橋梁蓋梁抱箍法施工技術(shù)

摘要:本文結(jié)合河北沿海高速第四合同段的施工實(shí)際，詳細(xì)闡述了抱箍法蓋梁施工的工作原理，施工工藝及過(guò)程控制等。

關(guān)鍵詞:蓋梁 抱箍 原理 施工 工藝

1 引言

沿海高速滄州歧口至海豐段第四合同段K41+190長(zhǎng)蘆鹽場(chǎng)大橋設(shè)計(jì)為12×20如采用滿堂支架，則將浪費(fèi)大量人力、物力搭設(shè)支架、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、安全性差，且當(dāng)橋下基礎(chǔ)條件較差，如有流水或墩柱較高時(shí)，都將增加施工的難度及危險(xiǎn)性;若采用預(yù)留孔法，施工工藝有了很大進(jìn)步，但有些問(wèn)題難以避免，如預(yù)留孔傾斜、墩柱外觀感較差、對(duì)墩柱整體產(chǎn)生一定程度的破壞等。抱箍法具有施工簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，節(jié)省投資，施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，在河北沿海高速第一合同段的橋梁蓋梁施工中廣泛使用并取得了明顯的效果。

2 抱箍法簡(jiǎn)述

抱箍法，就是在蓋梁施工時(shí)，用兩段半圓型鋼箍卡于其下墩柱上，鋼箍?jī)啥撕敢耘Ｍ?，將橫梁架于外伸牛腿上，利用鋼箍與墩柱的摩擦力支承橫梁傳下的上部荷載——蓋梁自重、模板自重、施工荷載等。抱箍圖示如下:

3 抱箍使用的理論依據(jù)

3.1箍身的結(jié)構(gòu)形式

抱箍安裝在墩柱上時(shí)必須與墩柱密貼，這是個(gè)基本要求。由于墩柱截面不可能絕對(duì)圓，各墩柱的不圓度是不同的，即使同一墩柱的不同截面其不圓度也千差萬(wàn)別。因此，為適應(yīng)各種不圓度的墩身，抱箍的箍身采用不設(shè)環(huán)向加勁的柔性箍身，即用不設(shè)加勁板的鋼板作箍身。這樣，在施加預(yù)拉力時(shí)，由于箍身是柔性的，容易與墩柱密貼。在施工當(dāng)中，為保證密貼的效果和避免鋼箍和混凝土表面剛性接觸造成損傷，在抱箍與墩柱之間墊以5mm厚橡膠墊。

3.2 連接板上螺栓的排列""

抱箍上的連接螺栓，其預(yù)拉力必須能夠保證抱箍與墩柱間的摩擦力能可靠地傳遞荷載。因此，要有足夠數(shù)量的螺栓來(lái)保證預(yù)拉力。如果單從連接板和箍身的受力來(lái)考慮，連接板上的螺栓在豎向上最好布置成一排。但這樣一來(lái)，箍身高度勢(shì)必較大。尤其是蓋梁荷載很大時(shí)，需要的螺栓較多，抱箍的高度將很大，將加大抱箍的投入，且過(guò)高的抱箍也會(huì)給施工帶來(lái)不便。因此，只要采用厚度足夠的連接板并為其設(shè)置必要的加勁板，一般均將連接板上的螺栓在豎向上布置成兩排。這樣做在技術(shù)上是可行的，實(shí)踐也證明是成功的。

3.3連接螺栓數(shù)量的計(jì)算

抱箍與墩柱間的最大靜摩擦力等于正壓力與摩擦系數(shù)的乘積，即f=μ×N

式中 f——抱箍與墩柱間的最大靜摩擦力;

N——抱箍與墩柱間的正壓力;

