[工作精品论文]安哥拉lng项目钢抱箍法施工技术苏

中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集安哥拉LNG项目钢抱箍法施工技术佘希武唐苏中交四航局二公司安哥拉LNG项目，广东广州510000摘要本文介绍了安哥拉LNG项目采用钢抱箍作为平台墩台底模支撑结构的施工工艺，并就钢抱箍的设计计算和现场施工的关键施工技术进行了描述，并结合本工程实际施工情况，提出了钢抱箍法在施工过程中的注意事项及相关问题的处理方法，为相关工程提供参考。关键词钢抱箍扭力扳手夹桩围柃施工小平台1引言11工程概况安哥拉LNG海工工程共有3个码头组成，分别为LNG码头，LPG码头，PB码头。LNG、LPG码头均是由一个工作平台、4个靠墩及6个系缆墩组成，上部结构采用现浇墩台，下部为1000钢管桩。码头与岸之间采用引桥连接，桥面总宽12425M，引桥结构排架间距18M，上部结构采用现浇墩台及安装预应力混凝土箱梁，下部为1000钢管桩；PB码头则是由一个工作平台、4个系缆墩组成，码头与岸之间也是引桥连接，其结构形式与LNG、LPG码头相似。钢管桩与上部结构通过桩芯连接，钢管桩的桩芯浇筑长度为3M12底模支撑形式的选择3个码头下部结构均为钢管桩，为保证钢管桩的使用寿命，除桩壁预留6MM9MM腐蚀厚度及设置阴极保护外，钢管桩表面都涂有防腐涂层，在钢管桩上焊接牛腿的形式进行底模支撑的方式不被甲方容许。底模支撑方式除钢管桩上焊接牛腿外常用方法还有两种，第一种为反吊法，即在钢管桩桩芯浇筑时预埋槽钢，通过预埋的槽钢进行反吊拉杆的设置，然后利用拉杆来反吊底模。第二种为抱箍法，则直接在钢管桩上设置抱箍来支撑底模。反吊法施工必须先要进行桩芯的浇筑，而桩芯浇筑必须搭设施工平台，在桩芯浇筑完成后在进行拉杆的设置及底模的铺设，抱箍法则需要先安装施工小平台及抱箍，然后就可以进行底模的铺设，桩芯浇筑施工可在底模铺设完成后进行。通过比较抱箍法施工工艺简单、方便，既能加快施工进度，也能在安全上更能得到保证，符合总包BECHTEL对安全要求非常高的特点。因此，需要从设计到施工进行论证钢抱箍的可行性。2钢抱箍的设计及试验21钢抱箍设计钢抱箍由左右两半组成，由螺栓进行连接，如下图所示作者简介佘希武（197908）男，湖北咸宁人，助理工程师，从事水工专业。347中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集1326600300M24螺栓6005656488300板件2M24螺栓H型钢牛腿888820板件1板件1板件1大样图板件2大样图1184552727145板件3大样图板件3120600钢抱箍正视图A型钢抱箍侧视图15010250751203222HM488300HM488300H型钢牛腿开孔直径25MM70100120120120706060序号项目单个钢抱箍用钢量型号单件重量KG合计重量KG说明12345箍身钢板抱箍牛腿板件1板件2板件320MM钢板HM48830020MM钢板20MM钢板20MM钢板113104198091967件数5MM橡胶板箍身钢板221244452416228161839345674内衬5MM橡胶板H型钢5050吊孔直径40MM600600图1钢抱箍加工图22刚抱箍的计算221计算模型钢抱箍的工作原理是使高强螺栓的预拉力使箍身对钢管桩表面产生正压力，利用该正压力产生的箍身与钢管桩的摩擦力来支承上部传递的荷载。对钢抱箍的设计进行分析，钢抱箍箍身施加预紧力的高强螺栓之间存在空隙，理论上螺栓不受剪力，这一点类似于钢结构的双剪摩擦型连接，而且该结构型式的极限状态与摩擦型螺栓连接相同，都是螺栓产生的摩擦力被克服的瞬间认为结构破坏，因此可以套用相关公式。由于钢抱箍的计算模式比较复杂，我们在以上假定基础上进行计算，同时需辅以现场试验验证抱箍的承载力。钢抱箍的螺栓根据钢结构设计规范GB500172003（以下称规范）表834布置，工作状态图如下所示348中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集加焊20MM肋板1000N158KNN158KNN158KNM24螺栓501201205050100606012060050500300工字钢牛腿M24螺栓工字钢牛腿工字钢牛腿M24螺栓钢管桩钢管桩5656488300图2钢抱箍工作状态示意图简化的计算模型如下图所示606012050600100505012012050N316KN400图3钢抱箍简化计算模型222螺栓数目计算引桥处抱箍体需承受的竖向压力KNKNN3161582（根据引桥横梁底模板主梁349中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集内力计算）。