蓋梁抱箍法施工技術

盧紅軍

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西太原 030024）

0.概述

新建喀什到和田鐵路第二標段施工里程為DK127+000～DK319+000，全長192km。主要實物量有：車站6座，大、中、小橋計86座/6219.15延米，各類涵洞777座/12372.26橫延米，正站線土石方1360萬方，附屬圬工18萬方，導流堤32km，房屋建筑9035m2。

其中DK255+114.9跨線橋全橋共6跨，蓋梁5個，蓋梁設計三類不同截面尺寸，分別是：11.8m×2m×1.6m、11.8m×2.2m×1.8m、11.8m×2.2m×2.2m，為加快施工進度、降低施工成本、保證外觀質量、確保施工安全采用抱箍法施工全橋的中系梁和蓋梁。

1.抱箍法施工方案

抱箍高75cm，為2個半圓形的鋼箍，抱箍鋼帶厚10mm，鋼帶端部焊20mm厚法蘭，法蘭與柱箍設4道三角形加勁肋，中間2道加勁肋為300mm×300mm×12mm，頂、底端加勁肋為350mm×350mm×12mm（同時作為支撐牛腿），設置30根M30高強螺栓連接。抱箍內壁設1層2mm厚橡膠墊，通過擰緊2個半圓型鋼箍間連接螺栓，將柱箍與墩柱箍緊，通過柱箍與墩身的摩擦力傳遞蓋梁施工的所有荷載。鋼抱箍上在法蘭與半圓抱箍間焊接鋼牛腿，每一抱箍共計2個牛腿，牛腿之上設50t千斤頂（每個蓋梁共計4個千斤頂），頂在墩柱兩側各設一根50a型工字鋼的受力主橫梁上，每根主橫梁長12m（受力部分長度為11.8m），主橫梁上設16型工字鋼做為分配梁，間距為0.6m，見圖1。

圖1 橫斷面圖

2.受力檢算

2.1 計算依據及計算參數

2.1.1 計算依據

（1）《公路橋涵施工技術規范》。

（2）《路橋施工計算手冊》。

（3）《公路施工手冊(橋涵)》下冊。

（4）K255+114.9跨線橋施工圖紙。

（5）《鐵路混凝土梁支架法現澆施工技術規程》。

2.1.2 各計算參數取值

（1）I16、I40b截面特性[1]見表1，A3鋼容許應力[1]見表2。鋼筋混凝土容重γ=26kN/m3，A3鋼彈性模量Es=2.1×105MPa。

表1 I16、I50a截面特性[1]

表2 A3鋼容許應力/MPa[1]

（2）模板荷載總重量為10t，施工人員、機具、材料荷載2kN/m2，振搗混凝土時產生的振動荷載2kN/m2，其中最大的蓋梁總圬工方量為55.94m3。

（3）按照一次澆筑成形計算，根據《公路橋涵施工技術規范》，進行強度計算荷載組合為1)+2)+3)+4)+7)+8），進行剛度驗算荷載組合為1)+2)+7)+8)[2]，為簡化計算強度計算和剛度驗算均采用1)+2)+3)+4)+7)+8）荷載組合進行計算。

模板、支架自重1)=(10+0.094×11.8×2)×9.8÷11.8=10.15kN/m。

新澆筑混凝土、鋼筋、預應力鋼筋或其他圬工結構物的重力2)=55.94×2.6÷11.8×9.8=120.79kN/m。

施工人員及施工設備、施工材料等荷載3)=2.0×2.2=4.4kN/m。

振搗混凝土時產生的振動荷載4)=2.0×2.2=4.4kN/m。

設于水中的支架所承受的水流壓力、波浪力、流冰壓力、船只及其他漂浮物的撞擊力7）不計，其他可能產生的荷載，如風荷載、雪荷載、冬季保溫設施等荷載8）不計。

取衡載分配系數1.2，活載分配系數1.4[3]。

q=1.2×(①+②)+1.4×(③+④)=1.2×(10.15+120.79)+1.4×(4.4+4.4)=169.45kN/m。

2.2 鋼橫梁荷載計算[4]

取單根工字鋼計算，q1=169.45÷2=84.70kN/m，工字鋼受力計算如圖2、圖3所示。

圖2 鋼橫梁受力示意圖

圖3 鋼橫梁彎矩圖

跨中彎矩：

最大彎矩：

W=M/[σ]=1825cm3

查表50a工字鋼滿足要求。

中跨最大撓度符合規范要求。

懸臂端最大撓度符合規范要求。

2.3 抱箍計算

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=f×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；

f—抱箍與墩柱間的靜摩擦系數。

單個抱箍螺栓個數為30，若每個螺栓預緊力為F1，則抱箍與墩柱間的總正壓力為N＝30×F1。螺栓采用材質45號鋼的M30大直徑螺栓。每個螺栓的允許拉力為

[F]＝ As×[σ]＝ 2.0×3.14×2.25=14.13t

式中：

As—螺栓的橫截面積，As＝πr2；

[σ]—鋼材允許應力。對于 45 號鋼，[σ]＝ 2000kg/cm2。

鋼材與混凝土間的摩擦系數為0.3～0.4，取f＝0.3，抱箍與墩柱間的最大靜摩擦力為

F＝f×N＝0.3×30×14×9.8=1234.8kN

蓋梁施工總荷載P=169.45×11.8=1999.51kN，橋墩蓋梁設2抱箍，2F=2469.6kN＞P=1999.51kN，滿足要求。

3.支架施工工藝操作要點

（1）抱箍安裝過程中，必須有專人穩定抱箍，防止安裝時刮傷、撞傷墩柱表面混凝土。

（2）要保證螺栓安裝緊固不松動，安裝完畢后要檢查每個螺栓的緊固情況，每次使用一次，檢查抱箍、螺栓的損傷情況，對損壞的螺栓立即進行更換。

（3）應采用千斤頂和測力計進行抱箍加載試驗，加載試驗上下設2個抱箍，其中待檢抱箍位于下方，兩抱箍之間設千斤頂、測力計，逐級加載到設計荷載，分別記錄1h、3h、5h、8h時抱箍是否存位移情況，如不存在，說明抱箍承載路滿足施工中產生的荷載壓力，見圖4。

圖4 抱箍檢測示意圖

（4）兩根工字鋼橫梁之間設套鋼管的拉桿將其固定，確保整體穩定性。

（5）施工時必須嚴格按照高空作業要求組織施工。

（6）為確保抱箍與墩柱很好耦合，抱箍與墩柱模板應由同一廠家加工生產。

4.結語

蓋梁施工傳統工藝為滿堂支架法、穿心柱法、預埋傳力件法、和抱箍法，滿堂支架法適用于地基承載力較好的陸地上施工，且高度不宜過高，穿心柱法、預埋傳力件法由于要在墩柱上穿孔或預埋構件，完工后需要進行修補，一定程度上影響了墩柱外觀質量。抱箍法主要依靠抱箍墩柱與抱箍之間的摩擦力來支撐蓋梁重量和施工荷載，對地基承載力沒有要求，不受墩高影響，對墩位處道路交通、通航、泄洪影響小，尤其是適用于水中及山區地形受限的公路橋梁蓋梁、中系梁施工，結構受力明確，安裝質量檢查簡便，安裝、拆除簡便快捷，在喀和鐵路DK255+114.9跨線橋蓋梁施工中得到成功運用，在類似工程施工中運用范圍很廣。