第一部分 盖梁抱箍法施工设计图
一、施工设计说明
1、概况
钟家特大桥引桥长1287.5米（起迄里程为K12+228～ K13+515.5）。共有168个桥墩，全桥均为双柱式墩结构（墩柱为直径1.8m的钢筋砼结构），墩柱上方为盖梁。盖梁为长15.3m，宽1.6m，高1.6m的钢筋砼结构，如图1-1。由于引桥墩柱高度较大，最大高度为9.875m，墩柱盖梁施工均采用抱箍法施工。引桥盖梁砼浇筑量大，约54.2m3。
图1-1 盖梁正面图（单位：m）
2、设计依据
（1）交通部行业标准，公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86） （2）汪国荣、朱国梁编著施工计算手册
（3）公路施工手册，桥涵（上、下册）交通部第一公路工程总公司。 （4）路桥施工计算手册 人民交通出版社 （5）盖梁模板提供厂家提供的模板有关数据。
（6）西南出海大通道泸州绕城公路泸州泰安长江大桥工程项目施工图设计文件。 （7）国家、交通部等有关部委和四川省交通厅、海通公司的规范和标准。 （8）我单位的桥梁施工经验。 二、盖梁抱箍法结构设计
1、侧模支撑
侧模为特制大钢模,面模厚度为δ6mm，肋板高为10cm，在肋板外设2[16背带。在侧模外侧采用间距0.8m的2[16b作竖带，竖带高1.68m。
2、底模支撑
底模为特制大钢模,面模厚度为δ8mm，肋板高为10cm。在底模下部采用间距0.4m工16型钢作横梁，横梁长3.0m。盖梁悬出端底模下设三角支架支撑，三角架放在横梁上。横梁底下设纵梁。横梁上设钢垫块以调整盖梁底2%的横向坡度与安装误差。
3、纵梁
在横梁底部采用单层双排上下工56a型钢，每排一组，每组中的两排贝雷片并在一起，
两组贝雷梁位于墩柱两侧，中心间距80cm。
4、抱箍
采用上下各两块半圆弧型钢板（板厚t=10mm）制成， M24的高强螺栓连接，抱箍高25cm、15cm，采用12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。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，同时对墩柱砼面保护，在墩柱与抱箍之间设一层1～2mm厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。
5、防护栏杆与与工作平台
(1)栏杆采用φ16的钢管搭设，在横梁上每隔1.0m设一道1.2m高的钢管立柱，竖向间隔0.5m设一道钢管立柱，钢管之间采用扣件连接。立柱与横梁的连接采用在横梁上设0.2m高的支座。钢管与支座之间采用销连接。
(2)工作平台设在横梁悬出端，在横梁上铺设4cm厚的木板，木板与横梁之间采用铁丝绑扎牢靠。
三、主要工程材料数量汇总表
需要说明的是：主要工程材料数量是以单个盖梁需用量考虑。 序号 项目及名称 材料规格 槽钢[16b φ16 钢管φ48 用于φ16栓杆 钢板δ=10mm 16#工字钢 16#工字钢 φ16 钢板δ=20mm 56a φ16 单位 数量 备注 两端带丝型 计48个 计88块每块 计20根 计2个 螺栓带帽 每横梁上布3个 计2个 一 侧模支撑 1 竖带 2 栓杆 3 钢管斜撑 4 螺帽 5 垫板0.1×0.1米 二 底模支撑 1 横梁 2 三角架 3 型钢架联接用螺栓 4 钢垫块 三 纵梁 1 工字钢 2 加强弦杆 kg 4657.63 kg m 个 kg kg kg 个 kg 380.38 96 88 69.08 1230 797.37 24 4239 kg 3251.862 kg 6400 序号 3 横拉杆 项目及名称 材料规格 φ16 φ16 钢板δ=10mm 单位 kg kg kg 数量 1230 320 16000 198 33 865 656 备注 计20根 计88个 共计3套 共计328套 4 弦杆螺栓 四 抱箍 1 抱箍桶钢板（包括上下） 2 高强螺栓 3 橡胶垫 五 连接件 1 A型U型螺栓 (1) 螺杆 (2) 螺母 (3) 垫板 六 护栏与工作平台 1 栏杆架 2 栏杆支座 3 安全网 4 木板 5 扣件 φ24长100mm 个 厚1～2mm φ16 用于φ16栓杆 钢板δ=10mm 钢管φ16 钢管φ16 厚4cm ㎡ kg 个 kg 1699.37 m m ㎡ ㎡ 个 174.4 6 83 48.9 60 第二部分 盖梁抱箍法施工设计计算 一、设计检算说明 1、设计计算原则
（1）在满足结构受力情况下考虑挠度变形控制。 （2）综合考虑结构的安全性。
（3）采取比较符合实际的力学模型。
（4）尽量采用已有的构件和已经使用过的支撑方法。
2、对部分结构的不均布，不对称性采用较大的均布荷载。 3、本计算结果不适合于桥台盖梁施工。