抱箍所受的竖向荷载由M24109级的高强螺栓产生的摩擦力来抵抗，采用摩擦型连接的极限状态进行设计。查规范722高强螺栓摩擦型连接的规定在抗剪连接中，M24螺栓的承载力设计值PNNFBV90式中P高强螺栓的预拉力，109级查表得225KN摩擦面抗滑移系数，参考钢与橡胶的摩擦系数取03；NF传力接触面数目，取2；则KNPNNFBV51212253029090螺栓数目M计算个625121316BVNNM，即螺栓最少3个。暂定螺栓数目M10个，则计算截面上的螺栓数量5个。223螺栓轴向受拉计算将底模支架主梁传递的荷载分解400M1264KNV316KNN316KN钢管桩与钢抱箍之间设一层橡胶，按橡胶与钢之间的摩擦系数取03计算，螺栓截面内无剪力，螺栓连接件依靠摩擦力达到竖向的受力平衡。抱箍产生的压力KNVPB105330316由高强螺栓承担。抱箍的压力由10条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为350中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集KNPKNKNPNB2253105101053101，满足设计预紧力要求。由于牛腿根部存在弯矩，这部分内力使中和轴以上螺栓受拉。该拉力将螺栓拉离摩擦面，对抱箍承载力造成不利影响，因此必须进行验算。根据规范规定，高强螺栓的抗拉承载力设计值。计算简图如下KNPNBT180225808010230110130230螺栓群中和轴NT5M1264KNNT4NT3NT2NT1计算螺栓拉力如下KNPNKNYMYBTITN180808107101101302302302230104126222223211，满足螺栓抗拉承载力要求。224求螺栓需要的力矩M高强度螺栓连接终拧值根据GB502052001钢结构工程施工质量验收规范的规定如下DPKTCC式中TC终拧扭矩值（NM）PC施工预拉力值标准值（KN）,查表B03取250KND螺栓公称直径K扭矩系数，011015，取最大值015所以要求螺栓的扭紧力矩MNTC90024250150，则螺栓的预拉力不小于351中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集900NM。225抱箍体的应力计算抱箍壁为受拉产生拉应力拉力KNNP11252255511抱箍壁采用20MM的钢板，抱箍高度为600MM。则抱箍壁的纵向截面积21012060020MSMPAMPASP14075930120112511满足设计要求。抱箍体剪应力MPAMPASN856601202316502501根据第四强度理论MPAMPAWW1454494663759332222满足强度要求。226牛腿局部稳定验算根据钢结构设计规范，当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的的集中荷载、且该荷载处又未设置加劲肋时，腹板计算高度上边缘的局部承压强度按下式计算FLTFZWC式中F集中荷载，根据平台底模板支架主梁计算书，取F349KN；集中荷载增大系数，取10；LZ集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，取底模板支架主梁宽300MM；F钢材的抗压强度设计值，查规范表341取F205MPA；TW型钢牛腿的腹板厚度，HM488300腹板厚度为11MM；MPAFMPAMMMMKNC20581053001134901，承压强度满足。若牛腿采用焊接H型钢，根据规范承受静力荷载或间接承受动力荷载的组合梁应考虑腹板屈曲后强度，应按照规范44计算腹板屈曲后其抗弯和抗剪承载能力。8023580141111824880YWFTH，根据构造配置加劲肋即可。352中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集23钢抱箍试验为检验钢与橡胶之间摩擦系数及检验焊接的质量，需对已加工的钢抱箍进行试验。试验采用两个100T的千斤顶，对已经安装好的抱箍进行加压试验，试验如图所示试验步骤（1）钢管桩准备，选择一段直径1000MM的钢管桩，并在其上部焊接支撑型钢。