采用摩擦抱箍法進(jìn)行蓋梁施工工藝

1、采用摩擦抱箍法進(jìn)行蓋梁施工工藝南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院邵聯(lián)銀【摘要】本文通過(guò)對(duì)蓋梁施工工藝的發(fā)展史及各種施工方法優(yōu)缺點(diǎn)的論述，闡明了摩擦抱箍法進(jìn)行蓋梁施工的優(yōu)越性，并介紹該工藝在寧淮高速公路蘇北灌溉總渠及入海水道特大橋的應(yīng)用情況。【關(guān)鍵詞】摩擦抱箍法 蓋梁 施工工藝應(yīng)用一、蓋梁施工工藝的發(fā)展史隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施投入的逐步增加，高速公路的建設(shè)步伐也不斷加快，公路橋梁的設(shè)計(jì)型式趨于成熟化和模式化，大多數(shù)橋梁的上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制梁板結(jié)構(gòu)，同時(shí)也決定了下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、墩頂蓋梁的設(shè)計(jì)型式。 隨著建設(shè)單位對(duì)工程質(zhì)量和進(jìn)度要求的不斷提高，施工企業(yè)對(duì)自身施工效率的要求也越來(lái)越高，另外，科學(xué)技術(shù)在施工中的應(yīng)用逐

2、漸廣泛，傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)主義做法和保守施工工藝逐漸被施工單位所摒棄，先進(jìn)科學(xué)的施工技術(shù)不斷在工程實(shí)施中得到應(yīng)用和推廣。通過(guò)實(shí)踐證明，蓋梁采用摩擦抱箍法施工具有其它施工技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如：不受橋下軟弱地基的限制，操作方法簡(jiǎn)單，施工效率高，施工質(zhì)量易保證，不留施工痕跡等。傳統(tǒng)的蓋梁施工工藝不斷地得到發(fā)展，首先有滿堂支架法施工，由于受到橋下場(chǎng)地和工期的限制， 該方法應(yīng)用不久就被廣大施工者所淘汰。緊接其后，出現(xiàn)了在墩柱內(nèi)預(yù)埋型鋼牛腿的施工方法，該方法較滿堂支架法相比，雖然克服了橋下不良場(chǎng)地的限制，但預(yù)埋的型鋼需穿出模板，給施工帶來(lái)了不便， 故誕生了在墩柱內(nèi)預(yù)留方孔，拆模后內(nèi)穿型鋼牛腿的施工方法，但橋梁設(shè)

3、計(jì)者提出此方法削弱了墩柱截面，雖在蓋梁施工后對(duì)墩柱進(jìn)行修補(bǔ)，但修補(bǔ)質(zhì)量很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也影響了墩柱的外觀質(zhì)量。在各種蓋梁施工方法均遭到淘汰后，廣大橋梁施工者精心琢磨、大膽設(shè)想、積極試驗(yàn)，終于研發(fā)了采用摩擦抱箍法進(jìn)行蓋梁施工。摩擦抱箍法進(jìn)行蓋梁施工是適應(yīng)現(xiàn)階段橋梁建設(shè)市場(chǎng)的需要而誕生的，它克服了滿堂支架法受橋下不良地基限制的弊端，也解決了預(yù)埋型鋼牛腿法、預(yù)留孔穿型鋼法留有施工缺陷的難題，具有施工速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、周轉(zhuǎn)次數(shù)多、質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn)，是目前蓋梁施工的更新?lián)Q代技術(shù)。二、各種蓋梁施工技術(shù).滿堂支架法針對(duì)橋下地基承載力較好，且蓋梁數(shù)量較少等情況，采用滿堂支架法進(jìn)行蓋梁施工。由于腳手架搬運(yùn)和

4、搭拆、砂袋預(yù)壓、模板支立等工序均可采用人工完成，故不需要大型起重設(shè)備。同時(shí)，使用該方法 施工蓋梁對(duì)墩柱外觀質(zhì)量無(wú)任何影響。不足之處是：支架搭設(shè)及預(yù)壓周期較長(zhǎng)，且支架的不均勻沉降影響蓋梁線形，不利于提高工程進(jìn)度和質(zhì)量。該技術(shù)的工藝流程如下：地基處理-搭設(shè)滿堂支架-底方木鋪設(shè)及測(cè)點(diǎn)布置-砂袋預(yù)壓及沉降觀測(cè) f沉降穩(wěn)定后卸載砂袋f按支架彈性及非彈性變形確定立模標(biāo)高、鋪設(shè)底模板-綁扎蓋梁鋼筋f支架側(cè)模板-澆筑蓋梁混凝土，并養(yǎng)護(hù)至拆模強(qiáng)度-拆除支架。滿堂支架的結(jié)構(gòu)型式如下圖所示：立面?zhèn)让?預(yù)埋型鋼牛腿法在大部分蓋梁施工中，橋下地基的承載力不能滿足支架搭設(shè)的需要，而硬化橋下地基勢(shì)必增加大量成本，因此首次出