μ——抱箍與墩柱間的靜摩擦系數(shù)。

抱箍與墩柱間的正壓力N由螺栓的預(yù)緊力產(chǎn)生的，根據(jù)抱箍的結(jié)構(gòu)形式，修正每排螺栓個(gè)數(shù)為n，則螺栓總數(shù)為4 n，若每個(gè)螺栓預(yù)緊力為F，則抱箍與墩柱間的總正壓力為N=4×n×F。

在實(shí)際施工中采用45 號(hào)鋼的M30 大直徑螺栓。

式中:As ——螺栓的橫截面積，As=πd2/4

每個(gè)螺栓的允許拉力為[F]=As×[σ]

[σ]—鋼材允許應(yīng)力。對(duì)于45號(hào)鋼，[σ]=210MPa。

于是，[F]=[σ]πd2=210×3.14×302/4=148.4 kN

鋼材與砼間的摩擦系數(shù)為0.3～0.4，取f=0.3，于是抱箍與墩柱間的最大靜摩擦力為f=μ×N=μ×4×n×F=0.3×4×n×148.4=178.04n

若臨時(shí)設(shè)施及蓋梁重量為G，對(duì)于雙柱式蓋梁結(jié)構(gòu)則每個(gè)抱箍承受的荷載為Q=G/2。

取安全系數(shù)為λ=1.3，則有Q=f/λ即G/2=178.04n/1.3;n=0.00365×G

河北沿海高速第四合同段在抱箍設(shè)計(jì)中采用自重最大的K40+200.392北疏港互通分離式立交橋橋墩蓋梁進(jìn)行計(jì)算。臨時(shí)荷載及蓋梁自重為:675.3KN。

根據(jù)公式

n=0.00365×G=0.00365×675.3=2.47

取n=3排，抱箍高度采用30cm，經(jīng)實(shí)踐證明抱箍的承載力能夠滿足施工需要。

抱箍具體設(shè)計(jì)如下圖:

4、橫梁受力驗(yàn)算

抱箍法施工中另一關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu)是橫梁，橫梁必須具備足夠的強(qiáng)度和剛度以承受蓋梁荷載和抵抗變形。在施工中選用兩條I45a “工”字鋼共同承受荷載，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。

"4.1荷載集度q的確定

K40+200.392北疏港互通分離式立交橋蓋梁長(zhǎng)L為13.355m，寬1.4m，高1.4 m，立柱間距為6.8m。臨時(shí)荷載及重力為G=675.3KN。兩條“工”字鋼共同承受荷載，對(duì)其中一條“工”字鋼進(jìn)行驗(yàn)算即可，按常規(guī)取1.2的安全系數(shù)。因此荷載集度為:q=1.2 G /L/2，經(jīng)計(jì)算得30.34KN/m

4.2 應(yīng)力驗(yàn)算

對(duì)于I45a工字鋼，查laquo;路橋施工計(jì)算手冊(cè)raquo;附表3-31可知:E=2.1×105Mpa， Ix=32241 cm4，w=1432.9cm3，施工過(guò)程中跨中彎矩最大為最不利荷載進(jìn)行計(jì)算。

4.2.1“工”字鋼應(yīng)力驗(yàn)算σ= M/w ≤[σ]

式中:

M─受力彎矩，取最大彎矩Mmax

w─截面抵抗矩

""" [σ]─容許應(yīng)力，查規(guī)范得210Mpa

經(jīng)計(jì)算得Mmax= ql2/8=30.34×6.82/=175.4 KNm

σ= M/w =175.4 KNm /1432.9cm3=122.4Mpa≤[σ]=210Mpa 滿足要求

4.2.2撓度驗(yàn)算

" 施工過(guò)程中，最大撓度會(huì)發(fā)生跨中。

fmax= 5ql4/384EI ≤[f]

式中:q─均布荷載

""""" l─計(jì)算跨徑

""""" E─彈性模量

""""" I─慣性矩

""""" [f] ─容許撓度，查規(guī)范得:

