高墩蓋梁施工

1、高墩蓋梁抱箍法施工工藝近年來(lái)高速公路發(fā)展迅速， 高速公路建設(shè)市場(chǎng)逐漸由平原地區(qū)轉(zhuǎn)向山區(qū)， 由 于山區(qū)地形條件的影響， 很多在平原地區(qū)成熟的施工工藝已不能完全適應(yīng)山區(qū)施 工，如何開(kāi)發(fā)新的施工工藝以滿(mǎn)足山區(qū)施工的需要是值得我們密切關(guān)注的主題， 以下筆者就參建的安康至毛壩高速公路安康段高墩蓋梁施工的一些方法做以介 紹。一、工藝比選 常見(jiàn)的蓋梁施工主要有 支架法、橫穿型鋼法、預(yù)埋鋼板法、抱箍法等施 工工藝。以下就這些施工工藝做以簡(jiǎn)單的比較。1、支架法 這是目前用得較多的一種方法。支架可用萬(wàn)能桿件也可采用鋼管支架 搭設(shè)。蓋梁施工的所有臨時(shí)設(shè)施重量及蓋梁重量均由支架承受，直接傳到 地面。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，

2、第一，支架的形式及高低可根據(jù)墩周?chē)牡匦?和墩柱的高度等隨機(jī)變化，方法靈活；第二，不用在墩柱上設(shè)置預(yù)埋件， 不會(huì)對(duì)墩柱外觀造成影響。但這種方法也有不少缺點(diǎn)，第一，支架法施工 對(duì)地基的承載力要求比較高，一般均要求對(duì)地基進(jìn)行壓實(shí)，對(duì)軟土地基還 需要澆筑砼地坪。因此，對(duì)地基的處理要花費(fèi)較多人力物力。如果對(duì)地基 的處理稍有不慎，即可造成支架整體下沉，嚴(yán)重影響蓋梁的施工質(zhì)量。第 二，墩柱較高時(shí)，必須對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓以消除非彈性變形，這需要消耗大 量人力物力。第三，由于墩柱高度的變化而調(diào)整底模高度；對(duì)于鋼管支架， 從經(jīng)濟(jì)上講都是不合算的，而且還要大量不必要的人力。第四，墩柱較高 時(shí)，支架龐大，需要巨額投入而

3、且安裝支架費(fèi)時(shí)耗力。第五，水中施工無(wú)系梁橋墩時(shí)，支架法很難用得上。由此可知，支架法施工雖然方便靈活，但該法有其自身固有的缺點(diǎn)，在施工時(shí)尤需注意支架的穩(wěn)定性、非彈性變 形及地基沉降等方面的問(wèn)題。2、橫穿型鋼法在墩柱內(nèi)預(yù)先埋設(shè)預(yù)留孔，在孔中穿入型鋼并鎖定型鋼，由型鋼支撐 支架、模板及整個(gè)蓋梁的重量。這種體系的優(yōu)點(diǎn)是，支架、模板及整個(gè)蓋梁的重量通過(guò)型鋼傳至墩柱， 由墩柱承受，傳力途徑簡(jiǎn)單明確，不存在支架下沉的問(wèn)題。但這種體系的 缺點(diǎn)也是明顯的，在墩柱內(nèi)埋設(shè)留預(yù)孔，影響墩柱的外觀質(zhì)量，其處理不 但費(fèi)工費(fèi)時(shí)而且還很難領(lǐng)人滿(mǎn)意；再次，這種體系一般不易取得監(jiān)理、設(shè) 計(jì)部門(mén)及業(yè)主的認(rèn)同。因此，這種體系現(xiàn)已較少