5、現(xiàn)了蓋梁無(wú)支架施工方法，即在墩柱的合適位置預(yù)埋型鋼牛腿，以牛腿為支撐點(diǎn)，以牛腿上安裝工字鋼托梁，其上擺放方木形成底模平臺(tái)。 該方法克服了支架法對(duì)橋下軟弱地基的不適應(yīng)性， 且不需要進(jìn)行堆載預(yù)壓，加快了施工進(jìn)度。不足之處是：預(yù)埋牛腿時(shí)需在模板上割出型鋼外伸的孔洞， 造成模板浪費(fèi)；蓋梁施工后需割除牛腿，割除處的硅外觀質(zhì)量很難與周圍相統(tǒng)一，與現(xiàn)代橋梁一流的外觀質(zhì)量不相適應(yīng)。該技術(shù)的工藝流程如下：計(jì)算牛腿型鋼的截面尺寸一支立墩柱模板并預(yù)埋型鋼一澆筑墩柱混凝土一 拆模后安裝托梁及砂筒一鋪設(shè)底方木及敷設(shè)底模板一綁扎蓋梁鋼筋一支立側(cè)模板一澆筑蓋梁混凝土，并養(yǎng)護(hù)至拆模強(qiáng)度一拆除托架一割除牛腿型鋼。牛腿托架的結(jié)構(gòu)

6、型式如下圖所示：立面?zhèn)让?預(yù)留孔內(nèi)穿型鋼法與預(yù)埋型鋼牛腿不同的是，不需在柱模上割開孔洞， 采取在模板內(nèi)預(yù)留鋼板盒方孔，拆模后于孔內(nèi)穿入型鋼形成支撐牛腿。該方法避免了模板割洞，節(jié)約了投資，同時(shí)也加快了施工進(jìn)度。不足之處是：橋梁設(shè)計(jì)者提出，因預(yù)留孔削弱了墩柱截面，修補(bǔ)后仍難以達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量要求，且修后的外觀質(zhì)量不盡如人意。該技術(shù)的工藝流程如下：計(jì)算牛腿型鋼的截面尺寸一支立墩柱模板并預(yù)埋鋼板方盒一澆筑墩柱混凝土一拆模后穿入型鋼，并安裝托梁及砂筒一鋪設(shè)底方木及敷設(shè)底模板一綁扎蓋梁鋼筋一支立側(cè)模板一澆筑蓋梁混凝土、養(yǎng)護(hù)至拆模強(qiáng)度一拆除托架及牛腿型鋼一修補(bǔ)墩柱。牛腿托架的結(jié)構(gòu)型式如下圖所示:.摩擦抱箍法能否

7、真正實(shí)現(xiàn)結(jié)合支架法與型鋼牛腿法的優(yōu)點(diǎn)，廣大橋梁建設(shè)者發(fā)明了摩擦抱箍施工技術(shù)。該方法施工質(zhì)量可靠、施工周期短、不留施工痕跡，對(duì)墩柱的影響程度可與支架法相媲美，同時(shí)又具有型鋼牛腿法施工方便、速度快的特點(diǎn)。因此，摩擦抱箍法是集蓋梁各種施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)于一體，具有廣闊的應(yīng) 用前景。摩擦抱箍法是在圓形墩柱上設(shè)置鋼抱箍，鋼抱箍是用14mm厚的鋼板制做成的組焊件，箍板寬度依承載力確定；鋼抱箍由兩半圓弧組拼而成，用 20mm的高強(qiáng)螺栓緊固；兩半圓弧間設(shè)有50mm的間隙，以利于加勁，鋼抱箍連接處設(shè)置兩排螺栓孔。鋼抱箍構(gòu)造如下圖示：說(shuō)明：本圖單位以mrit。每半鋼箍連接處，上、下各焊一塊350X 100 x 20m

