高墩蓋梁施工

1、高墩蓋梁抱箍法施工工藝近年來高速公路發(fā)展迅速，高速公路建設(shè)市場逐漸由平原地區(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，如何開發(fā)新的施工工藝以滿足山區(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。支架可用萬能桿件也可采用鋼管支架搭設(shè)。蓋梁施工的所有臨時設(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)點是，第一，支架的形式及高低可根

2、據(jù)墩周圍的地形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，不會對墩柱外觀造成影響。但這種方法也有不少缺點，第一，支架法施工對地基的承載力要求比較高，一般均要求對地基進(jìn)行壓實，對軟土地基還需要澆筑砼地坪。因此，對地基的處理要花費較多人力物力。如果對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，必須對支架進(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，支架龐大，需要巨額投入而且安裝支架費時耗力。第五，水中施工無系梁橋墩

3、時，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，在施工時尤需注意支架的穩(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、模板及整個蓋梁的重量。這種體系的優(yōu)點是，支架、模板及整個蓋梁的重量通過型鋼傳至墩柱，由墩柱承受，傳力途徑簡單明確，不存在支架下沉的問題。但這種體系的 缺點也是明顯的，在墩柱內(nèi)埋設(shè)留預(yù)孔，影響墩柱的外觀質(zhì)量，其處理不但費工費時而且還很難領(lǐng)人滿意；再次，這種體系一般不易取得監(jiān)理、設(shè) 計部門及業(yè)主的認(rèn)同。因此，這種體系現(xiàn)已較少采用。3、預(yù)埋鋼板法在墩柱中預(yù)埋鋼板，拆模后在預(yù)

4、埋鋼板上焊接鋼支撐，由它來承受支架、模板及整個蓋梁的重量。這種體系的優(yōu)點與前一種體系一樣，支架、模板及整個蓋梁的重量通過鋼支撐及預(yù)埋鋼板傳至墩柱，由墩柱承受，傳力途徑簡單明確，不存在支 架下沉的問題而且也不用破壞鋼模。這種體系的缺點是，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，對焊接質(zhì)量的要求也比較高，而且蓋梁施工完后要對墩柱外觀進(jìn)行處理，不但費 工費時而且還較難保證質(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，來克服臨時設(shè)施及蓋梁的重量。抱箍法的關(guān)鍵是要確保抱箍與墩柱間有足夠的摩擦力，

5、以安全地傳遞荷載。抱箍法有很多優(yōu)點，第一，抱箍法是臨時荷載及蓋梁重量直接傳給墩柱，對地基無任何要求；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 力是顯而易見的，因此從經(jīng)濟(jì)上講是最合算的；第五，抱箍法不會破壞墩柱外觀，而且抱箍法施工時支架不存在非彈變形，不用進(jìn)行預(yù)壓。通過上面的分析可知，抱箍法具有施工簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，節(jié)省投資，施工周期短等優(yōu)點。由于其他支撐體系的優(yōu)點抱箍法都有，而其它支撐體 系的缺點抱箍法幾乎都沒有。因此，抱箍法是值得大力推廣的蓋梁施工支 撐體系。二

6、、抱箍系統(tǒng)設(shè)計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支撐蓋梁模板及混凝土重量。采用抱箍法其重點是對抱箍支撐系統(tǒng)的設(shè)計 和計算，以下就施工項目中結(jié)構(gòu)尺寸最大的蓋梁為分析對象對抱箍支撐系 統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和計算。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。高墩蓋梁分獨柱墩和雙柱墩兩種，經(jīng)過分析，獨柱墩蓋梁放量大，受力較大，本文就以獨柱墩為例進(jìn)行分析。抱箍采用16mmA3鋼板制作，高度為60cm,抱箍與硅接觸面之間設(shè)一層橡 膠以增強(qiáng)摩擦力。蓋梁模板支撐方式如圖，橫梁工字鋼采用45b型工字鋼，長度為12m,斜撐采用12b號梢鋼背