4、采用。3、預(yù)埋鋼板法在墩柱中預(yù)埋鋼板，拆模后在預(yù)埋鋼板上焊接鋼支撐，由它來(lái)承受支 架、模板及整個(gè)蓋梁的重量。這種體系的優(yōu)點(diǎn)與前一種體系一樣，支架、模板及整個(gè)蓋梁的重量通過(guò) 鋼支撐及預(yù)埋鋼板傳至墩柱，由墩柱承受，傳力途徑簡(jiǎn)單明確，不存在支 架下沉的問(wèn)題而且也不用破壞鋼模。這種體系的缺點(diǎn)是，第一，預(yù)埋鋼板 要消耗大量鋼材，很不經(jīng)濟(jì)；第二，鋼支撐的焊接工作是相當(dāng)大，對(duì)焊接 質(zhì)量的要求也比較高，而且蓋梁施工完后要對(duì)墩柱外觀進(jìn)行處理，不但費(fèi) 工費(fèi)時(shí)而且還較難保證質(zhì)量。故這種體系只在迫不得已的情況下采用。4、抱箍法利用在墩柱上的適當(dāng)部位安裝抱箍并使之與墩柱夾緊產(chǎn)生的最大靜摩擦力，來(lái)克服臨時(shí)設(shè)施及蓋梁的重量

5、。抱箍法的關(guān)鍵是要確保抱箍與墩柱間有足夠的摩擦力，以安全地傳遞荷 載。抱箍法有很多優(yōu)點(diǎn)，第一，抱箍法是臨時(shí)荷載及蓋梁重量直接傳給墩 柱，對(duì)地基無(wú)任何要求；第二，抱箍的安裝高度可隨墩柱高度變化，不需 要額外的調(diào)節(jié)底模高度的墊木或分配梁；第三，抱箍法適應(yīng)性強(qiáng)，不論水 中岸上、有無(wú)系梁，只要是圓形墩柱就可采用；第四，抱箍法節(jié)省人力物 力是顯而易見(jiàn)的，因此從經(jīng)濟(jì)上講是最合算的；第五，抱箍法不會(huì)破壞墩 柱外觀，而且抱箍法施工時(shí)支架不存在非彈變形，不用進(jìn)行預(yù)壓。通過(guò)上面的分析可知，抱箍法具有施工簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，節(jié)省投資， 施工周期短等優(yōu)點(diǎn)。由于其他支撐體系的優(yōu)點(diǎn)抱箍法都有，而其它支撐體 系的缺點(diǎn)抱箍法幾乎

6、都沒(méi)有。因此，抱箍法是值得大力推廣的蓋梁施工支 撐體系。二、抱箍系統(tǒng)設(shè)計(jì)抱箍法施工蓋梁其力學(xué)原理是利用抱箍和立柱表面的最大凈摩擦力來(lái) 支撐蓋梁模板及混凝土重量。采用抱箍法其重點(diǎn)是對(duì)抱箍支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 和計(jì)算，以下就施工項(xiàng)目中結(jié)構(gòu)尺寸最大的蓋梁為分析對(duì)象對(duì)抱箍支撐系 統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。1、荷載分析抱箍支撐系統(tǒng)主要承擔(dān)蓋梁混凝土重量、蓋梁模板重量、抱箍系統(tǒng)自 身重量、混凝土澆筑沖擊荷載。高墩蓋梁分獨(dú)柱墩和雙柱墩兩種，經(jīng)過(guò)分 析，獨(dú)柱墩蓋梁放量大，受力較大，本文就以獨(dú)柱墩為例進(jìn)行分析。抱箍采用16mmA3鋼板制作，高度為60cm,抱箍與砼接觸面之間設(shè)一層橡膠以增強(qiáng)摩擦力。蓋梁模板支撐方式如圖，橫梁工

