中系梁抱箍法施工受力分析.doc

中系梁抱箍法施工受力分析 一、抱箍法 抱箍法力学原理：是利用在墩柱上的适当部位安装抱箍并使之与墩柱夹紧产生的最大静摩擦力，来克服临时设施及系梁的重量。 1.1 抱箍的结构形式 抱箍的结构形式涉及箍身的结构形式和连接板上螺栓的排列。 a、箍身的结构形式 抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴。由于墩柱截面不可能绝对圆，各墩柱的不圆度是不同的，即使同一墩柱的不同截面其不圆度也千差万别。因此，为适应各种不圆度的墩身，抱箍的箍身宜采用不设环向加劲的柔性箍身，即用不设加劲板的钢板作箍身。这样，在施加预拉力时，由于箍身是柔性的，容易与墩柱密贴。在施工当中，为保证密贴的效果更加明显，一般在抱箍与柱子之间垫以土工布。 b、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。如果单从连接板和箍身的受力来考虑，连接板上的螺栓在竖向上最好布置成一排。但这样一来，箍身高度势必较大。尤其是盖梁荷载很大时，需要的螺栓较多，抱箍的高度将很大，将加大抱箍的投入，且过高的抱箍也会给施工带来不便。因此，只要采用厚度足够的连接板并为其设置必要的加劲板，一般均将连接板上的螺栓在竖向上布置成两排。这样做在技术上是可行的，实践也证明是成功的。 1.2连接螺栓数量的计算 抱箍与墩柱间的最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数的乘积，即F=f×N 式中　F－抱箍与墩柱间的最大静摩擦力； 　　　N－抱箍与墩柱间的正压力； 　　　f－抱箍与墩柱间的静摩擦系数。 而正压力N与螺栓的预紧力是对平衡力，根据抱箍的结构形式，假定抱箍每侧的螺栓个数为n，则螺栓总数为2 n，若每个螺栓预紧力为F1，则抱箍与墩柱间的总正压力为N＝2×n×F1。 对于抱箍这样的结构，为减少螺栓个数，一般均采用材质45号钢的M30大直径螺栓。每个螺栓的允许拉力为[F]＝As×[σ] 式中As　—螺栓的横截面积，As＝πr2 [σ]—钢材允许应力。 对于45号钢，[σ]＝2000kg/cm2=20×9.8MPa=196MPa 于是，[F]＝[σ]πr2＝196×106×3.14×1.52×10（-4）=138.5KN；取F1＝138.5KN 钢材与混凝土间的摩擦系数为0.3～0.4，取f＝0.3 抱箍与墩柱间的最大静摩擦力为: F＝f×N＝f×2×n×F1＝0.3×2×n×138.5=83.1n(KN) 假设临时设施及中系梁重量为G，则每个抱箍承受的荷载为Q＝G／2。 取安全系数为λ=2，则有Q≤F／λ即G／2≤83.1n/2；0.012×G≤n 故可取n为整数。 可见，抱箍法从理论上是完全可行的。 二、抱箍的受力验算 1.荷载集度q的确定 钢筋砼重力密度取26KN/m3,中系梁砼最大体积为17.97m3，则砼总重力为467.22KN，一套中系梁模板按19.6KN（2吨）考虑、工字钢一套27.9KN（2根12米40工字钢1.922吨，10根4.5米16工字钢0.923吨）、抱箍自重1.96KN（0.2吨）、临荷载1.96KN（0.2吨），每套抱箍的总负荷G约为520KN,中系梁长L为8.35m，宽1.4m，两条“工”字钢共同承受荷载，对其中一条“工”字钢进行验算即可，按常规取1.2的安全系数。 因此荷载集度为：q=1.2G/L/2，经计算得37.37KN/m。 2、螺栓数量计算 n=0.012×G=0.012×520=6.24，取整数n=7。实际我标段每个抱箍的螺栓孔数量为20个。能满足施工需求。 3.应力验算 拟取i40a工字钢，则E=2.1×105Mpa, Ix=21714cm4，w=1085.7cm3，施工过程中最不利荷载时假设: 以钢筋混凝土系梁立柱形式为例，立柱间距为l=6.75m； （1）“工”字钢应力验算σ= M/w ≤[σ] 式中 M─受力弯矩，取最大弯矩Mmax w─截面抵抗矩 [σ]─容许应力，查规范得210Mpa 经计算得Mmax=q×(l/2) ×(l/4)=q×l2/8=212.8KNm σ= Mmax/w=212.8×103/ 1085.7×10-6 =196Mpa≤[σ]=210Mpa 满足要求 （ 2）挠度验算 施工过程中，挠度最大会发生跨中。 fmax= 5ql4/384EI ≤[f] 式中：q─均布荷载 L─计算跨径 E─弹性模量 I─惯性矩 [f] ─容许挠度，查规范得: 经计算得fmax=22.15mm≤[f]= 33mm 满足要求.