预应力盖梁工法.doc

目 录1 前言 12 工法特点 23 适用范围 34 工艺原理 45 工艺流程及操作要点 126 配套设备 237 质量控制 248 安全措施 269 环保措施 2710 效益分析 2811 应用实例 291 前言工程建设方案中，项目所在地环境对桥梁结构的选型有很大影响，需考虑桥下通行情况、水利情况、还要从景观上考虑、与周边环境和协调出发等，在下部结构选择时，会尽量少设置墩柱，减少对桥下环境的影响，大跨度预应力盖梁桥墩形式能很好地满足这个要求在进行道路桥梁的施工中，一般使用的盖梁支撑的方法主要有三种，分别为：抱箍法、墩柱预留孔插钢棒法、满堂支架法这其中墩柱预留孔插钢棒法和满堂支架法各有一定的缺点，由于墩柱预留孔插钢棒法需要在施工的构件上预留孔，因此会严重影响到墩柱的外观质量，而满堂支架法需要在一定的施工环境下进行施工，当桥下有较大的水流，或考虑通行情况时，这会使得施工难度增加抱箍法有效地解决了以上两种方法的缺点，能够有效地降低施工成本，具有一定的施工结构美观所以抱箍法施工技术越来越多的被应用在道路桥梁施工中两徽高速三公司项目在大跨度预应力盖梁施工中，开展了《抱箍法配合千斤顶对大跨度预应力盖梁支架施工技术 》研究，通过设备间配合、施工工艺改进等措施，在传统抱箍法的基础上，结合螺旋千斤顶，较好的解决了盖梁标高控制难的问题，节省了施工材料，减轻了施工人员的劳动负荷，且能够在一定程度上缩短工期。

2 工法特点2.1 适应性强由于抱箍施工法对地基的要求较低，几乎所有类型的地基都可运用抱箍施工法，且抱箍施工法对桥梁墩柱的高度无特殊要求，只需结合实际情况灵活调整安装高度即可，因此抱箍施工对施工条件要求较低，对多数桥梁工程都适用；2.2 采用抱箍施工法能够保证桥梁墩柱外观质量由于抱箍施工时，其支架不会发生非弹变形，因此不会对桥梁墩柱的外观造成影响；2.3 操作简便抱箍施工的整个过程较为简便，消耗材料较少，因此其施工现场管理工作相对简单，施工材料不易丢失，现场不易产生污染且易清理，因此施工过程相对简便易行2.4 调整快捷模板安装后工字钢及上方模板荷载较大，人工难以对模板标高进行调整，螺旋千斤顶可以随时调节和锁止，快速修正误差，大大提高了工作效率3 适用范围适用于圆形、矩形截面墩柱的盖梁，尤其是跨径大于12m的预应力盖梁4 工艺原理4.1设备原理抱箍利用在墩柱上适当部位安装并使之与墩柱夹紧产生的静摩擦力，来克服盖梁及临时设施的重量抱箍必须具有一定的刚度，能够承受一定重量而不变形，抱箍结构形式采用两个半圆型的钢板，通过连接板上的螺栓连接在一起，使钢板与墩身密贴螺旋千斤顶以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮，使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。

4.2计算书（以红崖河大桥14号墩盖梁为例）4.2.1概况红崖河大桥14号墩盖梁为长39.86m，宽2.2m，高2.2m的钢筋砼结构，引桥盖梁砼浇筑量大，约150.2m3，钢筋约21.69吨图1 盖梁构造图4.2.2纵梁计算纵梁采用单层2排，I56a工字钢形成纵梁，长40m，单位重量106.316kg/m，横截面积A=135.435cm2，惯性矩I=65600cm4，截面抵抗矩W=2340cm3，弹性模量E取210GPa，剪切模量G=E/2（1+v）=83.33GPa，泊松比v取0.261）荷载计算1）砼自重： 150.2m3×25kN/m3=3755kN2）钢筋自重：21.69t×10=216.9kN 工字钢自重：106.316×40×2×10=85052.8N=85.0528kN 模板自重：取100kN3）施工荷载及其他荷载：取20kN纵梁上的总荷载：GZ=3755 +216.9+85.0528+100+20=4176.953kN，实际中按4200kN取值纵梁所承受的荷载假定为均布荷载= GZ/L=3400/40=105kN/m（2）力学计算模型建立力学模型如下图所示图2 力学模型图 其中2、5、8处为立柱，1、3、4、6、7、9处为临时支撑（3）结构力学计算图示结构体系为7次超静定结构，采用结构力学求解器进行计算。

1）工字钢强度验算：按单根工字钢进行分析，所受均布荷载取52.5kN/m，抗拉刚度EA=2844135N，抗弯刚度EI=137760000N*m2，抗剪刚度kGA=583333333N，（k=A1/A），计算得各支座竖向反力为：R1=R9=276kN，R2=R8=695.2kN，R3=R7=398.18kN，R4= R6= 491.06kN，R5=464.16kN弯矩图如下：图3 弯矩图其中，最大弯矩出现在离两端支点2、8处，M2=M6=197.496kN*m单根工字钢最大抵抗弯矩Mmax=W*f=2340×10-6×210×106=491.4kN*m，f为型钢抗拉强度标准值，取210MPa M2

