貝雷抱箍組合在獨柱式小體積蓋梁中的應用

侯 小 龍

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100025)

貝雷抱箍組合在獨柱式小體積蓋梁中的應用

侯 小 龍

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100025)

基于福建省靖海高速公路A1合同段K5+050車行天橋蓋梁施工中貝雷片、保險抱箍組合工藝的應用，通過流程闡述及受力分析，表明此方案在獨柱式小體積蓋梁施工中操作快捷、安全可行。

獨柱墩，蓋梁，貝雷片，保險抱箍，施工應用

1 工程概況

靖海高速公路A1合同段K5+050車行天橋為跨線橋，與主線60°斜交，共計4孔。該橋2號墩為獨立式墩柱，柱高4.844 m，直徑1.2 m，其上蓋梁為長5.6 m、寬1.7 m、高1.2 m的鋼筋混凝土結構，蓋梁混凝土方量11 m3。由于墩柱高度較低，該蓋梁施工擬采用貝雷片及保險抱箍組合法施工。

2 工藝流程

施工放樣→基底處理→底座澆筑→支架搭設→底模安裝→鋼筋安裝→側模安裝→蓋梁澆筑→模板拆除→支架拆除。

3 結構設計

主體結構設計圖見圖1。

側模：δ5 mm定制鋼模，肋高8 cm。

側模豎帶：2[10槽鋼，間距70 cm、高1.6 m。

側模拉桿：φ16拉桿筋，上下拉桿間距1.4 m。

底模：δ5 mm定制鋼模，肋高8 cm(可用方木竹膠板代替)。

分配梁：[14a型槽鋼，間距53 cm，長4 m(施工平臺預留)。

縱梁：321型貝雷片×4片，兩兩對接，位于墩柱兩側，由拉桿加固。

支架：321型貝雷片×4組，兩兩疊放，位于縱梁兩端。

保險抱箍：直徑1.2 m，M24高強螺栓加固(可墊橡膠片提高摩擦力)。

臨時底座：C20混凝土，長200 cm，寬80 cm，高50 cm(可用多排枕木代替)。

4 受力分析

4.1 側模受力計算

對豎直模板來說，新澆筑的混凝土的側壓力是它的主要荷載，當混凝土澆筑速度在6 m/h以下時，作用于側面模板的最大壓力Pmax可按下式計算，并取兩者中的較小值，如下所示：

Pmax=0.22γt0K1K2v1/2。

Pmax=γH。

其中，Pmax為新澆筑混凝土對側面模板的最大應力，kPa；H為混凝土澆筑層(在水泥初凝時間以內)的高度，m；v為混凝土的澆筑速度，取2 m/h；t0為新澆混凝土的初凝時間，取3 h；γ為混凝土的重度，取26 kN/m3；K1為外加劑影響修正系數，不摻外加劑時取1.0，摻緩凝作用的外加劑時取1.2；K2為混凝土坍落度影響修正系數，當坍落度小于30 mm時，取0.85，50 mm～90 mm時，取1.0，110 mm～150 mm時，取1.2。

混凝土不摻外加劑并按110 mm～150 mm坍落度考慮，振搗對側面模板產生的壓力按4 kPa考慮。

Pmax=0.22γt0K1K2v1/2≈29.1 kPa。

Pmax=γH=31.2 kPa。

取Pmax=29.1 kPa。

總應力：P=29.1+4=33.1 kPa。

按最不利情況考慮，作用在側模上橫向每延米產生的最大荷載：

qc=33.1×1.2=39.72 kN/m。

4.2 拉桿受力計算

由于豎帶間距為70 cm，此范圍內混凝土澆筑時所產生的側壓力由上、下拉桿承受，則需：

N≤2Anf。

其中，N為混凝土對模板的側壓力；An為拉桿截面面積，取0.008 m；f為拉桿抗拉設計強度，取140 MPa。

N=0.7qc≤2πr2f≈56 kN，拉桿滿足要求。

4.3 豎帶受力計算

將豎帶上下拉桿作為支點，豎帶受力可按簡支梁考慮，梁長ls=1.4 m。[10槽鋼的彈性模量E=2.1×105MPa；慣性矩Ix=198.3 cm4；抗彎模量Wx=39.4 cm3。同樣按最不利情況考慮，則作用在豎帶上均布荷載：