7、字鋼采用45b型工字鋼，長(zhǎng)度為12m，斜撐采用12b號(hào)槽鋼背焊，長(zhǎng)度為5.86m，斜撐之間用30mmA3鋼板連 接以增加穩(wěn)定性，工字鋼上部均勻布置 4m長(zhǎng)的12b號(hào)槽鋼作為小橫梁。結(jié)構(gòu)圖1、抱箍所受豎向荷載F:F=模板自重+蓋梁自重+施工荷載+支撐系統(tǒng)自重模板自重及抱箍支撐系統(tǒng) =10X 9.8/11+5X 9.8/12=13 KN/m人群、機(jī)具堆放荷載及砼振搗產(chǎn)生荷載=1+2=3 KN/m。蓋梁端部自重荷載 A1 = 2.5X 1.6X26KN/m=104KN/m蓋梁立柱頂端自重荷載A2 =( 2.5X 1.6+2.2X 1.6)x 2.6KN/m3=196KN/m取安全系數(shù)為1.3，根據(jù)荷

8、載簡(jiǎn)化可用一下受力模型計(jì)算:采用邁達(dá)斯結(jié)構(gòu)分析軟件可求出橫梁受力:AJJ6CO ID IDm uj g橫梁內(nèi)力圖:7l I _L橫梁應(yīng)力圖:橫梁變形位移圖，0M03_ o.ooaO.ODO0,000_Q,0OXI04f -_ .026、0.026 一F仁F3=665.3KN , F2=553.9KN。由以上計(jì)算上抱箍豎向力為 F 上= F2=553.9KN下抱箍豎向力 F下二F1+F3 =1330.6KNF即為抱箍支撐系統(tǒng)需產(chǎn)生的摩擦力，取下抱箍產(chǎn)生的摩擦力f=1330.6 KN計(jì)算。、連接抱箍需要螺栓數(shù)目計(jì)算抱箍體需承受的豎向壓力 N=1330.6kN抱箍所受的豎向壓力由 M30的高強(qiáng)螺栓的

9、抗剪力產(chǎn)生，查路橋施工計(jì)算手冊(cè)第426頁(yè)：M24螺栓的允許承載力：NL=P 卩 n/K式中：P-高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力，取250kN;卩-摩擦系數(shù)，取0.3;n-傳力接觸面數(shù)目，取1;K-安全系數(shù)，取1.7。則:NL= 250 X 0.3X 1/1.7=44.1kN螺栓數(shù)目m計(jì)算：m=N 'NL=1330.6/44.仁30.231個(gè)，取計(jì)算截面上的螺栓數(shù)目 m=32個(gè)（抱 箍螺栓作兩列，最外列8個(gè)）。則每條高強(qiáng)螺栓提供的抗剪力：P =1330.6/32=41.6KN v NL=44.1kN故能承擔(dān)所要求的荷載。、螺栓軸向受拉計(jì)算砼與鋼之間設(shè)一層橡膠，按橡膠與鋼之間的摩擦系數(shù)取口=0.3計(jì)算。

10、抱箍產(chǎn)生的壓力 Pb= N/卩=1330.6kN/0.3=4435.3kN由高強(qiáng)螺栓承擔(dān)。貝卩：N 'Pb=4435.3kN抱箍的壓力由 32 條 M30 的高強(qiáng)螺栓的拉力產(chǎn)生。即每條螺栓拉力為Ni=P/32=138.6KN<S=250KN (滿(mǎn)足要求)。(T 二/A= N '(1-0.44yds i/m) /A式中：N -軸心力m 1- 所有螺栓數(shù)目，?。?32 個(gè)m 所計(jì)算截面(最外列螺栓處)上高強(qiáng)螺栓數(shù)目A-高強(qiáng)螺栓截面積， A=7.065cm2(T 二/A= Pb (1-0.4mh/m) /A=4435.3 x (1-0.4 x 32/16)/7.065 x 10

11、-4 =126MPav (T =140MPa故高強(qiáng)螺栓滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。、抱箍牛腿應(yīng)力驗(yàn)算抱箍牛腿處受力最大， N=1330.6KN/2。T =N/0.7h f 藝 l f=1330.6KN/2/(0.7 x 10 X1600)m2=59.4 MPav T =85 MPa，滿(mǎn)足要求。、抱箍受力驗(yàn)算M30高強(qiáng)螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力為250KN取施工時(shí)預(yù)拉力為192 KN (安全系數(shù)為1.3 ),則抱箍受的正壓力為N=32*192=6144KN鋼材與混凝土之間的的摩擦系 數(shù)為0.3-0.4，取0.3，則抱箍與墩柱之間的最大靜摩擦力為 F靜=1843.2KN根 據(jù)計(jì)算上抱箍承受的豎向荷載為553.9KNV F

