淺談抱箍法在蓋梁施工中的應用

崔昌

摘要：抱箍法是一種橋梁無支架施工的方法，本文結(jié)合工程實例，對抱箍法施工工藝、蓋梁支承受力驗算及抱箍受力詳細分析，可為同類工程施工提供參考。

Abstract： The hoop method is a method for non-support construction of bridges. This paper combines engineering examples to carry out detailed analysis of the hoop method construction process， cover beam support force calculation and hoop force， which can provide reference for similar projects.

關鍵詞：橋梁;蓋梁施工;抱箍法

Key words： bridge;cover beam construction;hoop method

中圖分類號：U445 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）08-0132-03

0 ?引言

高速公路橋梁蓋梁施工方法主要有滿堂支架法、預埋型鋼牛腿法、預留孔內(nèi)穿型鋼法、抱箍法等，本文對抱箍法蓋梁施工技術(shù)進行詳細介紹。

1 ?工程概況

十堰至天水國家高速公路甘肅段徽縣（大石碑）至天水公路土建工程ST07合同段路線全長3.75km。本項目主線采用全立交、全封閉控制出入的四車道高速公路標準，設計速度為80km/h，整體式路基寬度24.5m，分離式路基寬度12.25m。

王坪特大橋位于隴南市成縣王坪村，橋址中心里程K579+730.5，橋梁上部構(gòu)造采用35-30m預應力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)除8、9、17#墩外均為鋼筋混凝土圓柱式橋墩，下設鉆孔灌注樁基礎，橋墩直徑有1.5m、1.6m、2m，橋梁蓋梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，截面尺寸分180cm×150cm，200cm×150cm兩種，長度1124.4cm，C30混凝土28.0m3，31.2m3。橋梁在溝內(nèi)跨越多處軟基和伏成公路，地勢復雜。

2 ?施工方案比選

本橋橋址區(qū)屬構(gòu)造侵剝蝕低山丘陵地貌，橫跨“U”型溝谷及伏成公路，溝心內(nèi)有流水，自然坡度上陡下緩，多為耕地，地下水較高。蓋梁施工若采用滿堂支架法，地基處理成本巨大，且需投入大量支架周轉(zhuǎn)。若采用預埋型鋼牛腿法，將造成模板浪費，且墩柱表面修補難度大。若采用預留孔內(nèi)穿型鋼法，將影響墩柱的外觀質(zhì)量，同時會削弱墩柱截面。抱箍法只需兩套抱箍及兩根工字鋼作為支承蓋梁荷載的主要構(gòu)件，無需地基處理，可適用不同高度的墩柱，且蓋梁施工后不需修補墩柱。從質(zhì)量、經(jīng)濟及適用性等方面綜合考慮，采用抱箍法進行蓋梁施工[1]。

3 ?施工方法

蓋梁施工工序如下：

墩柱頂鑿毛→測量放樣→抱箍定位及安裝→吊裝縱橫梁→底模安裝→鋼筋骨架吊裝→側(cè)模、端模安裝→模板檢查→澆筑混凝土→拆除模板→包裹、養(yǎng)護。

蓋梁抱箍半立面布置圖如圖1所示。

3.1 墩柱頂鑿毛

待墩柱混凝土達到設計強度的75%以上，對墩柱頂進行鑿毛處理，鑿除浮漿及松弱層，并清理干凈。

3.2 測量放樣

待墩柱施工完畢，根據(jù)實測標高反算抱箍在墩柱的確切位置，并做好標記，以便抱箍準確定位。

3.3 抱箍定位及安裝

墩柱抱箍采用高強螺栓承壓型連接：用兩塊半圓弧形鋼板（板厚t=14mm）制成，抱箍高0.6m，采用20套高強螺栓連接。為了提高墩柱與抱箍間的摩擦力，同時對墩柱混凝土面保護，在墩柱與抱箍之間設一層5mm白色橡膠板，產(chǎn)生摩擦力提供上部結(jié)構(gòu)的支承反力。

