崔昌

摘要：抱箍法是一种桥梁无支架施工的方法，本文结合工程实例，对抱箍法施工工艺、盖梁支承受力验算及抱箍受力详细分析，可为同类工程施工提供参考。

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.

关键词：桥梁;盖梁施工;抱箍法

Key words： bridge;cover beam construction;hoop method

中图分类号：U445                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）08-0132-03

0  引言

高速公路桥梁盖梁施工方法主要有满堂支架法、预埋型钢牛腿法、预留孔内穿型钢法、抱箍法等，本文对抱箍法盖梁施工技术进行详细介绍。

1  工程概况

十堰至天水国家高速公路甘肃段徽县（大石碑）至天水公路土建工程ST07合同段路线全长3.75km。本项目主线采用全立交、全封闭控制出入的四车道高速公路标准，设计速度为80km/h，整体式路基宽度24.5m，分离式路基宽度12.25m。

王坪特大桥位于陇南市成县王坪村，桥址中心里程K579+730.5，桥梁上部构造采用35-30m预应力混凝土连续箱梁，下部结构除8、9、17#墩外均为钢筋混凝土圆柱式桥墩，下设钻孔灌注桩基础，桥墩直径有1.5m、1.6m、2m，桥梁盖梁为钢筋混凝土结构，截面尺寸分180cm×150cm，200cm×150cm两种，长度1124.4cm，C30混凝土28.0m3，31.2m3。桥梁在沟内跨越多处软基和伏成公路，地势复杂。

2  施工方案比选

本桥桥址区属构造侵剥蚀低山丘陵地貌，横跨“U”型沟谷及伏成公路，沟心内有流水，自然坡度上陡下缓，多为耕地，地下水较高。盖梁施工若采用满堂支架法，地基处理成本巨大，且需投入大量支架周转。若采用预埋型钢牛腿法，将造成模板浪费，且墩柱表面修补难度大。若采用预留孔内穿型钢法，将影响墩柱的外观质量，同时会削弱墩柱截面。抱箍法只需两套抱箍及两根工字钢作为支承盖梁荷载的主要构件，无需地基处理，可适用不同高度的墩柱，且蓋梁施工后不需修补墩柱。从质量、经济及适用性等方面综合考虑，采用抱箍法进行盖梁施工[1]。

3  施工方法

盖梁施工工序如下：

墩柱顶凿毛→测量放样→抱箍定位及安装→吊装纵横梁→底模安装→钢筋骨架吊装→侧模、端模安装→模板检查→浇筑混凝土→拆除模板→包裹、养护。

盖梁抱箍半立面布置图如图1所示。

3.1 墩柱顶凿毛

待墩柱混凝土达到设计强度的75%以上，对墩柱顶进行凿毛处理，凿除浮浆及松弱层，并清理干净。

3.2 测量放样

待墩柱施工完毕，根据实测标高反算抱箍在墩柱的确切位置，并做好标记，以便抱箍准确定位。

3.3 抱箍定位及安装

墩柱抱箍采用高强螺栓承压型连接：用两块半圆弧形钢板（板厚t=14mm）制成，抱箍高0.6m，采用20套高强螺栓连接。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，同时对墩柱混凝土面保护，在墩柱与抱箍之间设一层5mm白色橡胶板，产生摩擦力提供上部结构的支承反力。

3.4 吊装纵横梁

盖梁底模下部采用I20a工字钢作横梁，净间距40cm，横梁底部采用在横梁底部采用2根I40a型工字钢作为纵梁，纵梁位于墩柱两侧，净间距为墩柱直径。纵梁与纵梁之间采用拉杆螺栓连接;抱箍设于纵梁下部。

吊装纵梁前，须在抱箍竖法兰上放置20cm高灌砂筒，以便脱模落梁及调整标高，然后吊装I40a工字钢，横向对拉，上铺I20a工字钢，净间距40cm。

3.5 模板安装

盖梁模板采用定型钢模，立模顺序为：底模→侧模→端模。模板安装前打磨除锈并涂刷脱模剂，待钢筋安装完毕后，安装侧模与端模。保证模板连接牢靠，平整度满足要求，接缝要严密，不漏浆。