經(jīng)計(jì)算fmax=5×30.34×6.84/384/210000/32241=12.48mm<[f]= L/400=17mm 滿足要求。在實(shí)際施工當(dāng)中現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的撓度均小于12.48mm，很好的保證了工程質(zhì)量。

5 抱箍法施工工藝流程及過(guò)程控制

5.1抱箍法施工工藝流程如下:

抱箍加工→抱箍拼裝→抱箍吊裝→安裝橫梁及墊木→安裝蓋梁底模板→吊裝鋼筋籠→安裝蓋梁側(cè)模板→蓋梁砼施工。

5.2抱箍法施工過(guò)程控制要點(diǎn):

5.2.1根據(jù)蓋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高反算出抱箍鋼帶下沿在墩柱上的位置并在其上做好標(biāo)記，以便抱箍準(zhǔn)確就位。

5.2.2將兩半抱箍用牛腿處螺栓固定成型，置于墩柱下方地面上。

5.2.3在兩牛腿處螺栓之間穿一鋼絲繩，用吊車鉤住鋼絲繩將抱箍吊裝就位.吊裝時(shí)，注意在兩牛腿板下方撐一鋼筋，以確保抱箍不變形。

5.2.4抱箍按墩柱上標(biāo)高準(zhǔn)確就位后，就要緊固牛腿處螺栓.因?yàn)榇颂幝菟ǔ惺芰^大，為便于施工，需將扳手把加長(zhǎng).可加焊一50cm長(zhǎng)，Φ28的鋼筋.緊固時(shí)，由兩人踩加長(zhǎng)的鋼筋，直到踩不動(dòng)為止.再?gòu)?fù)核兩半抱箍接頭間隙是否小于等于2cm(設(shè)計(jì)要求)，直到符合要求為止。

5.2.5把兩根I45a橫梁吊置于抱箍?jī)蓚?cè)牛腿上，用拉桿在兩端將兩者拉緊，防止其向兩側(cè)頃覆，在其上安放橫梁、支架和底模。

5.2.6搭設(shè)簡(jiǎn)易腳手架，供施工時(shí)工人上下。

5.2.7用水準(zhǔn)儀測(cè)設(shè)蓋梁底模標(biāo)高，如低于設(shè)計(jì)值可加墊相應(yīng)鋼板調(diào)整。

5.2.8拆除模板時(shí)，先拆側(cè)模，然后用鋼絲繩將橫梁工字鋼，底模固定于蓋梁上，松開(kāi)抱箍牛腿螺栓，使抱箍沿墩柱滑下，最后卸下橫梁及底模。

6 報(bào)箍法施工的注意事項(xiàng)

6.1 墩柱混凝土強(qiáng)度在養(yǎng)生達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上后方可進(jìn)行。

6.2抱箍就位時(shí)，需注意牛腿與蓋梁方向垂直，以得于安入橫梁。

6.3抱箍?jī)?nèi)直徑宜比圓柱直徑大1～2cm;抱箍與砼接觸面處墊5mm 左右的橡膠板，以增大抱箍與砼之間的摩擦力及接觸密實(shí)程度。

6.4由于抱箍連接板是直接承受螺栓拉力的構(gòu)件，要有足夠的強(qiáng)度和剛度，根據(jù)理論計(jì)算及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以采用厚度為24mm～30mm 的鋼板為宜。

7 結(jié)束語(yǔ)

河北沿海高速第一合同段共有大橋2座，橋墩蓋梁在施工中全部采用抱箍法進(jìn)行。由于技術(shù)先進(jìn)，管理有方，不但保證了工程質(zhì)量而且比原計(jì)劃提前一個(gè)月完成了全部蓋梁的施工任務(wù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

通過(guò)以上論述可以看出在采用抱箍法施工中只要對(duì)抱箍進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程施工，不但可以提高施工效率和經(jīng)濟(jì)效益，而且能夠保證工程質(zhì)量，是一種比較理想的蓋梁施工支撐方法，值得推廣使用。