橋梁蓋梁抱箍法施工技術

摘要:本文結合河北沿海高速第四合同段的施工實際，詳細闡述了抱箍法蓋梁施工的工作原理，施工工藝及過程控制等。

關鍵詞: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長蘆鹽場大橋設計為12×20如采用滿堂支架，則將浪費大量人力、物力搭設支架、生產周期長、安全性差，且當橋下基礎條件較差，如有流水或墩柱較高時，都將增加施工的難度及危險性;若采用預留孔法，施工工藝有了很大進步，但有些問題難以避免，如預留孔傾斜、墩柱外觀感較差、對墩柱整體產生一定程度的破壞等。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，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 抱箍法簡述

抱箍法，就是在蓋梁施工時，用兩段半圓型鋼箍卡于其下墩柱上，鋼箍兩端焊以牛腿，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

3.1箍身的結構形式

抱箍安裝在墩柱上時必須與墩柱密貼，這是個基本要求。由于墩柱截面不可能絕對圓，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別。因此，為適應各種不圓度的墩身，抱箍的箍身采用不設環向加勁的柔性箍身，即用不設加勁板的鋼板作箍身。這樣，在施加預拉力時，由于箍身是柔性的，容易與墩柱密貼。在施工當中，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，要有足夠數量的螺栓來保證預拉力。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。但這樣一來，箍身高度勢必較大。尤其是蓋梁荷載很大時，需要的螺栓較多，抱箍的高度將很大，將加大抱箍的投入，且過高的抱箍也會給施工帶來不便。因此，只要采用厚度足夠的連接板并為其設置必要的加勁板，一般均將連接板上的螺栓在豎向上布置成兩排。這樣做在技術上是可行的，實踐也證明是成功的。

3.3連接螺栓數量的計算

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。

抱箍與墩柱間的正壓力N由螺栓的預緊力產生的，根據抱箍的結構形式，修正每排螺栓個數為n，則螺栓總數為4 n，若每個螺栓預緊力為F，則抱箍與墩柱間的總正壓力為N=4×n×F。

在實際施工中采用45 號鋼的M30 大直徑螺栓。

式中:As ——螺栓的橫截面積，As=πd2/4

每個螺栓的允許拉力為[F]=As×[σ]

[σ]—鋼材允許應力。對于45號鋼，[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

若臨時設施及蓋梁重量為G，對于雙柱式蓋梁結構則每個抱箍承受的荷載為Q=G/2。

取安全系數為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計中采用自重最大的K40+200.392北疏港互通分離式立交橋橋墩蓋梁進行計算。臨時荷載及蓋梁自重為:675.3KN。

根據公式

n=0.00365×G=0.00365×675.3=2.47

取n=3排，抱箍高度采用30cm，經實踐證明抱箍的承載力能夠滿足施工需要。

抱箍具體設計如下圖:

4、橫梁受力驗算

抱箍法施工中另一關鍵受力結構是橫梁，橫梁必須具備足夠的強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，具體結構見下圖。

"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L為13.355m，寬1.4m，高1.4 m，立柱間距為6.8m。臨時荷載及重力為G=675.3KN。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，按常規取1.2的安全系數。因此荷載集度為:q=1.2 G /L/2，經計算得30.34KN/m

4.2 應力驗算

對于I45a工字鋼，查laquo;路橋施工計算手冊raquo;附表3-31可知:E=2.1×105Mpa， Ix=32241 cm4，w=1432.9cm3，施工過程中跨中彎矩最大為最不利荷載進行計算。

4.2.1“工”字鋼應力驗算σ= M/w ≤[σ]

式中:

M─受力彎矩，取最大彎矩Mmax

w─截面抵抗矩

""" [σ]─容許應力，查規范得210Mpa

經計算得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撓度驗算

" 施工過程中，最大撓度會發生跨中。

fmax= 5ql4/384EI ≤[f]

式中:q─均布荷載

""""" l─計算跨徑

""""" E─彈性模量

""""" I─慣性矩

""""" [f] ─容許撓度，查規范得:

經計算fmax=5×30.34×6.84/384/210000/32241=12.48mm<[f]= L/400=17mm 滿足要求。在實際施工當中現場檢測的撓度均小于12.48mm，很好的保證了工程質量。

5 抱箍法施工工藝流程及過程控制

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→安裝蓋梁側模板→蓋梁砼施工。

5.2抱箍法施工過程控制要點:

5.2.1根據蓋梁設計標高反算出抱箍鋼帶下沿在墩柱上的位置并在其上做好標記，以便抱箍準確就位。

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，注意在兩牛腿板下方撐一鋼筋，以確保抱箍不變形。

5.2.4抱箍按墩柱上標高準確就位后，就要緊固牛腿處螺栓.因為此處螺栓承受力較大，為便于施工，需將扳手把加長.可加焊一50cm長，Φ28的鋼筋.緊固時，由兩人踩加長的鋼筋，直到踩不動為止.再復核兩半抱箍接頭間隙是否小于等于2cm(設計要求)，直到符合要求為止。

5.2.5把兩根I45a橫梁吊置于抱箍兩側牛腿上，用拉桿在兩端將兩者拉緊，防止其向兩側頃覆，在其上安放橫梁、支架和底模。

5.2.6搭設簡易腳手架，供施工時工人上下。

5.2.7用水準儀測設蓋梁底模標高，如低于設計值可加墊相應鋼板調整。

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

6 報箍法施工的注意事項

6.1 墩柱混凝土強度在養生達到設計強度的75%以上后方可進行。

6.2抱箍就位時，需注意牛腿與蓋梁方向垂直，以得于安入橫梁。

6.3抱箍內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程度。

6.4由于抱箍連接板是直接承受螺栓拉力的構件，要有足夠的強度和剛度，根據理論計算及實踐經驗，以采用厚度為24mm～30mm 的鋼板為宜。

7 結束語

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行。由于技術先進，管理有方，不但保證了工程質量而且比原計劃提前一個月完成了全部蓋梁的施工任務，取得了良好的經濟效益和社會效益。

通過以上論述可以看出在采用抱箍法施工中只要對抱箍進行合理的設計，嚴格按照操作規程施工，不但可以提高施工效率和經濟效益，而且能夠保證工程質量，是一種比較理想的蓋梁施工支撐方法，值得推廣使用。