常用结构计算方法汇编之桥梁工程：吊装(预埋螺栓、吊环)计算

1067 吊装(预埋螺栓、吊环)

7.1 设计原则

吊环设置均应通过计算，并应遵循以下原则：

⑴ 吊环采用I 级钢制作，严禁使用冷加工钢筋，以防脆断；

⑵ 作吊环计算采用容许应用值，在构件自重标准值作用下，吊环的拉应力不大于50N/mm 2(起吊时的动力系数已考虑在内)；

⑶ 每个吊环按2个截面计算，当在一个构件上设有4个吊环时，计算时仅考虑3个吊环同时发挥作用；

⑷ 吊环应尽可能按构件重心对称布置，使其受力均匀。

7.2 吊环计算

7.2.1 吊环强度计算

吊环的应力可按下式计算：

nA

Q =σ≤][σ (3.7-1)式中：

σ —— 吊环拉应力(N/mm 2)；

n —— 吊环的截面个数，一个吊环时为2；二个吊环时为4；四个吊环时为6； A —— 一个吊环的钢筋截面面积(mm 2)；

Q —— 构件的重量(N)；

][σ —— 吊环的允许拉应力，一般取不大于50N/mm 2(已考虑超载系数、吸附系数、

动力系数、钢筋弯折引起的应力集中系数、钢筋角度影响系数等)。

一个吊环可起吊的重量可按下式计算：

2205.784

][2d d Q ==πσ (3.7-2)除个别小型块状构件外，多数构件是用2个或4个吊环，且为对称布置，在此情况下应考虑吊绳斜角的影响，则一个吊环可起吊的重量按下式计算：

αsin 5.7820d Q = (3.7-3)

式中：

0Q —— 一个吊环起吊的重量(N)；

d —— 吊环直径(mm)；

][σ —— 吊环的允许拉应力，取50N/mm 2；

α —— 吊绳起吊斜角(°)。

由式(3.7-3)算出吊环直径与构件重量的关系列于表3.7-1中，可供选用。 表3.7-1 吊环规格及可吊构件重量选用表

可吊构件重量(kN)

吊绳垂直 吊绳斜角45° 吊绳斜角60° 吊环直径d (mm) 1个吊环 2个吊环 4个吊环2个吊环4个吊环2个吊环4个吊环 吊环露出

混凝土面高度

(mm) 6 2.83 5.65 8.48 4.00 5.99 4.89 7.34 50 8

5.02 10.05 15.07 7.11 10.66 8.70 13.05 50 10 7.85 15.70 23.55 11.10 1

6.65 13.60 20.39 50 12 11.30 22.61 33.91 15.99 23.98 19.58 29.37 60 14 15.39 30.77 46.16 21.76 32.64 26.65 39.97 60

107可吊构件重量(kN)

吊绳垂直 吊绳斜角45° 吊绳斜角60° 吊环直径d (mm) 1个吊环 2个吊环 4个吊环2个吊环4个吊环2个吊环4个吊环 吊环露出

混凝土面高度

(mm) 16 20.10 40.19 60.29 28.42 42.63 34.81 52.21 70 18 25.43 50.87 76.30 35.97 53.95 44.05 66.08 70 20 31.40 62.80 94.20 44.41 66.61 54.39 81.58 80 22

37.99 75.99 113.98 53.73 80.60 65.81 98.71 90 25

49.06 98.13 147.19 69.38 104.08 84.98 127.47 100 28

61.54 123.09 184.63 87.04 130.55 106.60 159.90 110 32

80.38 160.77 241.15 113.68 170.52 139.23 208.84 120 36

101.74 203.47 305.21 143.88 215.81 176.21 264.32 140 40 125.60 251.20 376.80 177.63 266.44 217.55 326.32 150

在钢筋骨架(钢筋笼)起吊、安装、预制构件运输、吊装，以及施工设备绳索的锚碇中，常需要在结构主筋或构件上配置钢筋吊环，有的设计在配筋时已设置，有的则是施工单位根据需要设置，虽都属辅助、临时使用性质，但都必须做到安全可靠。

7.2.2 吊环抗拔力计算

吊环抗拔力按下式计算：

N ≥2

0KQ (3.7-4)式中：

N —— 抗拔力，按式(3.7-5)计算；

K —— 安全系数，大于等于4；

0Q —— 一个吊环起吊的重量kN 。

w dL N τπ= (3.7-5)

式中：

w τ —— 混凝土与钢筋表面的粘结强度，0.3~0.2=w τMPa ，取5.2=w τMPa ；d —— 吊环直径；

L —— 钢筋锚固长度；

将式(3.7-5)代入式(3.7-4)可得，钢筋锚固长度为：

L ≥w

d KQ τπ20 (3.7-6)7.2.3 吊环局部承压计算

吊环局部承压按下式计算：

bd

Q K d 0≤cd f (3.7-7)式中：

d K —— 动力系数，5.1=d K ；

0Q —— 一个吊环起吊的重量，kN ；

d —— 吊环直径，mm ；

b —— 吊钩宽度， mm ；

cd f —— 钢材局部承压强度设计值，215=cd f MPa 。

1087.3 计算实例

墩柱基础吊环的设置：由于基础需用吊车吊装，施工时应预埋吊环，每基础设置4个吊环，吊环位于基础顶面四角对角线上，距四角200mm 的位置，吊装时让钢丝绳与基础顶面成60°角。

吊装用的钢丝绳、吊环的选用：以2号墩柱基础为计算依据。

⑴ 2号墩柱基础重量：

体积：2号墩柱基础体积经计算为：11.536m 3

重量：11.536×25＝288.4kN(钢筋砼按25kN/m 3计算)

⑵ 钢丝绳选用：吊装时采用4根钢丝绳起吊，考虑到施工中可能出现的不利因素，为偏于安全起见，考虑基础重量由3根钢丝绳承担，则每根钢丝绳承受的重量为284.4÷3＝94.8kN ，钢丝绳安全系数取6，则选用6×19，直径为34.0mm 的钢丝绳，其钢丝破断拉力总和N ＝594.3kN 。

594.3÷6=99.05kN ＞94.8kN ，满足要求!

⑶ 吊环的计算(考虑3个吊环受力)

① 强度计算选钢筋直径：

222095.20360sin 5.235sin 5.782

62d d d Q n Q =×=×==o α 式中：

Q —— 2号墩柱基础重量，4.288=Q kN=288400N ；

d —— 受力钢筋直径，mm 2。 故6.3795

.203==Q d mm ，吊环选用φ40mm 钢筋。 或查表3.7-1，选用吊环直径40mm ，当吊绳斜角36°，4个吊环可起吊构件重量326.32kN ，大于288.4kN ，可以满足起吊要求。

② 抗拔力计算：

吊环直径d ＝40mm ，一个吊环起吊的重量5.10960sin /8.940==o Q kN

由式(3.7-6)得L ≥1.6975

.2402105.109423

0=××××=πτπw d KQ mm 吊环钢筋锚固长度为697.1mm 即可。

③ 局部承压验算：

吊钩宽度b ＝50mm

由式(3.7-7)得1.824050105.1095.13

0=×××=bd

Q K d N/mm 2＜f cd =215N/mm 2，满足要求!