4、本计算未扣除墩柱承担的盖梁砼重量。以做安全储备。
5、抱箍加工完成实施前，必须先进行压力试验，变形满足要求后方可使用。 二、侧模支撑计算 1、力学模型
假定砼浇筑时的侧压力由拉杆和竖带承受，Pm为砼浇筑时的侧压力，T1、T2为拉杆承受的拉力，计算图式如图2-1所示。 2、荷载计算
砼浇筑时的侧压力：Pm=Kγh
式中：K---外加剂影响系数，取1.2； γ---砼容重，取26kN/m3； h---有效压头高度。
砼浇筑速度v按0.5m/h，入模温度按20℃考虑。 则：v/T=0.5/20=0.025<0.035
h=0.22+24.9v/T=0.22+24.9×0.015=0.8425m Pm= Kγh=1.2×26×0.6=26.286kPa
图2-1 侧模支撑计算图式
砼振捣对模板产生的侧压力按4kPa考虑。
则：Pm=26.286+4=30.286kPa
盖梁长度每延米上产生的侧压力按最不利情况考虑（即砼浇筑至盖梁顶时）： P=Pm×（H-h）+Pm×h/2=30.286×0.7575+30.286×0.8425/2=35.7kN
3、拉杆拉力验算
拉杆（φ16圆钢）间距0.8m，0.8m范围砼浇筑时的侧压力由上、下两根拉杆承受。则有：
σ=（T1+T2）/A=1.2P/2πr2
=1.2×35.7/2π×0.0082=106534.3kPa=106.5MPa<[σ]=160MPa(可) 4、竖带抗弯与挠度计算
设竖带两端的拉杆为竖带支点，竖带为简支梁，梁长l0=1.6m，砼侧压力按均布荷载q0考虑。
竖带[16b的弹性模量E=2.1×105MPa;惯性矩Ix=934.5cm4;抗弯模量Wx=116.8cm3 q0=30.286×0.8=24.23kN/m
最大弯矩：Mmax= q0l02/8=24.23×1.62/8=7.75kN·m
σ= Mmax/2Wx=7.75/(2×116.8×10-6)
=33190.14≈33.2MPa<[σw]=160MPa(可)
挠度：fmax= 5q0l04/384×2×EIx=5×24.23×1.64/(384×2×2.1×108×934.5×10-8)=0.00053m≈[f]=l0/400=1.6/400=0.004m
5、关于竖带挠度的说明
在进行盖梁模板设计时已考虑砼浇时侧向压力的影响，侧模支撑对盖梁砼施工起稳定与加强作用。为了确保在浇筑砼时变形控制在允许范围，同时考虑一定的安全储备，在竖带外设钢管斜撑。钢管斜撑两端支撑在模板中上部与横梁上。竖带的挠度满足要求。 三、横梁计算
采用间距0.8m工16型钢作横梁，横梁长3m。共布设横梁20个，盖梁悬出端底模下设特制三角支架，每个重约8kN。
1、荷载计算
（1）盖梁砼自重：G1=54.2m3×26kN/m3=1409.2kN （2）模板自重：G2=154.3kN (根据模板设计资料) （3）施工荷载与其它荷载：G3=20kN
横梁上的总荷载：GH=G1+G2+G3 =1409.2+154.3+20=1583.5kN qH=1583.5/15.3=103.5kN/m
横梁采用0.8m的工字钢，则作用在单根横梁上的荷载GH’=103.5×0.8=82.79kN 作用在横梁上的均布荷载为：
qH’= GH’/lH=82.79/1.8=45.99kN/m(式中：lH为横梁受荷段长度，为1.8m) 2、力学模型
如图2-2所示。
q' =51.74KN/mH横梁,I16,EI1.8m3m
图2-2 横梁计算模型
3、横梁抗弯与挠度验算
横梁的弹性模量E=2.1×105MPa;惯性矩I=1127cm4;抗弯模量Wx=140.9cm3 最大弯矩：Mmax= qH’lH 2/8=45.99×1.82/8=18.628kN·m
σ= Mmax/Wx=18.628/(140.9×10-6)
=132205.5≈132.2MPa<[σw]=160MPa (可)
最大挠度：fmax= 5 qH’lH 4/384×EI=5×45.99×1.84/(384×2.1×108×1127×10-8)=0.00266m<[f]=l0/400=1.8/400=0.0045m (可) 四、纵梁计算
纵梁采用单层双排，上、下工56a工字钢，弦杆高度16cm），连接形成纵梁。 1、荷载计算
（1）横梁自重：G4=3×0.205×20=12.3kN
（2）贝雷梁自重：G5=106.27×16×9.8×2=33.2kN 纵梁上的总荷载：
GZ=G1+G2+G3+G4+G5 =1629.12kN 纵梁所承受的荷载假定为均布荷载q： q= GZ/L=1629.12/15.3=106.5kN/m 2、力学计算模型
建立力学模型如图2-3所示。
q=106.5KN/mCARA3.3m8.7m纵梁计算模型图BRB3.3mD