（2）安装钢抱箍，将钢抱箍安装在钢管桩上，用M24109级的高强螺栓将钢抱箍两边连接起来高强螺栓采用7502000NM的扭力扳手进行初拧和复拧，复拧力矩为900NM（3）安装千斤顶，试验采用2个100T的油压千斤顶。（4）开始试验，启动千斤顶，对钢抱箍进行加压，观察钢抱箍在压力下的位移情况。试验结果当油压表读数达到35MPA时，钢抱箍开始向下滑动，油压表读数从35MPA上升到37MPA的过程中，钢抱箍向下移动1CM，因此将油表读数为35MPA时抱箍受到的最大压力作为抱箍的极限承载力。因此，抱箍单边牛腿受力计算如下由PF/SP油压表读数；单个千斤顶压强；F单个千斤顶提供给钢抱箍的压力；S千斤顶头的面积。FPS35314702538510KN所以钢抱箍的极限承载能力为53821076KN，单个钢抱箍的设计承载力为400KN，安全系数为25，符合要求。353中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集3钢抱箍安装施工31钢抱箍安装通过计算各个结构底模受力情况可知，平台在浇注底层50CM高混凝土时需要两个抱箍，墩台和横梁底层浇筑底层时只需要一个抱箍。安装钢抱箍前先确定底模的标高，根据底模高度反算钢抱箍牛腿标高，各个墩台及引桥横梁底模标高不同，因此钢抱箍的安装标高也各异。有的钢抱箍可直接在浮排上进行安装，有的则需要搭设施工平台进行安装。施工平台由夹桩围柃和施工小平台组成，安装时先在合适的高度位置安装夹桩围柃，然后安装施工小平台。施工小平台尺寸为2M2M，分为左右两边，左右两边通过椭圆形的螺栓孔可微调平台的尺寸，已便于安装。安装时，施工小平台由工作船运至现场，用起重船将其吊起套入到钢管桩中，然后将施工小平台的拉杆拧紧，固定施工小平台。施工人员站在施工小平台上进行抱箍安装，钢抱箍由左右两半组成，安装前先在钢管桩上设置一个夹桩围柃，用于临时支撑抱箍，安装时先将钢抱箍的一半吊起放在夹桩围柃上，用绳索临时固定，防止其倾倒，然后将另一半吊起来放在夹桩围柃上，用高强螺栓将两半连接起来，初拧螺栓，使钢抱箍连接牢固，再用7502000NM的扭力扳手将螺栓拧紧，拧紧采用的力矩按设计要求需达到900NM，在施拧完成1小时后，48H内进行扭矩检查。要确保每个螺栓达到要求，并做验收记录，相关人员签名确认。32钢抱箍牛腿找平本工程的钢管桩存在41，51，61等不同的斜度，同时在平面上还存在扭角，钢抱箍安装后，其牛腿面并不是都水平，需要将牛腿面找平再放置底模型钢。牛腿的找平采用在牛腿上焊接型钢或者钢板来实现。找平后前先要确定牛腿面标高，根据设计标高制作特定的型钢来进行找平。找平时采用水平管、拉线等方法，确保牛腿标高一致，同时需测量复核，确保达到要求。找平的型钢或者钢板需与抱箍牛腿焊接牢固，防止其滑动。33钢抱箍牛腿的加固在现场施工过程中，由于钢抱箍的牛腿扭转方向与桩的斜度及平面扭角有关，需设计出几种典型的抱箍牛腿，在安装后再用钢板进行牛腿的找平。钢抱箍牛腿设计长度为60CM,底模主梁作用位置位于约40CM处。在施工工程中，由于桩的偏位，使得很多底模主梁作用在抱箍牛腿的位置位于40CM以外，牛腿长度不够长，且此时牛腿受力比设计受力要大，需要对牛腿进行加长并加固。经过项目领导及相关人员讨论，最后确定采用两种方式对抱箍牛腿进行加固，第一加大牛腿本身的刚度，即在牛腿型钢两侧加钢板；第二加大牛腿的承载力，即在牛腿型钢下方加斜撑，根据底模主梁在牛腿的不同位置加不同大小的型钢。通过一系列的措施，钢抱箍支撑的底模在上部结构浇注混凝土时没有产生松动或者滑落现象，牛腿的变形也在规范范围内，顺利地完成了所有的施工任务。4钢抱箍拆除在完成平台底层或者横梁下层浇筑后，待混凝土强度达到80后可进行底模的拆除，354中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集底模拆除先必须要将钢抱箍拆除。拆除前，先用钢丝绳吊住底模型钢，使抱箍不再承受底模的压力，然后用葫芦将钢抱箍吊住，拆除钢抱箍的螺栓，螺栓采用扭力扳手将其拧送拆下，无法直接拧下的螺栓则用风焊割除。利用葫芦慢慢将钢抱箍放置到小平台上，然后用葫芦慢慢将抱箍放到浮排上运至存放地点。拆除下来的高强螺栓不可重复使用，需作记号将其堆放到另处。5结语通过本工程对钢抱箍的成功运用，说明钢抱箍方法是可行的，对我们公司今后的施工起到一定的指导作用。同时在使用抱箍过