虎门二桥-抱箍计算教程.docx

抱箍计算 设计指标 各材料或构件的强度设计值如下： Q235钢：（抗拉、抗压、抗弯） （抗剪） 角焊缝：（抗拉、抗压、抗剪） 8.8级M24螺栓预拉力：P=175kN D160cm计算 左幅24#墩盖梁长度为25.15m，盖梁混凝土方量为87m3，墩柱为3柱墩，两跨等跨布置，跨径为9.58m，为双柱墩盖梁之外所有3柱墩盖梁和4柱墩盖梁柱间距最大的，显然该盖梁支架的中柱抱箍受力最为不利。 其承重主梁反力计算结果如下图(未考虑分项系数结果)： 4.2-1 支架支点反力图 经计算，该支架中柱抱箍承受的竖向压力最大，F=510.1KN×2=1020.2KN，该盖梁支架中柱抱箍承受的竖向荷载P=1020.2KN。 以最大值为抱箍体需承受的竖向压力P进行计算，该值即为抱箍体需产生的摩擦力。 抱箍设计主要包括钢带与墩柱的摩擦设计和钢带与外伸牛腿的焊接设计两方面的内容，抱箍尺寸见附图。 钢带与墩柱摩擦力方面的计算 钢带对墩柱的压应力 式中：μ——摩擦系数，取0.3 B——钢带宽度，本方案取500mm K——荷载安全系数，取2.0 P——上部荷载 D——抱箍直径，本计算取为1600mm ——墩柱砼的抗压强度容许值，其值不大于0.8fcd，本方案墩 柱混凝土设计标号C30，轴心抗压强度设计值fcd=13.8MPa, 则， 代入相关量得 钢带内应力（受力如下图） 由上图分析可知： ，化简得：， 式中：t——钢带厚度，取12mm r——墩柱半径800mm 代入相关得： 时，半个钢带伸长量为 半个钢带加工长度 式中：E——钢材的弹性模量，为205000MPa 代入相关量得： L=2510mm 两半抱箍接头间隙取为24mm，则取L=2486mm，接头处采用12根8.8级高强螺栓，分三排布置，螺栓直径取为24mm。 螺栓布置简图如下（详情见附录图纸） 钢带所受拉力P： 螺栓设计拉力 式中：——钢带横截面积 ——螺栓有效面积，取为459mm2 0.8——螺栓群应力折减系数 ——8.8级高强螺栓的抗拉强度设计值，为400MPa 牛腿焊缝计算 按照焊缝传递应力与母材承受应力相协调的原则，假定由腹板焊缝承受全部的剪力及弯矩，其受力如图： 单个牛腿承受荷载N=P/4=255.05KN，将其等效为剪力与弯矩M的合成，即： ，腹板焊缝形式如下： 弯矩M作用下腹板焊缝强度： 式中：——焊缝有效宽度，取 ——焊缝焊脚尺寸，取 ——焊缝长度，取500mm ——单条焊缝的抗弯截面模量， 剪力作用下腹板侧焊缝剪应力： 式中符号意义同上。 在钢带拉力P作用下焊缝应力： 钢带拉力由腹板及加劲肋焊缝共同承担 综上，腹板焊缝强度 安全。 经过以上计算可知，初拟抱箍尺寸安全可行，但在实际施工前必须进行实际堆载试验进行可行性验证。 牛腿法兰板的厚度计算： 根据抱箍设计图及其受力分析后，取两加劲肋之间的法兰板进行验算。按法兰板面板最大平均压力，作用在三边支承的矩形上（一边由钢带，一边由加劲肋板支承，见下图）。 由a/b=120/400=0.3查表得，三边支承弯矩系数 式中：a、b为三边支承板自由边的长度和两边肋的宽度。 三边支承板的弯矩为： 式中：q——作用在板单位面积上的压力； a、b——三边支承板自由边的长度和两边肋的宽度； N——该板承受的拉力，取为 代入相关数据得：，安全。 肋板焊缝计算： 按照焊缝传递应力与母材承受应力相协调的原则，由于肋板焊缝传力很小，可略去不计，即假定腹板焊缝只承受拉力，翼缘焊缝承受全部弯矩，根据抱箍设计图及螺栓受力情况分析得肋板焊缝受力如图： 图中： 将P等效为拉力V与弯矩M的合成， V=P=352.5KN，M=pe=352.5×0.06=21.2KN·m 则腹板焊缝拉应力 翼缘焊缝弯曲应力： 翼缘焊缝拉应力： 翼缘焊缝组合应力： 安全。 式中：——焊缝有效宽度，取 ——焊缝焊脚尺寸，取 ——焊缝长度，腹板和翼缘焊缝分别取为400mm和338mm ——单条焊缝的抗弯截面模量， 高强螺栓扭紧力矩计算 螺栓设计预拉力下的扭紧力矩 抱箍钢带所受的拉力由螺栓预拉力提供，因此须计算螺栓的扭紧力矩，根据《钢结构施工质量验收规范》（GB50205-2001）第65页“附录B 紧固件连接工程检验项目”中第B