采用摩擦抱箍法进行盖梁施工工艺

1、采用摩擦抱箍法进行盖梁施工工艺南京交通职业技术学院邵联银【摘要】本文通过对盖梁施工工艺的发展史及各种施工方法优缺点的论述，阐明了摩擦抱箍法进行盖梁施工的优越性，并介绍该工艺在宁淮高速公路苏北灌溉总渠及入海水道特大桥的应用情况。【关键词】摩擦抱箍法 盖梁 施工工艺应用一、盖梁施工工艺的发展史随着我国交通基础设施投入的逐步增加，高速公路的建设步伐也不断加快，公路桥梁的设计型式趋于成熟化和模式化，大多数桥梁的上部结构采用预制梁板结构，同时也决定了下部结构采用柱式墩、墩顶盖梁的设计型式。 随着建设单位对工程质量和进度要求的不断提高，施工企业对自身施工效率的要求也越来越高，另外，科学技术在施工中的应用逐

2、渐广泛，传统的经验主义做法和保守施工工艺逐渐被施工单位所摒弃，先进科学的施工技术不断在工程实施中得到应用和推广。通过实践证明，盖梁采用摩擦抱箍法施工具有其它施工技术无法比拟的优点，如：不受桥下软弱地基的限制，操作方法简单，施工效率高，施工质量易保证，不留施工痕迹等。传统的盖梁施工工艺不断地得到发展，首先有满堂支架法施工，由于受到桥下场地和工期的限制， 该方法应用不久就被广大施工者所淘汰。紧接其后，出现了在墩柱内预埋型钢牛腿的施工方法，该方法较满堂支架法相比，虽然克服了桥下不良场地的限制，但预埋的型钢需穿出模板，给施工带来了不便， 故诞生了在墩柱内预留方孔，拆模后内穿型钢牛腿的施工方法，但桥梁设

3、计者提出此方法削弱了墩柱截面，虽在盖梁施工后对墩柱进行修补，但修补质量很难达到设计要求，同时也影响了墩柱的外观质量。在各种盖梁施工方法均遭到淘汰后，广大桥梁施工者精心琢磨、大胆设想、积极试验，终于研发了采用摩擦抱箍法进行盖梁施工。摩擦抱箍法进行盖梁施工是适应现阶段桥梁建设市场的需要而诞生的，它克服了满堂支架法受桥下不良地基限制的弊端，也解决了预埋型钢牛腿法、预留孔穿型钢法留有施工缺陷的难题，具有施工速度快、适应性强、周转次数多、质量可靠等优点，是目前盖梁施工的更新换代技术。二、各种盖梁施工技术.满堂支架法针对桥下地基承载力较好，且盖梁数量较少等情况，采用满堂支架法进行盖梁施工。由于脚手架搬运和

4、搭拆、砂袋预压、模板支立等工序均可采用人工完成，故不需要大型起重设备。同时，使用该方法 施工盖梁对墩柱外观质量无任何影响。不足之处是：支架搭设及预压周期较长，且支架的不均匀沉降影响盖梁线形，不利于提高工程进度和质量。该技术的工艺流程如下：地基处理-搭设满堂支架-底方木铺设及测点布置-砂袋预压及沉降观测 f沉降稳定后卸载砂袋f按支架弹性及非弹性变形确定立模标高、铺设底模板-绑扎盖梁钢筋f支架侧模板-浇筑盖梁混凝土，并养护至拆模强度-拆除支架。满堂支架的结构型式如下图所示：立面侧面.预埋型钢牛腿法在大部分盖梁施工中，桥下地基的承载力不能满足支架搭设的需要，而硬化桥下地基势必增加大量成本，因此首次出

5、现了盖梁无支架施工方法，即在墩柱的合适位置预埋型钢牛腿，以牛腿为支撑点，以牛腿上安装工字钢托梁，其上摆放方木形成底模平台。 该方法克服了支架法对桥下软弱地基的不适应性， 且不需要进行堆载预压，加快了施工进度。不足之处是：预埋牛腿时需在模板上割出型钢外伸的孔洞， 造成模板浪费；盖梁施工后需割除牛腿，割除处的硅外观质量很难与周围相统一，与现代桥梁一流的外观质量不相适应。该技术的工艺流程如下：计算牛腿型钢的截面尺寸一支立墩柱模板并预埋型钢一浇筑墩柱混凝土一 拆模后安装托梁及砂筒一铺设底方木及敷设底模板一绑扎盖梁钢筋一支立侧模板一浇筑盖梁混凝土，并养护至拆模强度一拆除托架一割除牛腿型钢。牛腿托架的结构