3.6 钢筋的制作、运输与安装

盖梁底模安装及验收合格后，安装盖梁钢筋。

盖梁钢筋采用在钢筋加工场加工，运至施工现场，现场搭设钢管架拼装后整体吊装的方法施工。

3.7 砼浇筑及养护

待模板检查合格后，方可浇筑砼。

3.7.1 砼浇筑

砼采用拌合站集中拌合，罐车运输，连续浇筑，水平分层、一次成型，每层厚度不超过30cm，上下两层间隔时间不得超过1.5h，振捣密实。

3.7.2 砼养护

在盖梁混凝土浇筑完毕后，立即派专人用塑料薄膜覆盖，浇水养护，养护时间一般为7天。

3.8 模板拆除

待砼强度达到设计强度75%方可拆模，用锤轻轻敲击板体，使之与混凝土脱离，再用吊车拆卸，不得猛烈敲打和强扭，并吊运至指定位置堆放。

4  受力检算

盖梁施工时，盖梁自重、模板荷载、工字钢、施工荷载及其他荷载均由抱箍体支撑。以一片水平正置盖梁为例。

4.1 荷载计算

4.1.1 盖梁自重

根据设计图纸盖梁砼32.46m3，钢筋5.54t，按照砼取25kN/m3，盖梁自重G1=32.46×25+5.54×10=866.9kN。

4.1.2 模板荷载

根据模板设计图纸，盖梁模板总重7.27t，模板荷载G2=7.27×10=72.7kN

4.1.3 工字钢荷载

横梁：I20a工字钢，共10根，每根长3m，每延米重量27.929kg，共重27.929×10×3=837.87kg

纵梁：I40a工字钢，共2根，每根长12m，每延米重量67.598kg，共重67.598×12×2=1622.352kg

工字钢荷载G3=（837.87+1622.352）×10/1000=24.6kN

4.1.4 施工荷载及其他荷载

施工荷载及其他荷载取取自重的5%，G4=（866.9+72.7+24.6）×5%=48.2kN

荷载总重G总=866.9+72.7+24.6+48.2=1012.4kN

4.2 受力检算

4.2.1 工字钢受力验算

盖梁长L=10.6m，下部由两条工字钢共同承受荷载，对其中一条工字钢进行验算即可。施工过程中的各种荷载，按常规取1.4系数，则均布荷载

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

拟取I40a工字钢，则E=2.1×106MPa，Ix=21720cm4，Wx=1090cm3，本标段立柱间距均为6.25m。

①最大受力弯矩：Mmax=ql2/8=（1/8）×57.25×6.25×6.25=279.5kN·m（图2）

式中  Mmax——最大受力弯矩（kN·m）;q—均布荷载（kN/m）;

l—工字钢支承点间距，取柱中心间距=6.25m。

②初选截面：工字钢所需的截面抵抗矩W=Mmax/[σ]=279.5×103/215=1339cm3

式中  W—截面抵抗矩（cm3）;[σ]—材料应力允许值（MPa），查规范得[σ]=215MPa。

查工字钢表，选I40a工字钢，其截面力学特性如下：

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

4.2.2 工字钢抗剪应力验算（图3）

Vmax=（1/2）qL=（1/2）53.66×10.6=284.4kN

式中  Vmax—支座处最大剪力（kN）。

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

式中  τmax—最大剪应力（MPa）。

4.2.3 挠度验算

施工过程中，挠度最大会发生在跨中（图4）

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

满足要求;

式中  fmax—最大挠度（mm）;E—弹性模量（MPa）;I—惯性矩（cm4）。

4.2.4 悬臂部分受力验算

最大负弯矩：Mmax=-qLA2/2=-53.66×2.552/2=174.45

kN·m

式中  LA—悬臂段长度，取2.55m。

最大应力：σmax=-Mmax/Wx=174.45×103/1140=153MPa<[σ]=215MPa满足要求。

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

=6.4mm满足要求。

4.3 确定抱箍构件

4.3.1 抱箍结构形式

抱箍最主要的特点就是将盖梁施工荷载通过摩擦力直接传给墩柱。为使抱箍适应各种不同圆度的墩身，其结构形式采用两个不设环向加劲的半园形的钢板作为柔性箍身，通过连接板上的螺栓连接在一起，这样在施加预拉力时，由于箍身是柔性的，容易与墩柱密贴。

4.3.2 连接螺栓的计算

抱箍与墩柱间的最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数的乘积，即f=μ×N

式中f-抱箍与墩柱间的最大静摩擦力;N-抱箍与墩柱间的正压力;μ-抱箍与墩柱间的静摩擦系数。

抱箍与墩柱间的正压力N是由螺栓的预紧力产生的，根据抱箍的结构形式，设每侧布n个螺栓，则螺栓总数为2n，设每个螺栓预紧力为F，则抱箍与墩柱间的总正压力为N=2×n×F。

在实际施工中均采用材质45号钢的M30大直径螺栓，则每个螺栓的允许拉力[F]=As×[σ]

式中As—螺栓的横截面积，As=πd2/4;[σ]—钢材允许应力，对于45号钢，[σ]=2000kg/cm2。

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

钢材与混凝土间的摩擦系数为0.3～0.4，取μ=0.35，则抱箍与墩柱间的最大静摩擦力：F=f×N=μ×2×n×F=0.35×2×n×14=9.8n

临时设施及盖梁重量：Q=1.4G=1.4×81.25=113.75t，则每个抱箍承受的荷载为：Q/2=56.9t。

则有Q/2=F，即56.9=9.8n，故n=5.8;取n为整数n=6个。

4.3.3 连接板上螺栓的排列

为减少抱箍的高度，在连接板竖向上布两排螺栓。通过加劲板连接抱箍，在抱箍上产生偏心力，为充分利用螺栓的预紧力，在连接板背面设置三块加劲板，同时在内排布4根螺栓，外排只布2根螺栓，两个半圆抱箍连接板间留5cm的空隙。

5  结束语

在十堰至天水国家高速公路甘肃段徽县（大石碑）至天水公路土建工程ST07合同段桥梁施工中，盖梁施工采用了抱箍法的施工工艺，既保證了墩柱的外观质量，又产生了良好的经济效益。

参考文献：

[1]叶发太.盖梁抱箍法无支架施工科技创新导报.2009NO.01

[2]JTG/TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]周水兴，等.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2005.