1、摩擦抱箍法在桥墩盖梁施工中的应用中图分类号：TU997 文献标识码： A 1. 概述 在公路桥墩盖梁施工中，常见的施工方法有满堂支架法、预留孔穿型钢法、预埋型钢牛腿法等，本文以笔者参加施工的天津海滨大道南段二期独流减河特大桥桥工程为例，探讨摩擦抱箍法在公路桥墩盖梁施工中的应用。 2.几种常见施工方法比较 2.1 满堂支架法施工，当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。施工工艺：地基处理一搭设满堂支架一底方木铺设及测点布置一砂袋预压及沉降观测一沉降稳定后卸载砂袋一按支架弹性及非弹性变变形确定立模标高、铺设底模板一绑扎盖梁钢筋一支架侧模板一浇筑盖梁混凝土，并养护至拆
2、模强度一拆除支架。 2.2 预埋型钢牛腿法，即在墩柱的合适位置预埋型钢牛腿，以牛腿为支撑点，在牛腿上安装工字钢托梁，其上摆放方木形成底模平台。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-拆模后安装托梁及砂筒一铺设底方木及敷设底模板-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。 2.3 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人型钢，
3、并安装托梁及砂简一铺设底方木及敷设底模板一绑扎盖粱钢筋一支立侧模板-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。 2.4 摩擦抱箍法，摩擦抱箍法是在圆形柱上设置钢抱箍，钢抱箍是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的高强螺栓紧固；两半圆弧问没有 50 mm 的间隙，以利于加劲，钢抱箍连接处设置两排螺栓孔每半钢箍连接处，上、下各焊一块水平钢板，做为承重牛腿，在上、下水平板问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设置 5 mm 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问的刚性接触，损伤混凝土表面。其施工工
4、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、养护至拆模强度一拆除抱箍及托梁。 综合以上各种盖梁施工技术的优缺点考虑到施工场地的多为淤泥土、工期紧张及盖梁数量多，模板重复利用性强的施工特点。在盖梁施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，并取得了施工速度快、质量好、节约经济成本的良好效果。 3.各种施工技术经济性比较 3.1 脚手架施工的优缺点：由于脚手架搬运和搭拆、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
5、时，使用该法施工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，支架不均匀沉降影响盖梁线形，不利于提高工程进度和质量。 3.2 预埋型钢牛腿法的优缺点：该方法克服了支架法对桥下软弱地基的不适应性，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，割除处的砼外观质星很难与周围协调。 3.3 预留孔内穿型钢法的优缺点：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。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，而且修补后的外观质量不尽如人意。 3.4 摩擦抱箍法的优缺点：该技术克服了预埋型钢牛腿或
6、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，且不需设置砂简，施工效率高；同直径的墩柱盖梁可周转使用，大大降低了工程成本。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。 几种盖梁施工技术性能及经济性对比分析如表 l： 表 1 通过以上对比可以看出：在盖粱施工技术中，摩擦抱箍法施 技术综合优势比较强，不仅盖梁施工质量高、施工速度快、经重复利用，综合成本低，而且抱箍可预先定做施工效率高。 4.抱箍结构形式 4.1 桥墩盖梁抱箍法的结构形式为：盖梁模板体系、支架体系、抱箍。模板体系包括：侧模板和底模板；支架体系包括：横梁（工字钢） 、纵梁（工字钢） ；抱
7、箍体系由一定宽度的两个半圆拼装。其传力路径为：模板面板横梁纵梁抱箍。 （部分竖向荷载由立柱承担，验算时不予考虑以增大安全性） 。 4.2 抱箍工作原理：抱箍承受的最大荷载即为纵梁传递的最大支座反力 Rmax，抱箍是通过螺栓拉力使抱箍钢板与立柱混凝土间产生压力，继而通过压力产生的摩擦力来承受荷载作用。 图 1 盖梁抱箍施工方案图 4.3 抱箍设计:盖梁模板采用 5mm 厚钢板，设纵横肋，由模板厂定做，拉杆采用 14 一级钢筋加工，上下两根，间距 1.5m。底模板下设150*150 工字钢横梁，长 4m，间距 1m，两端悬臂挑出，挑出部分铺设2cm 厚松木板，作为施工工作面。工字钢横梁下设 700
8、*300 工字钢纵梁，设于立柱外侧，长 18m，间距 1.8m。每根立柱下采用两套抱箍，每套由两个半圆拼装，由 10mm 厚钢板机械弯制，高度 500mm，抱箍内径较墩柱尺寸大 10mm，即 D 内=1.810m。每套抱箍采用螺栓连接，螺栓规格为 M20高强螺栓，单侧 2*4 个，一套 16 个。牛腿设置在半圆中间位置，尺寸为400*350*20，并设加劲肋，组焊。每个墩柱设置两套抱箍，以增大静摩擦力，而且增大抱箍的循环使用寿命。 图 2 抱箍示意图 5.受力分析及验算 5.1 竖直方向受力分析： 盖梁混凝土及钢筋恒载 G1：不包括墩柱上方圆柱体混凝土重量，取值为 2507.39KN；模板及支
9、架恒载 G2：包括侧模、底模及施工支架，取值为 135KN；工字钢恒载 G3：即底模纵梁，取值为 85.28KN；施工活载G4 (振捣产生竖直荷载、混凝土倾倒荷载、施工机具人员荷载)，取值为14.78KN。竖向荷载 G=G1+G2+G3+G4=2742.45KN。 图 3 抱箍受力图及竖向荷载分布图 5.2 单箍承载力确定 为保证抱箍与墩柱混凝土间接触紧密不致产生局部受力，采用=5mm 橡胶垫填塞，并取三种介质的最小静摩擦系数 =0.3。如上图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（方向指向圆心角 O）,即 F=2*F1 *si
10、n/2。则抱箍径向总压力 N 可由下式确定： 其中为紧固螺栓的栓杆轴力或箍板的拉力，每个抱箍单侧设置 8 个M20 螺栓（材质为 45 号钢，抗拉强度为 600MPa） ，箍板宽度为 300mm，厚度为 10mm， （材质为 A3，抗拉设计强度为 170MPa） 。则单箍承载力确定： 螺栓及箍板验算 为确保安全可靠，需满足，即有 .单根紧固螺栓 M20 的抗拉力为： ，则以此确定，安全系数为。 抱箍箍板的设计抗拉力为：，则，安全系数为。 5.3 牛腿焊缝验算 单个牛腿的压力为 G/6=457.075KN,牛腿受弯矩和剪力的共同作用，每个肋板受均布荷载， q=R/5=91.416KN/m。如图
11、4 图 4 牛腿焊缝受力图 焊脚尺寸的选择 h=6.7mm，t 为较薄焊件厚度 10mm，t 为较厚焊件厚度 20mm。t 大于 6mm，还应满足 h-(1-2)mm=8 或 9mm，取 h=8mm。焊缝长度 l=h-2 h=492mm，焊缝宽度 h=0.7 h=5.6mm 剪力F=91.416KN，M=27.438KN。正应力=；剪应力=16.59MPa；焊缝强度验算=62.22MPa=160MPa：为正截面脚焊缝强度增大系数，静载取 1.22，肋板为 Q235 型钢材，脚焊缝抗拉、压、剪强度为 160MPa 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。并有一定的安全备。 5.结束语 盖梁施工是保证桥梁施工效率的重要一环，而摩擦抱箍法能够集盖梁各种施工技术的优点于一体，它以性能可靠、效率高、施工方便赢得较广泛的应用，实践证明，采用摩擦抱箍法进行盖梁施工具有广泛的前景。