6、型式如下图所示：立面侧面.预留孔内穿型钢法与预埋型钢牛腿不同的是，不需在柱模上割开孔洞， 采取在模板内预留钢板盒方孔，拆模后于孔内穿入型钢形成支撑牛腿。该方法避免了模板割洞，节约了投资，同时也加快了施工进度。不足之处是：桥梁设计者提出，因预留孔削弱了墩柱截面，修补后仍难以达到设计质量要求，且修后的外观质量不尽如人意。该技术的工艺流程如下：计算牛腿型钢的截面尺寸一支立墩柱模板并预埋钢板方盒一浇筑墩柱混凝土一拆模后穿入型钢，并安装托梁及砂筒一铺设底方木及敷设底模板一绑扎盖梁钢筋一支立侧模板一浇筑盖梁混凝土、养护至拆模强度一拆除托架及牛腿型钢一修补墩柱。牛腿托架的结构型式如下图所示:.摩擦抱箍法能否

7、真正实现结合支架法与型钢牛腿法的优点，广大桥梁建设者发明了摩擦抱箍施工技术。该方法施工质量可靠、施工周期短、不留施工痕迹，对墩柱的影响程度可与支架法相媲美，同时又具有型钢牛腿法施工方便、速度快的特点。因此，摩擦抱箍法是集盖梁各种施工技术的优点于一体，具有广阔的应 用前景。摩擦抱箍法是在圆形墩柱上设置钢抱箍，钢抱箍是用14mm厚的钢板制做成的组焊件，箍板宽度依承载力确定；钢抱箍由两半圆弧组拼而成，用 20mm的高强螺栓紧固；两半圆弧间设有50mm的间隙，以利于加劲，钢抱箍连接处设置两排螺栓孔。钢抱箍构造如下图示：说明：本图单位以mrit。每半钢箍连接处，上、下各焊一块350X 100 x 20m

8、m的水平钢板，做为承重牛腿，在上、下水平板间设置四道竖向加劲板，以增强承重牛腿的刚度。钢抱箍内侧与墩柱接触处用5mm厚橡胶皮环包，以增大墩身与抱箍间的摩擦力，并避免钢抱箍与墩柱间的刚性接触，损伤混凝土表面。其施工工艺流程是：设计抱箍型式（计算箍板宽度、紧固螺栓规格等）一按设计型式制作抱箍一安装钢抱箍一采用油顶进行抱箍承载力试验一安装托梁、铺设定型钢底模一绑扎盖梁钢筋一支立侧模板一浇筑盖梁混凝土、房护至拆模强度一拆除抱箍及托梁。该技术的优点是：克服了预埋型钢牛腿或后穿牛腿法对墩柱质量的影响，盖梁施工质量高、周期短;采用螺栓连接两半抱箍， 且不需设置砂筒，施工效率高；同直径的墩柱盖梁可周转使用，大

9、大降低了工程成本。存在的不足是：钢抱箍一次性成本投入比预埋型钢牛腿或内穿牛腿要大。摩擦抱箍法是适应现阶段桥梁建设需求自主研发的，目前，该技术已应用至国内大部分桥梁盖梁的施工中，其设计型式不断改进，箍板与墩柱间的摩擦力发挥越来越好，使钢抱箍的结构更加灵巧。三、各种盖梁施工技术的综合比较几种盖梁施工技术性能及效益对比分析如下表所示:序号对比项目满堂支架法预埋型钢牛腿法预留孔内穿型钢法摩擦抱箍法1对桥下地基要求高无无无2盖梁施工质量一般好好好3盖梁施工周期长较长较长短4对墩柱的影响无需在柱模上割孔，墩柱表面修补难 度大削弱墩柱截面，墩柱表 面修补后难与周围相 统一无5一次性成本及综 合成本投入中、大

10、小、大小、中大、小6可靠性、先进性可靠、不先进可靠、不先进可靠、较先进可靠、先进目前受欢迎的技术V通过以上对比可以看出：在盖梁施工技术中， 摩擦抱箍法施工技术综合优势比较强，不仅盖梁施工质量高、施工速度快、综合成本低，而且抱箍可预先定做，施工效率高，深受广大建设、设计、施工、 监理以及质检部门的欢迎。该项技术与其它盖梁施工技术相比，具有以下特点：.与满堂支架技术相比，对墩柱的影响程度与支架法相当；但在一般情况下，其综合成本仅为支 架法的3040%,且施工速度快，对桥下地基要求低。.与预埋型钢牛腿技术相比，盖梁施工速度相当；但不需在墩柱模板上割孔，盖梁施工附加成本 低。另外，盖梁施工后墩柱不需进

