钢抱箍的受力计算
钢抱箍受力计算2013.11.5
钢抱箍受力计算一、钢抱箍的力学原理：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，来克服临时设施及盖梁的重量。
二、箍身的结构形式：钢抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴，这是个基本要求。
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，即用不设加筋板的钢板作箍身。
这样，在施加预拉力时，由于箍身是柔性的，容易与墩柱密贴。
三、钢抱箍的受力计算：本工程最大盖梁长25米，宽2.2米，高1.2米。
盖梁重量为Q1=95*2.5=237.5T模板、钢抱箍等临时设施重量Q2=19T则每个钢抱箍的荷载Q=（Q1+Q2）/5=（237.5+20）/5=51.3T钢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（此处取f=0.4）。
抱箍与墩柱间的正压力N与高强螺栓的预紧力是一对平衡力，每个M30高强螺栓的预紧力为[F]＝As×[σ]＝[σ]πd2/4＝3*3.14*3*3/4=21.2T[σ]—钢材允许应力。
对于M30高强螺栓，[σ]＝3T/cm2。
每个钢抱箍配有n=12个高强螺栓,所以抱箍与墩柱间的正压力N为N=n[F]=12*21.2=254.4T所以每个纲抱箍与墩柱间的最大静摩擦力为F=f×N=0.4*254.4=101.76T>>Q=51.3T(满足要求)北京东风世景模板有限公司。
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**=方，平均密度吨/3m）自重为：×=（吨）2）、钢模自重为：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）自重为：××17=（吨）4）、工字钢（采用40b型工字钢，理论线密度为m，共2根，每根长18m）自重为：2×18×=（吨）5）、连接工字钢的钢板（共4块，每块重79kg）自重为：4×=（吨）6）、钢模两翼护衬（单侧护衬重150kg）自重为：2×=(吨)7）、施工活荷载：10人+混凝土动载+振捣力=10×+×+=（吨）8）、总的施工荷载为：++++++=（吨）9）、考虑安全系数为，则施工总荷载为：×=（吨）10）、单个牛腿受力：÷=（吨）2、计算钢带对砼的压应力σ可由下式计算求得：钢带对立柱的压应力1μσBπD=KG1其中：μ—摩阻系数，取B—钢带宽度，B=600mmD—立柱直径，D=1800mmK—荷载安全系数，取G—作用在单个抱箍上的荷载，G=848kNσ=KG/(μBπD)=×848×1000/×600××1800)=<[]cσ则：1=，满足要求。
其中：[]c σ—砼立柱抗压强度容许值，其值不大于,立柱砼标号为30Mpa ，轴心抗压强度R a b =×30=21Mpa ， R a b =×21=3、钢带内应力2σ的合成图如下：22σ化简得：21σδ=σD/2 其中：δ—钢板厚度求得2σ=1σD/(2)δ=×1800/(2×12)=<f=215 Mpa ，满足要求。
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/3m）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σ可由下式计算求得：钢带对立柱的压应力1μσBπD=KG1其中：μ—摩阻系数，取0.35B—钢带宽度，B=600mmD—立柱直径，D=1800mmK—荷载安全系数，取1.2G—作用在单个抱箍上的荷载，G=848kNσ=KG/(μBπD)=1.8×848×1000/(0.35×600×3.14×1800)=1.29Mpa<[]cσ则：1=16.8Mpa，满足要求。
钢抱箍法盖梁施工的受力验算
钢抱箍法盖梁施工的受力验算1、 荷载集度q 的确定：普通砼重力密度取23.53，砼体积为47.03m ，钢筋重量5.94t ，则钢筋砼总重力为1163.652，盖梁长l 为14.184m ，宽1.9m ，2条36b 工字钢共同承受荷载，对其中一条工字钢进行验算即可。
