淺談蓋梁的支撐體系

王衛彪,王煥麗

(石家莊市公路橋梁建設集團)

公路橋梁的下部結構中大部分采用簡單的鋼架結構,即橋梁的下部為兩根或多跟樁基礎,墩身為圓柱墩,樁間系梁連接,有的不設系梁。例如已建成的張石高速公路石家莊段滹沱河特大橋,西柏坡一級路滹沱河大橋,以及石家莊市區高架橋。在這些橋梁的施工中采用了抱箍法,橫穿型鋼法,有成功的經驗也有失敗的教訓。下面就將以上兩種方法分別從工程質量,進度,費用等側面進行簡單分析。

1 抱箍法

其力學原理是利用在墩柱上部的適當部位安裝抱箍,使抱箍夾緊墩柱而產生的最大靜摩擦力,來承擔附屬設施和蓋梁的重量。抱箍法的關鍵是要確保抱箍與墩柱之間有足夠大的靜摩擦力,把荷載傳遞到墩柱上。抱箍的結構形式涉及箍身的形式和連接板上螺栓的排列。抱箍安裝在墩柱上時必須與墩柱緊密接觸,由于墩柱截面不可能絕對的圓,各墩柱的圓度也不一定相同,因此抱箍的箍身宜采用不設加勁的柔性箍身,這樣在施加預拉力時,箍身是柔性的,容易與墩柱密貼。連接板上的螺栓,應能保證其預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。所以要有足夠數量的螺柱來保證預拉力。如果單從連接板和箍身的受力來考慮,連接板上的螺栓在豎向上最好布置成一排。但是這樣箍身高度勢必增大,尤其是大體積蓋梁,需要很多螺栓,箍身高度將會很大,材料投入會增加,而且不靈活,給施工帶來不便。因此,采用厚度足夠的連接板并為其設置必要的加勁板,一般將連接板上的螺栓在豎向山布置成兩排,縮短了箍身高度,節約了材料,有利于工程施工。由于抱箍連接板上螺栓按雙排布置,外排螺栓施壓時對箍身產生較大的偏心力矩,對箍身傳力有不利影響,因此螺栓的不設置應盡可能的緊湊,應能保證施工及傳力要求為宜,澆注蓋梁混凝土時,由于抱箍受力后產生變形,螺栓的拉力值會發生變化,因此在澆注蓋梁的過程中應反復對螺栓進行復擰,保證箍身與墩柱有足夠的摩擦力來傳遞荷載。實踐證明抱箍法是完全可行的,例如張石高速石家莊段滹沱河特大橋,墩柱直徑 1.6m,中心距離 8.2m,蓋梁長 16.0m,混凝土量 42m3,墩柱平均高 7m,跨度 30m,全橋 336個墩柱,168個蓋梁全部采用抱箍法施工。

抱箍法有很多優點:(1)抱箍法是將臨時荷載及蓋梁重量直接傳遞給墩柱,對地基無要求。(2)抱箍的安裝高度可隨墩柱高度變化,不需要額外的調節底模高度的墊木。(3)抱箍法適應性強,不論水中岸上、有無系梁,只要是圓形墩柱就可采用。(4)抱箍法節省人力、物力,經濟上也比較合算。(5)抱箍法不會破壞墩柱外觀,而且抱箍法施工時支架不存在非彈性變形?？傊?抱箍法具有施工簡單,適應性強,節省投資,施工周期短等優點。

缺點:(1)由于很大的靜摩擦力抱箍容易使墩柱上產生黑圈,在拆卸抱箍時,容易劃傷墩柱表面。(2)抱箍重量大,施工時必須用到施工機械,所以拆解和搬運費時費力。

2 橫穿型鋼法

在墩柱內預先埋設預留孔,在孔中穿入型鋼,由型鋼支撐架、模板及整個蓋梁的重量。其原理是支架、模板及整個蓋梁的重量通過型鋼傳遞至墩柱,由墩柱承受。傳力途徑簡單明確,不存在支架下沉得問題,施工中容易操作,輕巧靈活,方便施工,所以很多橋梁都采用橫穿型鋼法。例如西柏坡一級公里滹沱河大橋,墩柱高度平均 8m,在崗南水庫下游,常年有水,水深 1.2m,蓋梁長 12m,寬 1.8m,高 1.5m,因此采用橫穿型鋼法施工。

橫穿型鋼的優點:(1)穿鋼容易架設,節省時間,拆卸和搬運都比較輕便,有利于施工進度快的工程。(2)不下沉,不變形,施工中容易控制。(3)多用于河道有水的墩柱,不用架設施工平臺,就能完成穿鋼施工。(4)使用型鋼材料少,節省費用。

缺點:(1)墩柱預留孔影響墩柱表觀質量。(2)預留孔的位置很難控制在合適的位置。

3 支架法

支架可用萬能桿件也可采用鋼管支架搭設。蓋梁施工的所有臨時設施重量及蓋梁重量均由支架承受,直接傳到地面。

支架法的優點:(1)支架的形式及高低可根據墩周圍的地形和墩柱的高度等隨機變化,方法靈活;(2)不用在墩柱上設置預埋件,不會對墩柱外觀造成影響。

缺點:(1)支架法施工對地基的承載力要求比較高 ,一般均要求對地基進行壓實,對軟土地基還需要澆筑混凝土地坪。因此,對地基的處理要花費較多人力物力。如果對地基的處理稍有不慎,即可造成支架整體下沉,嚴重影響蓋梁的施工質量。(2)墩柱較高時,必須對支架進行預壓以消除非彈性變形,這需要消耗大量人力物力。(3)由于墩柱高度的變化而調整底模高度;對于鋼管支架,從經濟上講都是不合算的,而且還要大量不必要的人力。(4)墩柱較高時,支架龐大,需要巨額投入而且安裝支架費時耗力。(5)水中施工無系梁橋墩時,支架法很難用得上。由此可知,支架法施工雖然方便靈活,但該法有其自身固有的缺點,在施工時尤需注意支架的穩定性、非彈性變形及地基沉降等方面的問題。支架法多用于地面情況比較好的市政工程,例如石家莊市的二環路高架橋,槐安路高架橋以及中山路、裕華路高架橋。

總之,蓋梁支撐方法比較多,還有預埋鋼板法等等,就不在列舉。通過以上分析,各種方法都有優點和缺點,而且每個工程的施工環境都不同,可以因地制宜,選擇合適的施工方法,可以節約人力、物力、費用,還能保證施工質量,加快施工進度,減少施工費用。