云景高速公路高墩蓋梁抱箍法設(shè)計(jì)與施工

吳迎春，朱樹森，邵永生，葉水標(biāo)

（1.浙江省大成建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江杭州310012；2.浙江金筑交通建設(shè)有限公司，浙江杭州310000）

1 工程簡(jiǎn)介

云景高速公路二合同段溪口大橋設(shè)計(jì)為分離式橋梁，左右幅橋各長(zhǎng)907 m(起迄里程右幅為YK11+234.5～YK12+141.5，左幅ZK11+212.5～ZK12+119.5)，左右幅各25跨（15×40 m+10×30 m），除0#臺(tái)肋板式橋臺(tái)、25#橋臺(tái)帽外，各有23排橋墩（墩柱直徑1.6 m～2.0 m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)），墩柱上方為蓋梁。蓋梁為長(zhǎng)11.75 m，寬2.2 m，高1.8 m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。由于溪口大橋橋位區(qū)屬兩山夾一水、低山丘陵區(qū)、呈V字型溝谷，地形起伏較大，其中有半幅橋位于山坡上，底面高程143.10～165.60 m，橋最大架空高度為46.79 m，墩柱蓋梁采用抱箍法施工技術(shù)。

2 設(shè)計(jì)說(shuō)明

2.1 抱箍

采用兩塊半圓弧型A3鋼板（板厚t=16 mm）制成，M24的高強(qiáng)螺栓連接，抱箍高40 cm，采用內(nèi)排由8根、外排由4根高強(qiáng)螺栓連接。抱箍緊箍在墩柱上產(chǎn)生摩擦力提供上部結(jié)構(gòu)的支承反力，是主要的支承受力結(jié)構(gòu)。為了提高墩柱與抱箍間的摩擦力，同時(shí)對(duì)墩柱混凝土面保護(hù)，在墩柱與抱箍之間設(shè)一層土工布?jí)|，縱梁與抱箍之間采用U型螺栓連接。

2.2 縱梁

在橫梁底部采用兩排I50a工字鋼作縱梁，長(zhǎng)12 m，兩組縱梁位于墩柱兩側(cè)，中心間距6.5 m，兩端各懸臂2.75 m。兩排工字鋼之間采用5排對(duì)拉螺桿連接加固，縱梁架設(shè)在抱箍上，縱、橫梁，以及縱梁與抱箍之間采用U型螺栓連接。

2.3 底模支撐

底模為特制定型鋼模板（墩柱相交部位設(shè)計(jì)為兩半圓型定型模板，兩柱之間為兩塊定型模板,兩懸臂端各一塊帶三角型模板），面模厚度為δ5 mm，肋板高為10 cm。在底模下部采用間距0.45 m［14a槽鋼作橫梁，橫梁長(zhǎng)4.0 m。蓋梁懸出端底模下設(shè)三角支架支撐，三角架放在橫梁上。橫梁底下設(shè)縱梁。橫梁下設(shè)鋼墊塊以調(diào)整蓋梁底2%的橫向坡度與安裝誤差。

2.4 側(cè)模與端模支撐

側(cè)模為特制定型鋼模板（300 cm×190 cm）,面模厚度為δ6 mm，肋板高為10 cm。在側(cè)模外側(cè)采用等間距100 cm的 [14a作豎帶并與模板焊接牢固，豎帶高220 m；在豎帶上下各設(shè)一條φ18的栓桿作拉桿，上下拉桿間間距210 cm，在豎帶外設(shè)φ48的鋼管斜撐，支撐在橫梁上。

端模為特制定型鋼模板（220 cm×150 cm）,面模、肋板與側(cè)模板相同。在端模外側(cè)采用間距75 cm的2[14a作橫帶；采用栓桿，一端焊接在蓋梁主筋上。

2.5 防護(hù)欄桿與工作平臺(tái)

在橫梁上等間距縱向（100 cm）、橫向（55 cm）搭設(shè)鋼管（φ48×3 mm）支架，立桿高（350 cm），步距180 cm，防護(hù)欄桿高120 cm，鋼管之間采用扣件連接。立桿與橫梁的連接采用在橫梁上設(shè)0.2 m高的鋼筋支座，立桿插入鋼筋支座，并設(shè)掃地桿，且掃地鋼管與橫梁采用扣件連接固定。在鋼管支架上鋪設(shè)2 cm厚的木板，木板與小橫梁之間采用鐵絲綁扎牢靠。

3 高墩蓋梁抱箍法施工受力驗(yàn)算

3.1 縱梁工字鋼承受荷載計(jì)算

則I50a工字鋼每米均布荷載：

注：1.2為靜載系數(shù)，1.4為活載系數(shù)。

由于蓋梁中間段荷載大于懸臂端荷載，分析時(shí)則按蓋梁中間段荷載計(jì)算（見(jiàn)圖1）。

圖1 縱梁受力計(jì)算模型

3.2 鋼抱箍驗(yàn)算

抱箍由兩塊半圓弧型A3鋼板（板厚t=16 mm、板高40 cm，）制成，采用內(nèi)排由8根、外排由4根M24的高強(qiáng)螺栓連接。A3鋼板的充許應(yīng)力：δ=1 400 kg/cm2；允許剪應(yīng)力[τ]=850 kg/cm2。受力分析如圖2所示。

圖2 鋼抱箍受力分析圖

3.2.1荷載計(jì)算

每個(gè)蓋梁在墩柱設(shè)二個(gè)抱箍體支承上部澆筑蓋梁施工荷載，由縱梁每延米承受荷載知抱箍體承受的豎向壓力（即支座反力）。

根據(jù)縱梁反力計(jì)算,以最大值為抱箍體需承受的豎向壓力N=47 397.7 kg進(jìn)行計(jì)算，該值即為抱箍體需產(chǎn)生的摩擦力。