、盖梁结构自重： 、模板及下部支撑等荷载：、砼振捣产生竖向荷载按24m KN ，则有 、槽32a 钢及连接件分布型钢自重：m t q 1745.07.137.15403807.04=⨯⨯= 、施工人员、材料、机具等分布荷载按25.3m KN ：m t q 525.05.135.05=⨯= 因此槽钢荷载集度为：m KN m t q q q q qq 36.68836.6)(54321==++++=∑。
1条槽钢荷载集度为：m KN q 09.1741=∑ 2、槽钢受力分析：取［32a 槽钢，则a 101.25MP E ⨯=,46.7510cm I x = ，34.469cm W x =，施工过程中最不利荷载时，以佛洞跨线桥2＃墩普通盖梁立柱形式为例，立柱间距为7.7m ；（1）、槽钢法向应力验算][σσ<=W M ，式中：M ─受力弯矩，取最大弯矩m ax M；W ─截面抵抗矩][σ─容许应力，查规范得145MPam KN q 09.17=laa支点A 、B 的反力：KN a l q R R B A 27.468)327.7(236.68)2(2=⨯+=+== ACDBKNm l a ql M 753.497.734187.709.17418222222max=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= []MPa MPa cm KNm W M 14500.1064.469753.493=<===σσ满足要求。
（2）、槽钢抗剪应力验算[]ττ≤=a V 式中：V ─剪力a ─截面积，［32a 槽钢截面积为48.052cm [τ]─容许剪应力，查规范得85MPa施工过程中出现最不利荷载布置形式，最大剪力在A 右侧、B 左侧处，B DCA经计算得KN ql V 80.657.709.172121max =⨯⨯==剪应力[]MPa MPa cm KN a V 8569.1305.4880.652=<===ττ 满足要求。
钢抱箍的受力计算
钢抱箍受力计算一、 荷载计算混凝土重：58.1m 3×24KN/m 3=1394.4KN;钢托架重：37.80KN+14.35KN=52.15KN （贝雷梁和工字钢）钢抱箍重:3.14×1.6×0.5×0.015×7.85×3=0.887吨，即8.87KN;模板重：97.1×0.015×6=8.793KN ；活荷载：工作人员重10人×70kg=700kg ，即7KN;总荷载：P=1394.4+52.15+8.87+8.87+7=1471.2KN 。
二、 工字钢梁受力分析工字钢横梁总计14根，单个需要承担的线荷载分为两部分：①中间2.0m 重要承担钢筋砼重量：q 1=（1394.4+8.793）/（14G 2）=50.11KN/m ；②两边各1.5m 为工人工作平台：q 2=7/3=2.33KN/m ，单个工字钢受力计算如下：6最大弯矩：Mmax=11.72KN.m最大剪力：Nmax=40.09KN.m 正应力36max 10109.14072.11--⨯⨯==W M σ=83.17MPa<a 145][MP =σ满足要求。
剪应力3116w x x 10109.91127108.8009.40t ---⨯⨯⨯⨯⨯==I VS τ=29.03MPa<a 85][MP =τ满足要求。
三、抱箍受力计算1）抱箍数目计算每个盖梁下面有三个墩柱抱箍体，单个抱箍体需要承载的重量为：‘N =1471.3KN/3=490.43KN 。
抱箍所受的竖向压力假设由M24高强螺栓抗剪产生，查《路桥施工计算手册》M24螺栓允许抗剪力计算如下：KP N L n ][⨯⨯=μ, 式中：P-高强螺栓预拉力，取224KN;u-摩擦系数，取0.4；K-安全系数，计算取1.7.n-传力摩擦面数目，取1。
求得7.52][=L N KN 。
钢抱箍计算
钢抱箍计算书
一、原理
钢抱箍的结构如图一所示，由两片近半圆弧钢板、钢耳朵和加劲钢板、对拉螺杆等组成，材料均为A3钢。
其原理是：通过对拉螺栓将钢抱箍与桩身夹紧，利用钢抱箍与管桩表面之间的摩擦力来承受施工竖向荷载(主要是钢筋混凝土自重)的作用。
二、计算书
1摩擦力计算：
单片钢抱箍的摩擦力计算
根据力的平衡原理可知：
∫π0qr dθsinθ=2N
qr ∫π0sinθdθ=2N
-qr cosθ│π0 =2N
q=N/r
∴单片钢抱箍的摩擦力F单=fqπr= f（N/r）πr= fπN
