抱箍计算

武冈至靖州（城步）高速公路 土建工程第三合同段 （K21+400～K32+300）

中国中铁

盖梁施工抱箍 受力计算书

中铁五局（集团）有限公司

武靖高速公路第三合同段项目经理部

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盖梁施工抱箍受力计算书

一、抱箍结构设计

抱箍具体尺寸见抱箍设计图，主要包括钢带与外伸牛腿的焊接设计两方面的内容，其中牛腿为小型构件，一般不作变形计算，只作应力计算。 二、受力计算 1、 施工荷载

1）、盖梁混凝土和钢筋笼（2*10.8*1.6=34.56方，平均密度2.6吨/m3）自重为： 2.6×34.56=89.8（吨） 2）、钢模自重为：6.5吨 3）、支垫槽钢（采用10型槽钢，理论线密度10kg/m，共17根，每根长2.5m）自重为： 0.01×2.5×17=0.425（吨） 4）、工字钢（采用40b型工字钢，理论线密度为73.878kg/m，共2根，每根长18m）自重为：2×18×0.0739=2.66（吨） 5）、连接工字钢的钢板（共4块，每块重79kg）自重为： 4×0.079=0.316（吨） 6）、钢模两翼护衬（单侧护衬重150kg）自重为： 2×0.15=0.3(吨) 7）、施工活荷载：

10人+混凝土动载+振捣力=10×0.1+0.5×1.2+0.3=1.9（吨） 8）、总的施工荷载为：

129.22+6.5+0.425+2.66+0.316+0.3+1.9=141.321（吨） 9）、考虑安全系数为1.2，则施工总荷载为： 141.321×1.2=169.6（吨） 10）、单个牛腿受力： 169.6?4=42.4（吨）

2、 计算钢带对砼的压应力

钢带对立柱的压应力σ1可由下式计算求得：

μσ1BπD=KG

其中：

μ—摩阻系数，取0.35

B—钢带宽度，B=600mm D—立柱直径，D=1800mm K—荷载安全系数，取1.2

G—作用在单个抱箍上的荷载，G=848kN

则：σ1=KG/(μBπD)=1.8×848×1000/(0.35×600×3.14×1800)=1.29Mpa

2

?σc?—砼立柱抗压强度容许值，其值不大于0.8Ra

b

,立柱砼标号为30Mpa，轴心抗

bb

压强度Ra=0.7×30=21Mpa，0.8 Ra =0.8×21=16.8Mpa

3、

钢带内应力σ2的合成图如下：

Yσ2Bδσ1XD/2σ2Bδ

化简得：σ2δ=σ1D/2 其中：

δ—钢板厚度

求得σ2=σ1D/(2?)=1.29×1800/(2×12)=96.75MPa

f—查《钢结构设计规范GB500172003》，厚度?16mm的Q235钢抗拉、压、弯强度设计值，为215 Mpa。 牛腿螺栓受力计算

4.1牛腿螺栓抗拉承载力计算

牛腿腹板采用10根10.9级M24高强螺栓（布置方式见设计图，仅算内侧两排），螺栓直径为24mm。钢带所受拉力：F=σ2A=96.75×12×600×10-3=696.6kN，则单个螺栓所受拉力为：N=F/5=696.6/10=69.66kN

Nt—10.9级M24高强螺栓设计拉力。查《钢结构设计规范GB500172003》10.9级M24螺栓预拉力P=225kN，Nt =0.8P=180kN 4.2牛腿螺栓抗剪承载力计算

已计算得作用在单个牛腿上的竖向荷载为G=42.4吨，螺栓连接方式为双剪结合， 单个螺栓所受的竖向总荷载为：T=424/10=42.4kN，单个螺栓所受剪力Q=T/2=21.2kN。