8、m的水平鋼板，做為承重牛腿，在上、下水平板間設(shè)置四道豎向加勁板，以增強(qiáng)承重牛腿的剛度。鋼抱箍?jī)?nèi)側(cè)與墩柱接觸處用5mm厚橡膠皮環(huán)包，以增大墩身與抱箍間的摩擦力，并避免鋼抱箍與墩柱間的剛性接觸，損傷混凝土表面。其施工工藝流程是：設(shè)計(jì)抱箍型式（計(jì)算箍板寬度、緊固螺栓規(guī)格等）一按設(shè)計(jì)型式制作抱箍一安裝鋼抱箍一采用油頂進(jìn)行抱箍承載力試驗(yàn)一安裝托梁、鋪設(shè)定型鋼底模一綁扎蓋梁鋼筋一支立側(cè)模板一澆筑蓋梁混凝土、房護(hù)至拆模強(qiáng)度一拆除抱箍及托梁。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：克服了預(yù)埋型鋼牛腿或后穿牛腿法對(duì)墩柱質(zhì)量的影響，蓋梁施工質(zhì)量高、周期短;采用螺栓連接兩半抱箍， 且不需設(shè)置砂筒，施工效率高；同直徑的墩柱蓋梁可周轉(zhuǎn)使用，大

9、大降低了工程成本。存在的不足是：鋼抱箍一次性成本投入比預(yù)埋型鋼牛腿或內(nèi)穿牛腿要大。摩擦抱箍法是適應(yīng)現(xiàn)階段橋梁建設(shè)需求自主研發(fā)的，目前，該技術(shù)已應(yīng)用至國(guó)內(nèi)大部分橋梁蓋梁的施工中，其設(shè)計(jì)型式不斷改進(jìn)，箍板與墩柱間的摩擦力發(fā)揮越來(lái)越好，使鋼抱箍的結(jié)構(gòu)更加靈巧。三、各種蓋梁施工技術(shù)的綜合比較幾種蓋梁施工技術(shù)性能及效益對(duì)比分析如下表所示:序號(hào)對(duì)比項(xiàng)目滿堂支架法預(yù)埋型鋼牛腿法預(yù)留孔內(nèi)穿型鋼法摩擦抱箍法1對(duì)橋下地基要求高無(wú)無(wú)無(wú)2蓋梁施工質(zhì)量一般好好好3蓋梁施工周期長(zhǎng)較長(zhǎng)較長(zhǎng)短4對(duì)墩柱的影響無(wú)需在柱模上割孔，墩柱表面修補(bǔ)難 度大削弱墩柱截面，墩柱表 面修補(bǔ)后難與周圍相 統(tǒng)一無(wú)5一次性成本及綜 合成本投入中、大

10、小、大小、中大、小6可靠性、先進(jìn)性可靠、不先進(jìn)可靠、不先進(jìn)可靠、較先進(jìn)可靠、先進(jìn)目前受歡迎的技術(shù)V通過(guò)以上對(duì)比可以看出：在蓋梁施工技術(shù)中， 摩擦抱箍法施工技術(shù)綜合優(yōu)勢(shì)比較強(qiáng)，不僅蓋梁施工質(zhì)量高、施工速度快、綜合成本低，而且抱箍可預(yù)先定做，施工效率高，深受廣大建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、 監(jiān)理以及質(zhì)檢部門的歡迎。該項(xiàng)技術(shù)與其它蓋梁施工技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)：.與滿堂支架技術(shù)相比，對(duì)墩柱的影響程度與支架法相當(dāng)；但在一般情況下，其綜合成本僅為支 架法的3040%,且施工速度快，對(duì)橋下地基要求低。.與預(yù)埋型鋼牛腿技術(shù)相比，蓋梁施工速度相當(dāng)；但不需在墩柱模板上割孔，蓋梁施工附加成本 低。另外，蓋梁施工后墩柱不需進(jìn)