整个钢抱箍的摩擦力F=2F单=2fπN
其中：
q—钢抱箍对管桩壁的线性荷载；
r—管桩半径；
f—钢抱箍与管桩表面的摩擦系数，一般取0.3，可用摩擦角法测得；
N—螺栓内力，N = （π/4）d2×0.8×σ钢，d为螺栓直径，σ钢为螺栓允许拉应力。
2实际承载能力：
一个显而易见的结论是，在理想状态下，钢抱箍的承载能力只与摩擦系数、螺栓的大小及数量有关，而与钢抱箍和桩身表面的接触面积大小无关。
本工程用钢抱箍计算：
钢抱箍圆弧钢板宽度为500mm，两端均采用4Φ25螺栓。
摩擦力理论值F理= 2fπN
其中f = 0.3，σ钢= 1. 7×105 KN/m2(已考虑安全系数)
N=4×(π/4)×0.0242×0.8×1.7×105=246.1KN
故F理= 2×0.3×π×246.1=463.9KN
实际静载压力达到400 KN时钢抱箍尚未破坏。
盖梁施工抱箍受力计算书
盖梁施工抱箍、工字钢受力计算书目录一、抱箍结构设计 (2)二、应力计算 (2)1、施工荷载 (2)2、计算钢带对混凝土的应力 (3)3、钢带内应力为σ2的受力布置图 (3)4、牛腿螺栓受力情况 (4)5、工字钢受力计算 (6)6、工字钢应力计算： (6)盖梁施工抱箍、工字钢受力计算书一、抱箍结构设计根据第二阶段施工设计图（第三册、第四册（第二分册）），我标头沟特大桥、南沟大桥、AK1+718匝道桥采用抱箍法施工盖梁，其中墩柱尺寸为180cm、160cm、140cm等，则现场抱箍加工尺寸为高50cm，直径为180cm、160cm、140cm，抱箍钢带厚度10mm，为考虑最不利因素，只对180cm的抱箍进行计算一般变形计算，即应力计算。
二、应力计算1、施工荷载1）盖梁设计混凝土方量为44.90m3,钢筋骨架为7.566T，自重为（考虑钢筋混凝土的平均密度为 2.5T/m3），则所得自重为44.90*2.5=112.25T；2）钢模自重：根据模板设计图，模板每平方米按照100㎏计算，则所得自重为26.4*0.1=2.64T；3）工字钢采用45b，其理论单位中为87.485㎏/m，共用2根，每根长12m，则所得自重为87.485*12*2=2.1T；4）施工荷载：按照混凝土施工工序人员最多需要作业人员10人计算，则所得自重为10人+混凝土动载+振捣力=10*0.1+0.5*1.2+0.3=1.9T；5）盖梁混凝土施工总荷载为：112.5+2.64+2.1+1.9=118.59T；为考虑施工安全系数1.2，则计算施工荷载为118.59*1.2=143T，根据施工荷载及现场施工布置，抱箍受力考虑为均布荷载，则单个抱箍受力为143/2=71.5T。
2、计算钢带对混凝土的应力1）钢带对墩柱的压应力σ1可由下式计算μσ1BπD=KG其中：μ——摩阻系数，取0.35；B——钢带宽度，B=500mm；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=715KN。
抱箍应力计算
抱箍应力计算抱箍通过与墩柱之间的静摩擦力来承受上部结构的重量，而静摩擦力的产生只与抱箍与墩柱接触面的摩擦系数，抱箍体给墩柱面的压力两个因素有关系，和接触面的面积无关。
由于摩擦因数只与接触面的材质有关，抱箍体给墩柱面的压力由螺栓的预紧力来传导，所以关键是对螺栓进行受力计算，以及对抱箍体钢板的应力破坏进行验算。
一、抱箍承载力计算（向阳所中桥）1、荷载组成①混凝土荷载：C40混凝土23.17m3，G1=23.17m3*2.4T*9.8N/Kg=545KN②钢筋荷载：3538.5Kg*9.8N/Kg=34.7KN③模板荷载：110Kg/m2*53m2*9.8N/Kg=57.134KN④H型钢荷载：73.8Kg/m*14m*9.8N/Kg*2=20.25KN⑤其他荷载按20KN考虑。
总荷载：=545+34.7+57.134+20.25+20=677KN 抱箍需产生的摩擦力677KN/3=226KN二、M30高强螺栓允许承载力M30高强螺栓预拉力：325KN-390KN,取325KN摩擦系数取0.3（路桥施工计算手册427）传力接触面数取1安全系数取1.5每条螺栓理论抗剪力为：325*0.3*1/1.5=65KN.实际承受抗剪力：226/12=18.8KN<65KN符合要求。