3.4 吊裝縱橫梁

蓋梁底模下部采用I20a工字鋼作橫梁，凈間距40cm，橫梁底部采用在橫梁底部采用2根I40a型工字鋼作為縱梁，縱梁位于墩柱兩側(cè)，凈間距為墩柱直徑?？v梁與縱梁之間采用拉桿螺栓連接;抱箍設于縱梁下部。

吊裝縱梁前，須在抱箍豎法蘭上放置20cm高灌砂筒，以便脫模落梁及調(diào)整標高，然后吊裝I40a工字鋼，橫向?qū)?，上鋪I20a工字鋼，凈間距40cm。

3.5 模板安裝

蓋梁模板采用定型鋼模，立模順序為：底?！鷤?cè)模→端模。模板安裝前打磨除銹并涂刷脫模劑，待鋼筋安裝完畢后，安裝側(cè)模與端模。保證模板連接牢靠，平整度滿足要求，接縫要嚴密，不漏漿。

3.6 鋼筋的制作、運輸與安裝

蓋梁底模安裝及驗收合格后，安裝蓋梁鋼筋。

蓋梁鋼筋采用在鋼筋加工場加工，運至施工現(xiàn)場，現(xiàn)場搭設鋼管架拼裝后整體吊裝的方法施工。

3.7 砼澆筑及養(yǎng)護

待模板檢查合格后，方可澆筑砼。

3.7.1 砼澆筑

砼采用拌合站集中拌合，罐車運輸，連續(xù)澆筑，水平分層、一次成型，每層厚度不超過30cm，上下兩層間隔時間不得超過1.5h，振搗密實。

3.7.2 砼養(yǎng)護

在蓋梁混凝土澆筑完畢后，立即派專人用塑料薄膜覆蓋，澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間一般為7天。

3.8 模板拆除

待砼強度達到設計強度75%方可拆模，用錘輕輕敲擊板體，使之與混凝土脫離，再用吊車拆卸，不得猛烈敲打和強扭，并吊運至指定位置堆放。

4 ?受力檢算

蓋梁施工時，蓋梁自重、模板荷載、工字鋼、施工荷載及其他荷載均由抱箍體支撐。以一片水平正置蓋梁為例。

4.1 荷載計算

4.1.1 蓋梁自重

根據(jù)設計圖紙蓋梁砼32.46m3，鋼筋5.54t，按照砼取25kN/m3，蓋梁自重G1=32.46×25+5.54×10=866.9kN。

4.1.2 模板荷載

根據(jù)模板設計圖紙，蓋梁模板總重7.27t，模板荷載G2=7.27×10=72.7kN

4.1.3 工字鋼荷載

橫梁：I20a工字鋼，共10根，每根長3m，每延米重量27.929kg，共重27.929×10×3=837.87kg

縱梁：I40a工字鋼，共2根，每根長12m，每延米重量67.598kg，共重67.598×12×2=1622.352kg

工字鋼荷載G3=（837.87+1622.352）×10/1000=24.6kN

4.1.4 施工荷載及其他荷載

施工荷載及其他荷載取取自重的5%，G4=（866.9+72.7+24.6）×5%=48.2kN

荷載總重G總=866.9+72.7+24.6+48.2=1012.4kN

4.2 受力檢算

4.2.1 工字鋼受力驗算

蓋梁長L=10.6m，下部由兩條工字鋼共同承受荷載，對其中一條工字鋼進行驗算即可。施工過程中的各種荷載，按常規(guī)取1.4系數(shù)，則均布荷載

q=1.4G/L/2=1.4×866.9/10.6/2=57.25kN/m。

擬取I40a工字鋼，則E=2.1×106MPa，Ix=21720cm4，Wx=1090cm3，本標段立柱間距均為6.25m。

①最大受力彎矩：Mmax=ql2/8=（1/8）×57.25×6.25×6.25=279.5kN·m（圖2）

式中 ?Mmax——最大受力彎矩（kN·m）;q—均布荷載（kN/m）;

