抱箍计算扭力

桥梁无支架施工在当前市政工程建设中越来越显示其优越性。抱箍法施工是无支架施工中的一种新方法。南环a7.2标盖梁施工中应用了抱箍法无支架施工工艺，取得了良好效果。对抱箍支架系统的受力分析和验算是确保工程安全性和经济性的基础。

一、南环a7.2标盖梁无支架施工工程概况

    南环高速公路a7.2标工程全长3.915公里，地处金山区兴塔镇。桥梁有兴塔立交主线桥、双庙支路立交桥和七座中小桥，桥梁总建筑面积为36000平方；立柱为直径1000mm的圆形，盖梁为3立柱加非预应力盖梁形式，采用抱箍法施工。

二、盖梁无支架施工的受力验算

      以南环高速公路a7.2标兴塔立交桥为例。

 1、荷载集度q的确定

    普通砼重力密度取25kn/m3,取32＃墩盖梁为验算依据，砼体积为25.3m3，则砼总重力为632.5kn，盖梁长l为15.6m，宽1.5m，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，施工过程中会有施工荷载，按常规取1.4系数。因此荷载集度为：q=1.4g/l/2，经计算得28.35kn/m

 2、应力验算

    拟取i32a工字钢，则e=2.1×105mpa, ix=11075.5×104mm4，w=692.202cm3，施工过程中最不利荷载时假设为以下两种形式: （1）以普通盖梁立柱形式为例，立柱间距为4.5m；（2）以26＃墩北幅，30＃墩南幅盖梁立柱形式为例，立柱间距为5.6m。

（1）“工”字钢法向应力验算σ=    ≤[σ].................... 公式i

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

第一种情况：经计算得m1max=71.76 knm

       σ=103.67mpa≤[σ]=210mpa 满足要求

第二种情况：经计算得m2max=111.16 knm

       σ=160.59mpa≤[σ]=210mpa 满足要求

（2）“工”字钢抗剪应力验算τ=    ≤[τ].................... 公式ii

式中： q─剪力 

       a─截面积，查规范得67.05cm2

       [τ]─容许剪应力，查规范得120mpa

       施工过程中出现最不利荷载布置形式出现在第（2）种：最大剪力在q2处，经计算得q2max=198.45 kn

剪应力τ=23.77mpa≤[τ]=120mpa 满足要求

3、挠度验算

      施工过程中，挠度最大会发生跨中。

     fmax=       ≤[f]........................公式iii

      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

第一种情况：经计算得f1max=6.51mm，[f]= 7.5mm 满足要求

第二种情况：经计算得f2max=15.61mm，[f]= 9.3mm 不满足要求，需加支撑，在两立柱间加设钢管脚手架支撑，加支撑后由第（1）种验算得知满足要求。

4、悬臂部分受力验算

等效荷载集度：

（1）应力验算

    弯矩最大在b处，为负弯矩。

     mb=     经计算得45.85knm

     代入公式i得σ=66.23mpa 小于210mpa， 满足要求！

剪力最大在b处，qb=ql，经计算得51.03knm

     代入公式ii得τ=7.6mpa 小于120mpa，  满足要求！

（2）挠度验算

最大挠度在a处：fa＝

 查规范悬臂容许挠度

经计算得2.7mm，小于容许挠度6mm 满足要求

5、确定抱箍构件

（1）、 最大的支撑反力反映在q2处，取摩擦系数μ=0.8则抱箍钢板对立柱的压力        n=    ,经计算得398.5kn，拟取m22、8.8s级高强螺栓，每个螺栓的设计预拉力为p=135kn,

确定其数量n≥    ，经计算得1.84，取n=3，则每个螺栓预拉力p=83kn 小于设计预拉力135kn，每个螺栓施工预拉力pc＝p+△p，经计算得91.3kn

   确定每个螺栓的初拧扭矩：      t0=0.0625pcd，经计算得125.5 nm

   取螺栓连接处的扭矩系数平均值  k=0.13，确定每个螺栓的终拧扭矩tc=kpcd，经计算得261.1nm，终拧1h后，24h以内进行扭矩检查，检查扭矩按下式确定:

             tch=kpd，经计算得237.4nm

（2）、抱箍尺寸确定

 1）、抱箍钢板高度

螺栓中心间距 

a.最大允许距离 12d，经计算得2mm

b.最小允许距离 3d，经计算得66mm

取螺栓中心间距为  [66mm,80mm]

螺栓中心至边缘距离  

a.最大允许距离 4d=4×22=88mm

b.最小允许距离 1.5d=1.5×22=33mm

取螺栓中心至边缘距离为  [34mm,70mm]

因此可以取抱箍钢板高度为  [20cm,30cm]

南环高速公路a7.2标工地取抱箍钢板高度为22cm。    

2）、抱箍钢板厚度

验算抱箍钢板的抗剪强度：拟取3号钢板。

a)、取钢板高度为20cm进行验算，

  则其抗剪强度设计值fv＝125mpa

  螺栓最大设计拉力  p'＝3×p，经计算得273.9kn  则

  螺栓产生的应力为 

 б＝             ≤[б]＝125mpa

 则钢板厚度 t≥17.5mm。

  最大剪力q2产生的应力为fv=             ≤[fv]=125mpa

   则钢板厚度 t≥5.1mm。

  现取钢板厚度t=18mm。

b)、 取钢板高度为30cm进行验算，则其抗剪强度设计值fv＝125mpa

螺栓最大设计拉力  p'＝3×p，经计算得273.9kn  则

螺栓产生的应力为 

б＝            ≤[б]＝125mpa

则钢板厚度 t≥4.4mm。

最大剪力q2产生的应力为fv=           ≤[fv]=125mpa

则钢板厚度 t≥2.8mm。

现取钢板厚度t=18mm。

四、盖梁无支架施工的经济效益

1、无需地基加固处理

    采用满堂支架施工，盖梁下的原地面要进行处理。采用抱箍法施工，原地基只需适当处理以供脚手架搭设即可，地基不需要加固处理。

2、无需搭设承重支架

   满堂支架要耗用大量钢管材料搭设承重支架。包箍法是抱箍加“工”字钢就无需搭设承载钢管支架。

3、周转时间快、支模方便

   满堂架要从地基加固处理开始，再一层层往上搭设，花费大量的时间和人力。抱箍施工只需两个“工”字钢和几个抱箍拆除，施工简便，周转快，并且搬移相比之下也方便许多。    

4、满堂支架法与抱箍法经济指标比较    

举南环a7.2标兴塔立交主线桥19#墩为例进行比较。   

五、抱箍法施工的前景

   盖梁包箍法无支架施工可操作性强，有很高的安全保证体系，外观轻巧又便于检查验收，可以较好控制施工安全，支模可以省很多工时，对地基要求不高，节省支撑钢管，大大降低了成本。抱箍法无支架施工很少影响道路、河道的交通和通航，有利于快速施工和文明施工，具有很好的推广应用价值。