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=695.2kN抱箍所受的竖向压力由M22的高强螺栓的抗剪力产生：M22螺栓的允许承载力：[NL]=Pμn/K式中：P---高强螺栓的预拉力，取190kN; 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]= 190×0.3×1/1.7=33.53kN螺栓数目m：抱箍连接板上螺栓孔为30个，取计算截面上的螺栓数目m=30个则每条高强螺栓提供的抗剪力：P′=N/30=695.2/30=23.173kN < [NL]=33.53 kN故能承担所要求的荷载2）螺栓轴向受拉计算 砼与钢之间设一层橡胶，按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.5计算抱箍产生的压力Pb= N/μ=695.2kN/0.5=1390.4kN由高强螺栓承担则：N’=Pb=1390.4kN抱箍的压力由30条M22的高强螺栓的拉力产生即每条螺栓拉力为N1=Pb/30=1390.4kN /30=46.347kN<[S]=190kNσ=N’’/A= N′（1-0.4m1/m）/A式中：N′---轴心力 m1---所有螺栓数目，取：30个 A---高强螺栓截面积，A=4.52cm2σ=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=1390.4×(1-0.4×30/30)/(30×3.8×10-4 ) =73179kPa=73.2MPa＜[σ]=140MPa故高强螺栓满足强度要求。

3）求螺栓需要的力矩M由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1×L1u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数L1=0.015力臂M1=0.15×73.179×0.015=0.165 kN.mM2为螺栓爬升角产生的反力矩,升角为10°M2=μ1×N′cos10°×L2+N′sin10°×L2 [式中L2=0.011 (L2为力臂)]=0.15×73.179×cos10°×0.011+73.179×sin10°×0.011=0.259 (KN·m)M=M1+M2=0.165+0.259=0.424 (KN·m) 所以要求螺栓的扭紧力矩M≥0.424(kN·m) （2）抱箍体的应力计算：1）抱箍壁为受拉产生拉应力拉力P1=15N1=15×46.347=695.205（KN）抱箍壁采用面板δ10mm的钢板，抱箍高度为0.75m则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.010×0.75=0.0075(m2)σ=P1/S1=46.347/0.0075=6.18 (MPa)＜[σ]=140MPa 满足要求2）抱箍体剪应力τ=（1/2RA）/（2S1）=（1/2×695.2）/（2×0.015）=11.587MPa<[τ]=85MPa 根据第四强度理论σW=（σ2+3τ2）1/2=（28.22+3×10.572）1/2=33.62MPa<[σW]=145MPa满足强度要求。

4.2.4临时支撑结构验算（1）临时支撑压杆稳定验算1、3、4、6、7、9结点处均采用2根长12m的DN300热镀锌无缝钢管作为临时支撑，其直径325mm，壁厚10mm 查得钢管截面面积A2=90.79×10-4m2，惯性矩I2=9490.15×10-8m4，惯性半径i2=10.22×10-2m，截面抵抗矩W2=643.79×10-6m3，弹性模量取E2=210×109Pa将支撑结构看作两端固定的受压杆件，则长度因数μ取0.5，单根钢管的柔度λ=μl/i=58.7界限值λp=π×(E/σp)1/2=101.8，λ < λp，则杆件为小柔度杆，钢管不会发生失稳利用直线公式计算其临界应力σcr=a-bλ，查表Q235钢a=304MPa，b=1.12MPa则σcr=304-1.12×58.7=238.256MPa临界力Fcr=σcrA=238.256×106×90.79×10-4=2163.126kN、、 支撑所受最大压力F=491.06kN < Fcr 满足要求2）临时支撑基础验算 临时支撑基础采用混凝土刚性基础，平面尺寸1m×1m，埋深1.5m地基为中密卵石，查表可知其地基承载力基本容许值[fa0]=800kPa 则地基承载力容许值：[fa]=[fa0]+k1γ1(b-2)+k2γ2(h-3)=800kPa其中b——基础底面最小边宽(m)，当b<2m时，取b=2m； h——基础埋置深度(m)，当h<3m时，取h=3m； k1，k2——基底宽度、深度修正系数，此处查表取k1=3.0，k2=6.0； γ1——基底持力层土的天然重度(kN/m3)，若持力层在水面以下且为透水者，取浮重度，本例中取18.5kN/m3； γ2——基底以上土层的加权平均重度(kN/m3)，取18.5kN/m3。

钢管只受竖向荷载，合力偏心距为0，故合力矩M=0，不再进行基础稳定性计算， 持力层承载力：P=N/A=491.06/1=491.06kPa施工时抗力系数γR取1.25， F < γR [fa]=1.25×800=1000kPa，故地基承载力满足要求5 工艺流程及操作要点5.1 工艺流程图5 预应力盖梁施工工艺流程5.2 操作要点5.2.1地基处理在支架搭设之前对地基进行处理，使地基承载力符合施工要求1）支架范围内先对原地面碾压密实，然后填30cm厚的砂砾，用压路机碾压或。