12、靜=1843.2KN,下抱箍承受豎向荷載為：1330.6KNV F靜=1843.2KN,抱箍受力安全，不會(huì)滑動(dòng)。、斜撐受力計(jì)算根據(jù)受力分析可知每個(gè)斜撐受力 Ni= 665.3/2/si n49= 440.8KN斜撐采用兩根【 12.6 號(hào)槽鋼背焊組成，查附表 3-31 得【12.6 號(hào)槽鋼截面面積 A=15.69cm，則斜撐的截面面積為 31.38 cm2, i x=4.98cm。計(jì)算斜撐受壓穩(wěn)定性0斜撐受壓穩(wěn)定系數(shù)，斜撐長(zhǎng)細(xì)比入=lo/i=568/4.98=114,根據(jù)入查附表3-26得0 =0422,(T =N/0 A=NA=440.8 X 103/0.422 X 31.38 X 102=

13、197.9MPa< ° =215MPa (滿(mǎn)足要求)、橫梁受力分析根據(jù)受力分析， 橫梁為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)， 根據(jù)麥斯軟件計(jì)算， 最大內(nèi)力在橫梁中心 ,為 M=269.4MP，a 單個(gè)橫梁最大內(nèi)力為 MMAX=M/2=134.7 MPa，(X w/nax188/2=94Mpa 最大撓度為 f MAX=0.026m。所以：x maX=134.7MPa< x =140 MPa,x WnaX=94MpaN x w=145Mpaf= fMAx/2=1.3cm v f =l/600=2cm。橫梁有兩根，故允許擾度 w=0.13cnv f=2.5cm。滿(mǎn)足要求。三、抱箍支撐系統(tǒng)的安裝1、安裝抱

14、箍、支架、抱箍制作抱箍采用厚16mnt勺A3鋼板制作，每個(gè)抱箍由兩個(gè)半圓形鋼箍組成，高度 60cm直徑略小于柱徑，牛腿采用厚 30mmA3岡板焊接而成。使用時(shí)采用32個(gè) M30高強(qiáng)螺栓連接牢固，同時(shí)為增強(qiáng)抱箍與立柱之間的摩擦力，必須將抱箍?jī)?nèi)壁 打磨光滑，并用萬(wàn)能膠黏貼8mm厚的橡膠皮墊，如圖二。雙柱墩蓋梁采用兩套抱箍和 2根12m長(zhǎng)45b工字鋼橫梁及112槽鋼小橫梁作 為支撐系統(tǒng)。 、抱箍頂高程確定抱箍頂高程二蓋梁底高程-底模厚度-工字鋼高度-槽鋼厚度，用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確放 樣抱箍頂高程，并彈線(xiàn)標(biāo)記 、吊裝抱箍用吊車(chē)分別將兩抱箍調(diào)至安裝線(xiàn)進(jìn)行拼裝，兩抱箍頂面必須水平，用高強(qiáng)螺 栓連接，高強(qiáng)螺栓必須全

15、部擰緊，保證螺絲露出螺母，使抱箍和立柱之間接觸緊 密。 、工字鋼橫梁安裝抱箍安裝完成檢查無(wú)誤后，用吊車(chē)將兩根 12m長(zhǎng)的45b型工字鋼吊裝至抱箍 牛腿上水平放置， 調(diào)整工字鋼中心線(xiàn)位置， 使其于居中后用兩根拉桿對(duì)拉固定作 為橫梁。工字鋼安裝好后在期上對(duì)稱(chēng)均勻布置 4ml12槽鋼分散承擔(dān)壓力，槽鋼布設(shè)間 距根據(jù)立柱直徑確定，直徑在 2m以下，間距按40cm布置，直徑大于2m，每升 一個(gè)型號(hào)間距減少 5cm。、獨(dú)柱墩支架安裝獨(dú)柱墩蓋梁支撐系統(tǒng)采用兩個(gè)抱箍和兩根 12m長(zhǎng)45b型工字鋼和4m長(zhǎng)的【12 型槽鋼以及四根【 12型槽鋼加工的斜撐、 4根防旋桿組成。 、抱箍安裝首先確定上下抱箍的頂面高程，

