/0.01=66.9(MPa)<[σ]=175MPa
满足要求。
2、抱箍体剪应力
A3钢材容许剪应力[τ]=106MPa,容许弯曲应力[σW]=181MPa
抱箍体所受剪应力τ=1/2R1/(2S1)
=1/2×668.68/(2×0.01)=16.7MPa<[τ]=106MPa
2、抱箍体弯曲应力
根据第四强度理论
抱箍体所受弯曲应力σW=(σ2+3τ2)1/2=72.8MPa<[σW]=181MPa
满足强度要求。
(三)、抱箍加强板与面板焊接验算:
抱箍加强板采用2cm厚的钢板与面板1cm连接,其连接方式为加强板两侧贴角与面板焊接。
焊缝高度按8mm计算,焊缝长度按抱箍高度减去10mm计算。
加强板宽度50cm计算。
其中M=668.68/2×0.25=83.585KN.M;N=2228.9KN;Q=668.68/2=334.34KN;hf=0.008m;lf=0.98m。
τ=
=
=43.1Mpa<〔τ〕=85Mpa
焊缝强度满足要求。
七、工字钢纵梁稳定性验算
一、纵梁计算
1、荷载计算
由前面计算知:
工字钢纵梁上的总荷载:
G=1337.2kN
q=1337.2/14.6=91.6KN/m
由于采用两根I45c工字钢纵梁,则作用在单根工字钢纵梁上的
均布荷载q’=91.6/2=45.8kN/m
2、力学模型如图所示。
3、纵梁抗弯与挠度验算
I45a工字钢纵梁的弹性模量E=2.1×105MPa;惯性矩I=35300cm4;
抗弯模量Wx=1569cm3,截面积:
12000mm2。
R1=R2=334.34kN
两端剪力:
Q=-45.8×2.85=-130.53Kn
中间剪力:
Q=-130.53+334.34=203.81kN
τ=203.81/0.015=13.6MPa<106MPa
两端弯矩:
M1=M3=45.8×2.85×0.5×2.85=186kN.m
跨中弯矩:
M2=334.34×8.9/2-45.8×(8.9/2+2.85)2/2=267.5kN.m
σ=Mmax/Wx=267.5×1000/1569×10-6=170.5MPa<181MPa
(满足要求)
两端挠度:
f1=45.8×103×2.85×8.93×(6×2.852/8.92+3×2.853/8.93-1)/(24×2.1×1011×35300×10-8)=-0.015m(上)
跨中挠度:
f=45.8×8.94×(5-24×2.852/8.92)/(384×2.1×1011×35300×10-8=0.021m
[f]=8.9/400=0.023
fmax<[f],纵梁挠度满足要求。
通过以上验算证明:
帽梁施工采用的模板及抱箍全部满足施工要求。
但为更好控制纵梁变形,在施工中在工字钢肋板利用1cm钢板对其进行加固,以保证施工安全系数的提高。
其惯性矩增大为I=61480cm4,f=0.016m<[f]=23mm。
这样能更好控制工字钢变形,施工方案可行。
八、抱箍法帽梁施工预压
施工前采用预压法对抱箍和工字钢进行预压,设置相应观测点,收集并整理观测数据,根据实际观测的变形数据,预设反拱度,反拱度利用方木和楔子进行调整。
1、选定已经施工且达到施工帽梁的墩柱,整平周围场地,提供预压条件。
检查抱箍焊缝是否饱满,如有需要要进行补焊。
2、按总荷载备注140T预压材料,为准确测控并分析预压数据,拟采用标准50kg砂袋2800个,或者采用未使用过带有称重铭牌的钢材。
备足15×15cm的方木45根。
3、在墩柱做好抱箍定位标记以便在预压过程中观察。
抱箍底部离地面高度以1.5m左右为准。
4、安装抱箍及工字钢,后在工字钢上布设5个观测点,分别在抱箍加强肋板和1/2跨中和1/4跨中处,观测仪器采用满足精度要求的精密仪器。
5、铺设方木后分3级进行加载,分别为100T,120T,140T,分级加载中间间隔时间以4小时为基准。
最后级荷载持续时间不得小于24小时。
6、加载过程中做好相应观测记录,分析观测数据后指导施工。
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- 模型 施工 方案 1026