7、焊，長度為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長的12b號梢鋼作為小橫梁。結(jié)構(gòu)圖 如圖1.-1 尸口）（圖1）、抱箍受力計算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) =10X9.8/11+5X 9.8/12=13 KN/m人群、機(jī)具堆放荷載及硅振搗產(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)荷載簡化可用一下受力模

8、型計算:采用邁達(dá)斯結(jié)構(gòu)分析軟件可求出橫梁受力:橫梁內(nèi)力圖:<1!,1-<1 11橫梁應(yīng)力圖:橫梁變形位移圖.,0M02 _ 6DQ口_口口口0_ 0,000 0.003304""""026' 0.026 iF1=F3=665.3KN, F2=553.9KN。由以上計算上抱箍豎向力為 F上=F2=553.9KN下抱箍豎向力 F下=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計算。、連接抱箍需要螺栓數(shù)目計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

9、的高強(qiáng)螺栓的抗剪力產(chǎn)生，查路橋施工計算手冊第426頁：M24螺栓的允許承載力：NL=P w n/K式中：P-高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力，取250kN;w-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 X0.3Xl/1.7=44.1kN螺栓數(shù)目m計算：m=N7NL=1330.6/44.1=30.2=31個，取計算截面上的螺栓數(shù)目 m=32個（抱箍螺栓作兩列，最外列8個）。則每條高強(qiáng)螺栓提供的抗剪力：P' =1330.6/32=41.6KN<NL=44.1kN故能承擔(dān)所要求的荷載。、螺栓軸向受拉計算硅與鋼之間設(shè)一層橡膠，按橡膠與鋼之間的摩擦系數(shù)取止

10、=0.3計算。抱箍產(chǎn)生的壓力 Pb= N/"=1330.6kN/0.3=4435.3kN由高強(qiáng)螺栓承擔(dān)。則： 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N=P/32=138.6KN<S=250KN (滿足要求)。er =N' /A= N ' (1-0.44yds i/m) /A式中：N'-軸心力m 1- 所有螺栓數(shù)目，?。?2 個m 所計算截面(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 =N' /A= Pb (1-0.4mi/m) /A=4435.3 x (1-

11、0.4 x 32/16)/7.065 x 10-4 =126MPa<(r=140MPa故高強(qiáng)螺栓滿足強(qiáng)度要求。、抱箍牛腿應(yīng)力驗算抱箍牛腿處受力最大，N=1330.6KN/2。T =N/0.7h f 2 l f=1330.6KN/2/(0.7 X 10 X 1600)m2=59.4 MPa< T=85 MPa,滿足要求。、抱箍受力驗算M30高強(qiáng)螺栓的設(shè)計預(yù)應(yīng)力為250KN取施工時預(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.

12、2KN根據(jù)計算上抱箍承受的豎向荷載為 553.9KN< F靜=1843.2KN,下抱箍承受豎向荷載為：1330.6KN< F靜=1843.2KN,抱箍受力安全，不會滑動。、斜撐受力計算根據(jù)受力分析可知每個斜撐受力Ni=665.3/2/sin49 =440.8KN斜撐采用兩根【12.6 號槽鋼背焊組成，查附表3-31 得【 12.6 號槽鋼截面面積A=15.69cm2,則斜撐的截面面積為 31.38 cm2, i x=4.98cm。計算斜撐受壓穩(wěn)定性。斜撐受壓穩(wěn)定系數(shù)，斜撐長細(xì)比入= l0/i=568/4.98=114,根據(jù)入查附表3-26得。=0422,(r=N/。A=NA=440

13、.8 X 103/0.422 x31.38 x 102=197.9MPa< a =215MPa(滿足要求)、橫梁受力分析根據(jù)受力分析，橫梁為簡支結(jié)構(gòu)，根據(jù)麥斯軟件計算，最大內(nèi)力在橫梁中心,為M=269.4MPa單個橫梁最大內(nèi)力為 Ma=M/2=134.7 MPa,b Wnax=188/2=94Mpq 最大撓度為 f MA)=0.026mo所以：a max=134.7MPa< a =140 MPa,cr Wnax=94Mpa=: cr w=145Mpaf= fMAx/2=1.3cm < f =l/600=2cm。橫梁有兩根，故允許擾度 w=0.13cm<f=2.5cm。滿