qs=33.1×0.7=23.17 kN/m。

σ=Mmax/2Wx≈72.3MPa<[σW]=145MPa(容許彎曲應力)。

最大撓度：

豎帶滿足要求。

4.4 分配梁受力計算

蓋梁鋼筋混凝土自重G1=11m3×26kN/m3=286kN；模板自重G2=29kN；施工平臺自重G3=6kN；其他荷載G4=18kN。

分配梁上的總荷載：Gf=G1+G2+G3+G4=339kN。

單根分配梁上的均布荷載：qf=(339/5.6)×0.53/1.7≈18.9kN/m。

分配梁[14a型槽鋼的彈性模量E=2.1×105MPa；慣性矩Ix=563.7cm4；抗彎模量Wx=80.5cm3。分配梁支點間距按墩柱直徑120cm考慮，故[14a型槽鋼分配梁計算跨徑l=1.2m。由于蓋梁底寬為1.7m，故分配梁兩端懸臂按a=25cm考慮，則跨中處存在最大彎矩(即X=1.7m/2位置處)。

σ=Mmax/Wx≈34.9MPa<[σW]=145MPa(容許彎曲應力)。

最大撓度(約)：

分配梁滿足要求。

4.5 縱梁受力計算

貝雷片縱梁材料性質：單片尺寸3.0m×1.5m；彈性模量E=2.1×105MPa；慣性矩Ix=250 500cm4；斷面率WR=3 570cm3；允許彎矩Mo=975kN·m；重量270kg/片；連接銷雙剪狀態容許剪力550kN。

分配梁自重：G5=145.3N/m×4m×10根≈6kN。

縱梁自重：G6=2 700N×4片≈11kN。

縱梁上的總荷載：GZ=G1+G2+G3+G4+G5+G6=356kN。

單片縱梁所承受的均布荷載：qz=(GZ/2)/6≈29.7kN/m。

圖2為一次超靜定結構，采用位移法計算：

由C點位移為零的條件計算支座反力：

∑fC=fC′+fC″+fC?=0。

求得：RC=1.75qz↑。

由靜力平衡方程解得：

RA+RB+RC=qz(l+2a)。

疊加法計算彎矩：

故最大彎矩出現在A，B位置處。

σ=MA/WR≈4.2MPa<[σ]=210MPa(容許彎曲應力)。

為增加保險系數，也可按去除懸臂段及支座反力RC時，最不利情況考慮跨中最大彎矩及撓度：

此外可按去除跨中段最不利情況考慮懸臂段撓度：

由于連接銷抗剪安全儲備較大，故當無保險抱箍時，貝雷片縱梁仍能滿足要求。但考慮施工中其他不利因素，可在跨中處設置保險抱箍抵消撓度，增加整體穩定性。

4.6 保險抱箍受力計算

抱箍C點所承受的支座反力RC=1.75qz≈52.0kN，即作用在抱箍上的豎向壓力。故抱箍體需產生的摩擦力52.0kN，且由M24的高強螺栓的抗剪力產生。

每個M24螺栓的抗剪容許承載力為：

其中，高強螺栓的預拉力P值取225kN；摩擦系數μ取0.3；傳力摩擦面數目n取1；安全系數K取1.7。

螺栓數目：

實際保險抱箍使用螺栓12個，滿足要求。

5 結語

在跨線車行天橋施工中獨柱式小體積蓋梁較常見，施工以三角托架及滿堂架法居多，操作較為繁瑣。靖海高速公路K5+050車行天橋即為此形式，其當日放樣安裝、次日加固澆筑，使貝雷保險抱箍法得到了成功的應用，相比前者兩種施工法更能體現其安全性高、拆裝快捷、勞務成本低的特點，具有較好的推廣應用價值。

[1] 田克平.《公路橋涵施工技術規范》實施手冊[M].北京:人民交通出版社,2011:73-75.

[2] 周水興,何兆益,鄒毅松,等.路橋施工計算手冊[M].北京:人民交通出版社,2001:172-177,426-427,740-760,781-797.

The application of Bailey hoop combination in single column small volume cap beam

HOU Xiao-long

(CCCCFourthHighwayEngineeringBureauLimitedCompany,Beijing100025,China)

Based on the application of Bailey piece, insurance hoop combination process of K5+050 car bridge cap construction of A1 contract section in Fujian Jinghai highway, through the process elaboration and stress analysis, showed that this scheme operation quickly, safe and feasible in single column small volume cap construction.

single column pier, cap beam, Bailey piece, insurance hoop, application

1009-6825(2014)07-0202-02

2013-12-28

侯小龍(1988- )，男，助理工程師

U445

A