16、上抱箍頂面高程 =蓋梁底面高程 -底模厚度 - 槽鋼厚度 -工字鋼厚度，下抱箍頂面高程 =上抱箍頂面高程 -抱箍高度 -斜撐高度， 計(jì)算好上下抱箍頂面高程后， 用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確放樣并彈線(xiàn)標(biāo)記。 用吊車(chē)將上下抱箍 調(diào)至標(biāo)記線(xiàn)處進(jìn)行拼裝，擰緊所有高強(qiáng)螺栓，保證抱箍于立柱接觸緊密。 、橫梁安裝獨(dú)柱墩橫梁采用兩根12長(zhǎng)45b型工字鋼制作，在工字鋼距端部 2m處采用兩 塊A3鋼板焊制連接銷(xiāo)片，斜撐采用長(zhǎng)5.68m的2根【12槽鋼背焊連接，兩端各 焊制 A3 鋼板作為銷(xiāo)片。（如圖三）氛洋掉謖協(xié)翔扳住啞科佛皿訕航己各說(shuō)乙一塊-中問(wèn)均為辦尺爭(zhēng)城+逢牌臧為胖和1的綱描* £ *國(guó)尺吋均戲耳米訃圖三為了安裝

17、方便，在地面上將四根斜撐頂部與工字鋼用銷(xiāo)子連接，整體吊裝至 上抱箍牛腿處水平放置，調(diào)整至居中位置，用兩根拉桿對(duì)拉固定。橫梁安裝穩(wěn)固 后采用手拉葫蘆將四根斜撐分別牽引至下抱箍牛腿的連接銷(xiāo)上用銷(xiāo)子連接穩(wěn)固。 、防旋桿安裝為防止施工過(guò)程中支撐系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)，在橫梁安裝完成后需架設(shè)防旋桿，防旋 桿采用112型槽鋼制作，安裝在橫梁和上抱箍之間，利用三角形的穩(wěn)定性來(lái)連接 橫梁和抱箍，保證在安裝模板和澆筑混凝土過(guò)程中橫梁不出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象。工字鋼安裝好后在期上對(duì)稱(chēng)均勻布置 4ml12槽鋼分散承擔(dān)壓力，槽鋼布設(shè)間 距根據(jù)立柱直徑確定，直徑在 2m以下，間距按40cm布置，直徑大于2m，每升 一個(gè)型號(hào)間距減少5cm、底部支架的安裝橫梁和下橫梁安裝完成后將在場(chǎng)地制作好的三角斜撐平穩(wěn)的吊至橫梁上水 平放置，三角斜撐同樣采用 I12 型鋼制作。2、防護(hù)措施 蓋梁施工高度大，為了保證在蓋梁施工的安全，因此在承重系統(tǒng)上必須設(shè)置 防護(hù)安全操作平臺(tái)。首先在抱箍支撐系統(tǒng)的小橫梁上每隔 5個(gè)槽鋼上焊接一個(gè)直徑3cm的厚壁有 底鋼管，在鋼管內(nèi)插上120cm的28的鋼筋，并采用20的鋼筋橫向封閉連接 最為防護(hù)護(hù)欄，施工時(shí)拉設(shè)防護(hù)網(wǎng)作為施工防護(hù)平臺(tái)。3、抱箍承重系統(tǒng)安裝要求：、各焊接件焊接長(zhǎng)度和焊縫寬度