l—工字鋼支承點間距，取柱中心間距=6.25m。

②初選截面：工字鋼所需的截面抵抗矩W=Mmax/[σ]=279.5×103/215=1339cm3

式中 ?W—截面抵抗矩（cm3）;[σ]—材料應力允許值（MPa），查規(guī)范得[σ]=215MPa。

查工字鋼表，選I40a工字鋼，其截面力學特性如下：

Ix=32200cm4;Wx=1500cm3;Ix/Sx=38.6cm;翼緣厚度t=18.0mm;腹板厚度d=11.5mm

4.2.2 工字鋼抗剪應力驗算（圖3）

Vmax=（1/2）qL=（1/2）53.66×10.6=284.4kN

式中 ?Vmax—支座處最大剪力（kN）。

τmax=Vmax·Sx/（Ix·d）=284.4×103/（33.6×12.5）=67.7MPa<[τ]=125MPa滿足要求;

式中 ?τmax—最大剪應力（MPa）。

4.2.3 撓度驗算

施工過程中，撓度最大會發(fā)生在跨中（圖4）

fmax=5ql4/（384EI）=5×53.66×55004/（384×2.1×105×22780×104）=13.4mm<[l/400]=13.75mm

滿足要求;

式中 ?fmax—最大撓度（mm）;E—彈性模量（MPa）;I—慣性矩（cm4）。

4.2.4 懸臂部分受力驗算

最大負彎矩：Mmax=-qLA2/2=-53.66×2.552/2=174.45

kN·m

式中 ?LA—懸臂段長度，取2.55m。

最大應力：σmax=-Mmax/Wx=174.45×103/1140=153MPa<[σ]=215MPa滿足要求。

最大撓度：fA=qLA4/（8EI）=53.66×25504/（8×2.1×105×22780×104）=5.9mm<[LA/400]

=6.4mm滿足要求。

4.3 確定抱箍構(gòu)件

4.3.1 抱箍結(jié)構(gòu)形式

抱箍最主要的特點就是將蓋梁施工荷載通過摩擦力直接傳給墩柱。為使抱箍適應各種不同圓度的墩身，其結(jié)構(gòu)形式采用兩個不設環(huán)向加勁的半園形的鋼板作為柔性箍身，通過連接板上的螺栓連接在一起，這樣在施加預拉力時，由于箍身是柔性的，容易與墩柱密貼。

4.3.2 連接螺栓的計算

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是由螺栓的預緊力產(chǎn)生的，根據(jù)抱箍的結(jié)構(gòu)形式，設每側(cè)布n個螺栓，則螺栓總數(shù)為2n，設每個螺栓預緊力為F，則抱箍與墩柱間的總正壓力為N=2×n×F。

在實際施工中均采用材質(zhì)45號鋼的M30大直徑螺栓，則每個螺栓的允許拉力[F]=As×[σ]

式中As—螺栓的橫截面積，As=πd2/4;[σ]—鋼材允許應力，對于45號鋼，[σ]=2000kg/cm2。

[F]=[σ]πd2/4=2.0×3.14×32/4=14.13t，取F=14t

鋼材與混凝土間的摩擦系數(shù)為0.3～0.4，取μ=0.35，則抱箍與墩柱間的最大靜摩擦力：F=f×N=μ×2×n×F=0.35×2×n×14=9.8n

臨時設施及蓋梁重量：Q=1.4G=1.4×81.25=113.75t，則每個抱箍承受的荷載為：Q/2=56.9t。

則有Q/2=F，即56.9=9.8n，故n=5.8;取n為整數(shù)n=6個。

4.3.3 連接板上螺栓的排列

為減少抱箍的高度，在連接板豎向上布兩排螺栓。通過加勁板連接抱箍，在抱箍上產(chǎn)生偏心力，為充分利用螺栓的預緊力，在連接板背面設置三塊加勁板，同時在內(nèi)排布4根螺栓，外排只布2根螺栓，兩個半圓抱箍連接板間留5cm的空隙。

5 ?結(jié)束語

在十堰至天水國家高速公路甘肅段徽縣（大石碑）至天水公路土建工程ST07合同段橋梁施工中，蓋梁施工采用了抱箍法的施工工藝，既保證了墩柱的外觀質(zhì)量，又產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]葉發(fā)太.蓋梁抱箍法無支架施工科技創(chuàng)新導報.2009NO.01

[2]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]周水興，等.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2005.