螺栓截面为圆形，故其截面所受的最大切应力为：

τmax=4Q 3Ae4、

其中：

3

Ae—M24螺栓的有效面积，为353mm2

则τmax=4Q=1000×4×21.2/(3×353)=80.1Mpa。 3Ae螺栓的许用切应力：[τ]=σs/n 其中：

σs—材料的屈服极限，10.9级螺栓的屈服极限为940Mpa（摘自GB 3098.1--82）

n—安全系数，静载时取2.5

则许用应切力：[τ]=σs/n=940/2.5=376Mpa。 故τmax<[τ]，满足条件。

4.3牛腿螺栓紧固力计算

紧固螺栓时要按照钢板容许应力控制紧固力。 考虑2倍的安全系数，紧固力取696.6×2=1393.2kN， 每个螺栓紧固力为：1393.2?10=139.32kN。

查《公路桥涵施工技术规范041-2000》 P236公式：TC=KPCd 其中：

TC—终拧扭矩（N·M）

K—高强度螺栓连接扭矩系数平均值，范围为0.11～0.15之间，取0.15。 PC—高强度螺栓施工预拉力（kN） D—高强度螺栓公称直径（mm） 单个螺栓终拧扭矩TC=KPCd=0.15×139.32×24=501.552N·m,扳手手柄加长到80cm，只需紧固501.552N的力即可满足要求，紧固螺栓时可脚踩加长手柄，踩不动即能满足要求。 焊缝受力计算

采用506焊条，手工焊，钢材全部采用Q235钢，焊缝型式为角焊缝。 5.1 翼缘水平焊缝应力计算

按照焊缝传递应力与母材所承受应力相协调的原则，由于腹板焊缝传递弯矩很小，可忽略不记。即假设腹板焊缝只承受剪力，翼缘焊缝承受全部弯矩。 建立力矩平衡方程：V×150=H×600，则H=212×150/600=53kN，在水平力的作用下焊缝应力为：

σf1=H/（hsllwl）=53×1000/（0.7×20×560）=6.76Mpa。

5、

其中：

hsl—焊缝有效宽度，取hsl=0.7hf hf—焊缝焊角高度，采用20mm焊角高 lwl—焊缝长度，为560mm

5.2 腹板焊缝受力计算

在剪力V作用下腹板侧焊缝切应力为：

4

τ1=V/（hs2lw2）=212×1000/（2×0.7×20×560）=13.52Mpa。

5.3 由于螺栓压力P作用需进行的焊缝受力计算 十个螺栓的拉力P=139.32×10=1393.2kN

螺栓压力由翼缘焊缝和腹板焊缝共同承担，所以在螺栓压力F的作用下 1000/[0.7×20×（560+280+280）]=8.89Mpa σp=139.32×

5.4 翼缘焊缝综合应力计算

σ翼=σf12+σp2=11.2Mpa

ff—角焊缝抗拉、压、剪强度设计值，取ff=160MPa 5.5腹板焊缝综合应力计算

2+(σp/βf)2=15.36Mpa

其中：

βf—正面焊缝增大系数，取βf=1.22

6、

抱箍抗滑移计算

M24高强螺栓紧固力为N =139.32kN，单个牛腿由10个螺栓连接，则抱箍钢带所受的最大拉力：F=10N=1393.2kN，钢带横截面承受的最大正应力：

Fσmax==1000×1393.2/（600×12）=193.5Mpa。

B?δ其中：

B—钢带高度

δ—钢带厚度

则钢板所受墩柱的最大压应力为：

σδ

σ0=max=193.5×10/(1800/2)=2.15Mpa

D/2其中：

D—墩柱直径

抱箍与墩柱间的最大压力为：

Nmax=σ0πDB=2.15×3.14×1800×600×10?3=7291kN

取摩阻系数μ=0.35，则抱箍与墩柱之间的最大静摩擦力：

Tmax=μNmax=0.35×7291=2551.9kN

已计算得单个抱箍所受的竖向荷载为G=848kN

经上述计算可知，该抱箍可用于盖梁施工。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qeq5.html