3.2.2抱箍受力計(jì)算

抱箍所受的豎向壓力由M24的高強(qiáng)螺栓的抗剪力和軸線方向的外拉力產(chǎn)生，根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》第426頁(yè)計(jì)算。

3.2.2.1每個(gè)M24高強(qiáng)螺栓的容許承載力計(jì)算

（1）抗剪連接（承受摩擦面間的剪力）：

式中：P——高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力，取225 kN;

μ——摩擦系數(shù)，取0.3；

n——傳力接觸面數(shù)目，取1；

K——安全系數(shù)，取1.7。

（2）承受摩擦面間的剪切和螺栓軸線方向的外拉力：

式中：P——高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力，取225 kN;

Z——每個(gè)高強(qiáng)螺栓在其軸線方向所受的外拉力，此拉力不應(yīng)大于0.6P，取0.3P。

3.2.2.2高強(qiáng)螺栓數(shù)目計(jì)算

根據(jù)抱箍體需承受的豎向壓力N=47 397.7(kg)計(jì)算高強(qiáng)螺栓數(shù)目m：

則每條高強(qiáng)螺栓實(shí)際提供的抗剪力：

∴12個(gè)M24的高強(qiáng)螺栓能承擔(dān)所要求的荷載。

3.2.2.3高強(qiáng)螺栓軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算

式中：N——構(gòu)件的軸心力；

n1——構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)板或拼接板一端連接的高強(qiáng)螺栓數(shù)目，取12個(gè)；

n——所計(jì)算截面（最外列螺栓處）上高強(qiáng)螺栓的數(shù)目，取11個(gè)；

A——M24高強(qiáng)螺栓截面積，A=4.52 cm2。

則軸心受拉：

3.2.3 抱箍體的應(yīng)力計(jì)算

3.2.3.1抱箍壁為受拉產(chǎn)生拉應(yīng)力

抱箍壁采用面板δ16 mm的鋼板，抱箍高度為40 cm。

則抱箍壁的縱向截面積：S1=1.6×40=64(cm2)

∴抱箍體的應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2.3.2抱箍體剪應(yīng)力

根據(jù)第四強(qiáng)度理論：

∴抱箍滿足強(qiáng)度要求。

4 高墩蓋梁抱箍法施工工藝流程

（1）施工準(zhǔn)備：經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，對(duì)擬用于蓋梁施工的鋼筋、水泥、黃砂、碎石進(jìn)行檢驗(yàn)，并經(jīng)工程師的批準(zhǔn)，積極采用混凝土外加劑，改善混凝土的和易性等。

（2）立蓋梁底模：蓋梁施工平臺(tái)搭設(shè)好后，開始立底模，底模由5 mm厚鋼板加工成型,用汽車吊起吊安裝,并加強(qiáng)立模尺寸量測(cè)，控制好成形蓋梁的幾何尺寸與精度，使其滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（3）綁扎鋼筋：鋼筋嚴(yán)格按設(shè)計(jì)加工，在鋼筋加工場(chǎng)對(duì)骨架片和箍筋半成品加工，用平車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，用汽車吊起吊并在蓋梁底模上安裝成型。相鄰鋼筋接頭位置錯(cuò)開并符合規(guī)范要求，鋼筋與模板間用混凝土墊塊固定以確?；炷帘Ｗo(hù)層厚度，混凝土墊塊根據(jù)鋼筋保護(hù)層厚度預(yù)制。特別是墩身伸入蓋梁部位的鋼筋要格外重視。

（4）立蓋梁側(cè)模：側(cè)模由6 mm厚鋼板加工成型,用汽車吊起吊安裝,并加強(qiáng)立模尺寸及標(biāo)高量測(cè)，控制好成形蓋梁的尺寸與精度，使其滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。模板的固定和調(diào)整通過(guò)拉桿和兩層模板之間的連接螺栓實(shí)現(xiàn)并增加斜支撐，支撐須牢固。

（5）混凝土澆注：混凝土澆注前，要檢查模板接縫、拉桿螺栓、模板連接螺栓及底腳楔子，模板支立必須牢固可靠?；炷涟韬驮谧詣?dòng)計(jì)量拌和站進(jìn)行，水泥、砂石料、外加劑及拌和用水的各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合規(guī)范要求。在拌和過(guò)程中，注意混凝土的用水量，并嚴(yán)格控制水灰比，隨時(shí)檢查混凝土坍落度?；炷涟韬秃蟛捎没炷凛斔蛙囍苯铀偷缴w梁的施工位置,用汽車吊將混凝土用料斗送入蓋梁模板內(nèi)。混凝土必須從蓋梁的一端循序進(jìn)展至另一端，分層澆注。灌注時(shí)下料應(yīng)均勻連續(xù)，不宜集中猛投而發(fā)生擠塞?；炷凉嘧⑦^(guò)程中，要隨時(shí)檢查模板加固情況，漏漿處及時(shí)堵塞。對(duì)鋼筋密集部位注意加強(qiáng)振搗，防止漏振。

（6）養(yǎng)護(hù)：混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度(2.5 MPa)后進(jìn)行拆模，拆模后立即檢查成品混凝土的外觀質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，檢驗(yàn)合格后用土工布或塑料薄膜包裹養(yǎng)護(hù)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用實(shí)踐，證明抱箍法施工技術(shù)可克服高橋墩大跨度蓋梁采用支架、門架搭設(shè)困難、時(shí)間長(zhǎng)、安全穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生支架沉陷、扭曲變形等諸多缺點(diǎn)。采用該施工技術(shù)，能有效地防止支架失穩(wěn)，節(jié)約施工時(shí)間，加快工程進(jìn)度，降低工程成本，保證施工質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。