螺栓轴向受拉：226/0.3=753KN753/12=62.75KN<325KN符合要求三、抱箍体应力计算抱箍受拉产生拉应力：226/0.3=753KN抱箍壁的纵向截面积:16mm*40cm=0.0064m2753KN/0.0064/1000=117.65MP<140MP(钢材容许拉应力路桥施工计算手册177)抱箍剪应力：(1/2*226)/(2*0.0064m2)/1000=8.8MP<85MP。
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钢抱箍受力计算
一、 荷载计算
混凝土重：58.1m 3×24KN/m 3=1394.4KN;
钢托架重：37.80KN+14.35KN=52.15KN （贝雷梁和工字钢）
钢抱箍重:3.14×1.6×0.5×0.015×7.85×3=0.887吨，即
8.87KN;
模板重：97.1×0.015×6=8.793KN ；
活荷载：工作人员重10人×70kg=700kg ，即7KN;
总荷载：P=1394.4+52.15+8.87+8.87+7=1471.2KN 。
二、 工字钢梁受力分析
工字钢横梁总计14根，单个需要承担的线荷载分为两部分：①中间2.0m 重要承担钢筋砼重量：q 1=（1394.4+8.793）/（14G 2）
=50.11KN/m ；②两边各1.5m 为工人工作平台：q 2=7/3=2.33KN/m ，单
个工字钢受力计算如下：
6
最大弯矩：Mmax=11.72KN.m
最大剪力：Nmax=40.09KN.m 正应力36max 1010
9.14072.11--⨯⨯==
W M σ=83.17MPa<a 145][MP =σ满足要求。
剪应力3116
w x x 1010
9.91127108.8009.40t ---⨯⨯⨯⨯⨯==I VS τ=29.03MPa<a 85][MP =τ满足要求。
三、抱箍受力计算
1）抱箍数目计算
每个盖梁下面有三个墩柱抱箍体，单个抱箍体需要承载的重量为：‘N =1471.3KN/3=490.43KN 。
抱箍所受的竖向压力假设由M24高强螺栓抗剪产生，查《路桥施工计算手册》M24螺栓允许抗剪力计算如下：
K
P N L n ][⨯⨯=μ, 式中：
P-高强螺栓预拉力，取224KN;
u-摩擦系数，取0.4；
K-安全系数，计算取1.7.
n-传力摩擦面数目，取1。
求得7.52][=L N KN 。
螺栓数目计算：]
[n 'L N N ==490.43/52.7=9.3，取10。
则单个高强螺栓提供的抗剪力为KN KN P L
7.5204.49n N '≤==。
考虑螺栓重复使用的疲劳性，取n=11，则KN KN P L
7.5258.44n N '≤==。
2）最大静摩擦力：
由最大静摩擦力公式'N N ⨯=μ计算抱箍与砼墩柱之间的正压
力，式中：
μ-摩擦系数，砼与钢之间设置一层橡胶，摩擦系数取0.4计算抱箍产生的压力。
‘N -与墩柱间的正压力。
计算的正压力KN N
N 1.12264.0/43.490'===μ,则‘N =R 反力
=1226.1KN ，此压力由22条M24高强螺栓产生，则每条的拉力为KN R N 73.55221==反力。
轴向拉应力为：A N A N /m /m 4.01(/1'''1）‘-==σ
m 1-所有螺栓数目，m-单端螺栓数目；
A-高强螺栓面积，2r ⨯=πA =452.16mm 2，
计算得：A N A N /m /m 4.01(/1'''1）
-==σ =1226.1G （1-0.4G 22/11）G （20G 452.16）
=22.17MPa<MPa 120][=σ。
满足强度要求。
3）抱箍体壁受拉：
拉力P 1=N 1G 22=1226.1KN,抱箍壁采用15mm 厚的钢板，抱箍高度
0.5m ，则抱箍纵向截面积为S 1=0.015G 3.14 G 1.6=0.075m 2。
210MPa ][a 35.1610075.0/1.1226/311=<=⨯==-σσMP S P 满足要求。
4）抱箍体剪应力
MPa 201][a 269.3)075.02/(43.49021
1=<=⨯==ττMP S N 满足要求。
四、抱箍设置
本工程每个抱箍每侧安排双排布置的机构形式。
根据抱箍计算结果，每个抱箍采用22个M24高强螺栓，第一排6个，第二排5个，具体布置见设计图纸。
平面布置图。