11、行修補(bǔ)。.與預(yù)留方孔內(nèi)穿型鋼技術(shù)相比，成本投入及施工速度相當(dāng)；但不削弱墩柱截面，深受設(shè)計(jì)者贊 同，且蓋梁施工后不需修補(bǔ)墩柱，有助于提高墩柱的外觀質(zhì)量。四、摩擦抱箍法蓋梁施工技術(shù)在蘇北灌溉總渠特大橋的應(yīng)用.工程簡(jiǎn)介蘇北灌溉總渠及入海水道特大橋?yàn)閷幓锤咚俟返囊蛔卮笮蜆蛄?，其引橋?yàn)?5m先簡(jiǎn)支后連續(xù)組合箱梁，橋面設(shè)計(jì)為六車道，下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔樁基礎(chǔ)、樁間系梁、三柱式墩、墩頂蓋梁的結(jié)構(gòu)型式。 墩柱直徑為140cm,墩頂蓋梁分為兩種，即正交蓋梁和斜交蓋梁（斜度15 ）,蓋梁寬度為2.0m,高度為1.6m,長(zhǎng)度為15.5m和16.05m兩種，最大碎方量為 49.4m3,全橋共設(shè)蓋梁 92個(gè)，如此大量的

12、蓋梁 若采用支架法施工， 不但施工工期長(zhǎng)，而且也不利于保證施工質(zhì)量；而采用預(yù)埋型鋼牛腿法或預(yù)留孔內(nèi)穿型鋼法又與寧淮高速公路一流的外觀質(zhì)量要求不相適應(yīng)。故在蓋梁施工中采用摩擦抱箍施工技術(shù)，按蓋梁的實(shí)際荷載及墩柱型式進(jìn)行抱箍的設(shè)計(jì)，取得了施工速度快、質(zhì)量好、節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本的良好效果。.摩擦抱箍設(shè)計(jì)根據(jù)蓋梁的設(shè)計(jì)特點(diǎn)， 并結(jié)合實(shí)際施工操作的需要，擬定摩擦抱箍主要結(jié)構(gòu)的尺寸如下：箍板厚度 14mm,箍板高度一300mm；螺栓規(guī)格一M20高強(qiáng)螺栓，每側(cè)設(shè)置 5個(gè)；牛腿寬度一200mm,采用厚 度為14mm的鋼板組焊；抱箍?jī)?nèi)徑較墩柱外徑大10mm ,即D內(nèi)=1410mm。抱箍結(jié)構(gòu)型式圖及施工示意圖如下：.摩

13、擦抱箍檢算1）荷載取值單個(gè)蓋梁碎（含鋼筋）重量：Gi=50m3X26KN/m 3 =1300KN模板重量：G2=100KN工字鋼重量：G3=2X146.45kg/m 16m=4686.4kg 合 47KN施工活載：G4=15KN其中項(xiàng)合計(jì)：G=162KN荷載分布型式如下：90.53KN/m1R1R2R32.575m5.5m5.5m2.575m16.15m由計(jì)算分析可得：R1=R3=475.7KN , R2=507KN ,以R2值控制抱箍檢算。2）單箍承載力確定為保證抱箍與墩柱碎間接觸緊密不至產(chǎn)生局部受力，采用8 =5mm橡膠墊填塞，并取三種介質(zhì)的最小靜摩擦系數(shù)科=0.3 （皮革與生鐵）。抱箍受

14、力模式如下:沿面板切向取任意一個(gè)微段AB,其對(duì)應(yīng)的圓心角為。，箍圈在A、B兩點(diǎn)切向拉力均為F1,其合力為F （方向指向圓心 Q ,即F=2 Fi sin 2 ,則抱箍徑向總壓力 N可由下式確定: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值為緊固螺栓的栓桿軸力或箍板的拉力，每個(gè)抱箍單側(cè)設(shè)置 5個(gè)M20螺栓（材質(zhì)為45#鋼,抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度為600MPa,其值可根據(jù)扭力扳手的扭矩值計(jì)算求得；箍板寬度 300mm厚度14mm

15、（材質(zhì) 為A3,抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 170MPa。則單箍承載力確定如下： f= N=8科F1=2.4F13）螺栓及箍板驗(yàn)算為確保安全可靠，需滿足f Rb即有2.4F1507KN , F211.25KN單根緊固螺栓 M20的抗拉力為：X102x600Mpa=188.4KN ,則以此確定 F1=5X188.4KN=942KN 211.25KN安全系數(shù)為4.5抱箍箍板的設(shè)計(jì)抗拉力為：300X14X180Mpa=756KN ,則Fi=756KN 211.25KN 安全系數(shù)為3.64）小結(jié)通過(guò)以上分析可知，摩擦抱箍設(shè)計(jì)尺寸和型式滿足受力要求，并有一定的安全儲(chǔ)備。五、結(jié)束語(yǔ)隨著我國(guó)高速公路建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，橋梁的設(shè)