11、行修补。.与预留方孔内穿型钢技术相比，成本投入及施工速度相当；但不削弱墩柱截面，深受设计者赞 同，且盖梁施工后不需修补墩柱，有助于提高墩柱的外观质量。四、摩擦抱箍法盖梁施工技术在苏北灌溉总渠特大桥的应用.工程简介苏北灌溉总渠及入海水道特大桥为宁淮高速公路的一座特大型桥梁，其引桥为35m先简支后连续组合箱梁，桥面设计为六车道，下部结构采用钻孔桩基础、桩间系梁、三柱式墩、墩顶盖梁的结构型式。 墩柱直径为140cm,墩顶盖梁分为两种，即正交盖梁和斜交盖梁（斜度15 ）,盖梁宽度为2.0m,高度为1.6m,长度为15.5m和16.05m两种，最大碎方量为 49.4m3,全桥共设盖梁 92个，如此大量的

12、盖梁 若采用支架法施工， 不但施工工期长，而且也不利于保证施工质量；而采用预埋型钢牛腿法或预留孔内穿型钢法又与宁淮高速公路一流的外观质量要求不相适应。故在盖梁施工中采用摩擦抱箍施工技术，按盖梁的实际荷载及墩柱型式进行抱箍的设计，取得了施工速度快、质量好、节约经济成本的良好效果。.摩擦抱箍设计根据盖梁的设计特点， 并结合实际施工操作的需要，拟定摩擦抱箍主要结构的尺寸如下：箍板厚度 14mm,箍板高度一300mm；螺栓规格一M20高强螺栓，每侧设置 5个；牛腿宽度一200mm,采用厚 度为14mm的钢板组焊；抱箍内径较墩柱外径大10mm ,即D内=1410mm。抱箍结构型式图及施工示意图如下：.摩

13、擦抱箍检算1）荷载取值单个盖梁碎（含钢筋）重量：Gi=50m3X26KN/m 3 =1300KN模板重量：G2=100KN工字钢重量：G3=2X146.45kg/m 16m=4686.4kg 合 47KN施工活载：G4=15KN其中项合计：G=162KN荷载分布型式如下：90.53KN/m1R1R2R32.575m5.5m5.5m2.575m16.15m由计算分析可得：R1=R3=475.7KN , R2=507KN ,以R2值控制抱箍检算。2）单箍承载力确定为保证抱箍与墩柱碎间接触紧密不至产生局部受力，采用8 =5mm橡胶垫填塞，并取三种介质的最小静摩擦系数科=0.3 （皮革与生铁）。抱箍受

14、力模式如下:沿面板切向取任意一个微段AB,其对应的圆心角为。，箍圈在A、B两点切向拉力均为F1,其合力为F （方向指向圆心 Q ,即F=2 Fi sin 2 ,则抱箍径向总压力 N可由下式确定:兀兀9兀0 07to 0N=2 - F d 0 =2 - 2F1 sin 5 d 0 =4 - 2F1 sin q d - =8F1 - sin 3 d-0 7t=-8F1 cos 0 =-8F1 （0-1）=8F1其中F1值为紧固螺栓的栓杆轴力或箍板的拉力，每个抱箍单侧设置 5个M20螺栓（材质为45#钢,抗拉设计强度为600MPa,其值可根据扭力扳手的扭矩值计算求得；箍板宽度 300mm厚度14mm

15、（材质 为A3,抗拉设计强度为 170MPa。则单箍承载力确定如下： f= N=8科F1=2.4F13）螺栓及箍板验算为确保安全可靠，需满足f Rb即有2.4F1507KN , F211.25KN单根紧固螺栓 M20的抗拉力为：X102x600Mpa=188.4KN ,则以此确定 F1=5X188.4KN=942KN 211.25KN安全系数为4.5抱箍箍板的设计抗拉力为：300X14X180Mpa=756KN ,则Fi=756KN 211.25KN 安全系数为3.64）小结通过以上分析可知，摩擦抱箍设计尺寸和型式满足受力要求，并有一定的安全储备。五、结束语随着我国高速公路建设事业的不断发展，桥梁的设