（2）计算支座反力RA、RB 由静力平衡方程解得 RA=RB=ql/2
q=106.5KN/mCABDRA(+)M图M=ql2/8RB
Fc=fd=（qa³l+5ql²）×（2+q/l）/8EI qqARABRBDC(-)（3）弯矩图
根据叠加原理，绘制均布荷载弯矩图：
qa2=4.35q2(-)2q2(l -2a )=6.73875q8
（4）纵梁端最大位移 F=ql³/48EI=13.72q/EI(↓) 4、纵梁结构强度验算
（1）根据以上力学计算得知，最大弯矩出现在A、B支座，代入q后 MA=MB=4.35q=4.35×106.5=463.275kN·m （2）工字钢的允许弯矩计算
查《公路施工手册 桥涵》第426页，单排单层工字钢的允许弯矩[M0]为975kN·m。 则双排单层的允许弯矩[M]=2×975×0.9=1755 kN·m(上下工56a型钢的允许变矩应大于此计算值)
故：MB=463.75kN·m＜[M]=1755 kN·m 满足强度要求 5、纵梁挠度验算
（1）工字钢56a刚度参数
弹性模量：E=2.1×105MPa 惯性矩：IX=65576cm4 （2）最大挠度发生在盖梁端
fmax=13.72q/EI=13.72×106.5/(2.1×108×65576×10-8)=0.0106m [f]=a/400=3.3/400=0.00825m 6、关于纵梁计算挠度的说明
由于fmax＞[f]，计算挠度不能满足要求。 计算时按最大挠度在梁端部考虑，由于盖梁悬出端的砼量较小，悬出端砼自重产生荷载也相对较小，考虑到横梁、三角支架、模板等方面刚度作用，实际上梁端部挠度要小于计算的fmax值。实际实施时，在最先施工的纵梁上的端部、支座位置、中部等部位设置沉降监测测点，监测施工过程中的沉降情况，据此确定是否需要预留上拱度。
如果需设置预拱度时，根据情况采取按以梁端部为预留上拱度最大值，在梁端部预留2cm的上拱度并递减至墩柱部位的办法解决。 五、抱箍计算
（一）抱箍承载力计算 1、荷载计算
每个盖梁按墩柱设四个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知： 支座反力RA=RB=ql/2=463.25kN 该值即为抱箍体需产生的摩擦力。 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=463.275kN
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]=Pμn/K
式中：P---高强螺栓的预拉力，取225kN; μ---摩擦系数，取0.3；
n---传力接触面数目，取2； K---安全系数，取1.7。
则：[NL]= 225×0.3×2/1.7=79.4kN 螺栓数目m计算：
m=N’/[NL]=463.275/79.4=5.8≈6个，取实际截面上的螺栓数目m=12个。 则每条高强螺栓提供的抗剪力：
P′=N/44=463.275/12=38.6KN≈[NL]=79.4kN 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=0.3计算
抱箍产生的压力Pb= N/μ=463.275kN/0.3=1544.25kN由高强螺栓承担。 则：N’=Pb=1544.25kN
抱箍的压力由12条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为 N1=Pb/44=1544.25kN /12=128.7kN<[S]=225kN σ=N”/A= N′（1-0.4m1/m）/A
式中：N′---轴心力
m1---所有螺栓数目，取：20个 A---高强螺栓截面积，A=4.52cm2
σ=N”/A= Pb（1-0.4m1/m）/A=1544.25×(1-0.4×20/12)/20×4.52×10-4 =56.9MPa＜[σ]=140MPa 故高强螺栓满足强度要求。 （3）求螺栓需要的力矩M
1)由螺帽压力产生的反力矩M1=u1N1×L1 u1=0.15钢与钢之间的摩擦系数 L1=0.015力臂
M1=0.15×128.7×0.015=0.290KN.m
2)M2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)]
=0.15×128.7×cos10°×0.011+128.7×sin10°×0.011 =0.455(KN·m)
M=M1+M2=0.290+0.455=0.745(KN·m) =74.5(kg·m)
所以要求螺栓的扭紧力矩M≥75(kg·m) 满足强度要求。
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