14、足要求。三、抱箍支撐系統(tǒng)的安裝1、安裝抱箍、支架、抱箍制作抱箍采用厚16mm勺A3鋼板制作，每個抱箍由兩個半圓形鋼箍組成，高度 60cm,直徑略小于柱徑，牛腿采用厚 30mmA3岡板焊接而成。使用時采用32個 M30高強(qiáng)螺栓連接牢固，同時為增強(qiáng)抱箍與立柱之間的摩擦力，必須將抱箍內(nèi)壁 打磨光滑，并用萬能膠黏貼8mrnl¥的橡膠皮墊，如圖二。、雙柱墩支架安裝雙柱墩蓋梁采用兩套抱箍和 2根12m< 45b工字鋼橫梁及I12梢鋼小橫梁作 為支撐系統(tǒng)。、抱箍頂高程確定抱箍頂高程= 蓋梁底高程-底模厚度-工字鋼高度-梢鋼厚度，用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確放 樣抱箍頂高程，并彈線標(biāo)記、吊裝抱箍用吊車分別將兩

15、抱箍調(diào)至安裝線進(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誤后，用吊車將兩根 12m長的45b型工字鋼吊裝至抱箍牛腿上水平放置，調(diào)整工字鋼中心線位置，使其于居中后用兩根拉桿對拉固定作為橫梁。工字鋼安裝好后在期上對稱均勻布置 4mI12梢鋼分散承擔(dān)壓力，梢鋼布設(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 一個型號間距減少5cm。、獨柱墩支架安裝獨柱墩蓋梁支撐系統(tǒng)采用兩個抱箍和兩根 12m長45b型工字鋼和4m長的112 型槽鋼以及四根【12型槽鋼加工的斜撐、

16、4根防旋桿組成。、抱箍安裝首先確定上下抱箍的頂面高程，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，計算好上下抱箍頂面高程后，用水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確放樣并彈線標(biāo)記。用吊車將上下抱箍調(diào)至標(biāo)記線處進(jìn)行拼裝，擰緊所有高強(qiáng)螺栓，保證抱箍于立柱接觸緊密。、橫梁安裝獨柱墩橫梁采用兩根12長45b型工字鋼制作，在工字鋼距端部 2m處采用兩塊A3鋼板焊制連接銷片，斜撐采用長5.68m的2根【12梢鋼背焊連接，兩端各焊制A3鋼板作為銷片。（如圖三）求樣架自他播總相.人仲板與工子匍，桐校與利班間及磋車區(qū).M軍神連留嗣板在變帝說1。5叔豆各設(shè)一般-

17、中間均R由就手狀.速度鉀版為皇學(xué)機(jī)的何標(biāo)*本國尺寸由取目率iK圖三為了安裝方便，在地面上將四根斜撐頂部與工字鋼用銷子連接，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上用銷子連接穩(wěn)固。、防旋桿安裝為防止施工過程中支撐系統(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I12型梢鋼制作，安裝在橫梁和上抱箍之間，利用三角形的穩(wěn)定性來連接 橫梁和抱箍，保證在安裝模板和澆筑混凝土過程中橫梁不出現(xiàn)轉(zhuǎn)動現(xiàn)象。工字鋼安裝好后在期上對稱均勻布置 4mI12梢鋼分散承擔(dān)壓力，梢鋼布設(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 一個型號間距減少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。首先在抱箍支撐系統(tǒng)的小橫梁上每隔 5個梢鋼上焊接一個直徑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，施工時拉設(shè)防護(hù)網(wǎng)作為施工防護(hù)平臺。3、抱箍承重系統(tǒng)安裝要求：、各焊接件焊接長