淺析蓋梁穿棒法在橋梁施工中的應用

盛銀濤

中國電建市政建設集團有限公司 天津 300384

在傳統的橋梁施工中，橋梁中系梁和蓋梁施工均采用滿堂支架施工工藝；隨著我國基建事業的大力發展，各種等級公路、橋梁建設速度都在大大提高，傳統意義的滿堂支架法施工工藝已不能滿足相應的施工需求。無支架施工工藝順應而生，蓋梁穿棒法施工工藝就是其中一種。蓋梁穿棒法施工工藝，是在橋梁墩柱施工時，在墩柱的適當位置預留孔洞，在蓋梁施工時，在預留的孔洞內穿入高強鋼棒，在鋼棒上安裝支撐系統及相應的模板系統。

1 工程概況

烏東德水電站攀枝花市移民安置專業項目工程涉及27個單項工程，其中公路工程為9項，涉及橋梁4座。需采用穿棒法施工工藝進行蓋梁施工的有兩座，分別是釩鈦區的金江板橋和仁和區的金拉路2#橋。

金江板橋起點位于金江板橋及接線工程樁號K0+104.500，終點止于樁號K0+152.500，橋梁全長48.0m，寬度為 23.0m，設計橋型為2×20m 預應力混凝土簡支空心板。

金拉路2#橋起點位于金拉路樁號Kl+579.206，終點止于樁號Kl+647.206m，橋梁全程68m，寬度7.5m，設計橋型為3×20m預應力混凝土簡支空心板梁。

下部結構均設計為直徑為130cm的雙柱式橋墩，橋墩蓋梁均為鋼筋混凝土結構。金江板橋蓋梁長為21.94m，寬為1.8m，高為1.3m，墩柱高度為8.5m，蓋梁自重為138.62噸，混凝土強度等級為C40。金拉路2#橋蓋梁長為8.19m，寬為1.7m，高為1.3m，墩柱高度為19.3m，蓋梁自重為48噸，混凝土強度等級為C40。

2 穿棒法施工工藝

蓋梁施工流程為：穿鋼棒→安裝型鋼支架 → 立底模 → 綁扎鋼筋 → 立側模→ 鋼筋、模板驗收 → 混凝土澆筑 → 拆模 → 養護。

墩柱施工最后一段墩柱時，根據蓋梁位置高程，結合穿棒是所采用的型鋼支架尺寸，計算出鋼棒的位置，在進行墩柱混凝土澆筑過程中，在相應位置預埋PVC管做鋼棒孔，沿墩柱順橋向貫通。待墩柱模板拆除后，利將鋼棒對穿墩柱，鋼棒長度保證兩頭超出墩柱寬度各0.3m。經計算鋼棒直徑為100mm，長度為1.9m。

承重梁每側采用1根I42c工字鋼，承重梁下設置楔形鋼板，便于蓋梁底板脫模。承重梁設置分配梁，分配梁采用2[10b槽鋼焊接成，分配梁凈距按0.1m布置。

蓋梁底板采用木模板，底板鋪設前，將蓋梁軸線放出，鋪設時通過蓋梁軸線控制底板平面位置，蓋梁跨中位置，應根據設計要求設置預拱度，本工程兩座橋梁因蓋梁跨度較小，設計均未考慮預拱度。

鋼筋制安工藝流程為：布置底面受力主筋→搭設頂面受力主筋臨時支架→布置頂面受力主筋→底面、頂面受力主筋焊接→綁扎箍筋→綁扎側面分布鋼筋→綁扎勾筋。蓋梁鋼筋采取地面加工制作好后，使用25t吊車整體吊裝到墩柱頂。鋼筋骨架組拼完成后，經自檢合格后，報監理工程師檢驗，檢驗合格后，方可吊裝。

蓋梁側模板采用木模板，畝模板安裝前，在鋼筋周圍布置砂漿墊塊，墊塊厚度與蓋梁凈保護層同厚，墊塊呈梅花型布置。關模前，對模板表面進行除銹處理，除銹采用先打磨，再用水泥漿涂抹模板表面，待水泥漿具有一定強度后，再將水泥漿清除、打磨。模板脫模劑，采用廠家生產的脫模劑，在特殊情況時可考慮用機油和柴油調配使用，不能使用廢機油調配。模板連接處宜采用雙面膠封堵，防止澆筑混凝土過程中漏漿。模板安裝完成后，應進行高程復核，經自檢合格后，報監理工程師，經檢驗合格后進入下一道工序。

澆筑混凝土前，應再次復核模板的標高、尺寸、位置、強度、剛度、牢固性、平整度、內側的光潔度等內容是否滿足要求，不得有縫隙和孔洞。混凝土澆筑過程中，要按一定的順序和方向分層進行，振搗方式采用插入式振動器。混凝土每層澆筑30cm，一般分層厚度為振搗器作用部分長度的1.25倍。應沿澆筑的順序方向，采用斜向振搗法，振搗棒與水平面傾角約30°左右。棒頭朝前進方向，插棒間距以50cm為宜，防止漏振。應依自動滑動的混凝土坡面循序進行，不得進行跳躍式振搗。有傾斜面時，應從低處開始，逐層擴展升高，并保持水平分層。在折角處，應作為一層處理。用插入式振搗器應快插慢拔，插點應均勻排列，逐點移動，順序進行，不得遺漏，做到振搗密實。移動間距不大于振搗棒作用半徑的1.5倍。振搗上一層時應插入下層5cm，以清除兩層間的接縫。插入式振搗器的機頭，不得貼上模板，靠近模板振動時要保持10cm的間距。當振搗折角處不可避免靠近模板時，可用膠皮包裹機頭。每次振搗的時間要嚴格掌握，插入式振搗器，一般只要15～30s。混凝土應振搗到漿體停止下沉，無明顯氣泡上升。表面平坦泛漿，呈現薄層水泥漿的狀態為止，然后慢提振搗器。振搗時間不宜過長，否則會產生離析現象。

待混凝土初凝后用麻袋浸水覆蓋養護7d以上，待混凝土強度達到設計強度80%時拆除模板及承重系統進入下一根蓋梁施工。

3 穿幫法受力分析

選取金江板橋蓋梁進行受理分析，該蓋梁長21.94m,寬1.8m，高1.3m,該蓋梁下設計為4根直徑1.3m墩柱，墩柱中心距離4.5m，懸臂端懸臂長度為2.27m。

墩柱施工時，距墩頂70cm位置預埋Φ110mm的PVC管作為縱向孔洞，拆模后穿Φ100mm鋼棒支撐墩柱，兩側各一根,40c工字鋼作為承重托架，在工字鋼上鋪 [10槽鋼作分配梁搭建平臺，槽鋼凈距10cm。

3.1 荷載計算

蓋梁自重：G1=2 1.9 4 m×1.3 m×1.8 m×2.7 t/m3=138.62t=1386.2KN；

模板及連接件重量：G2=(（1.3×1.8+1.3×21.94）×2+1.8×21.94)×0.9噸/平米=0.76噸=7.6KN

槽鋼重量：G3=147根×2m×10kg/m=2940kg=29.4KN

工字鋼重量G4=24m×2根×80.158kg/m=3847.58kg=38.48KN

總恒載=1386KN+7.6KN+29.4KN+38.48KN=1461.48 KN

施工荷載：澆筑砼振搗荷載取2KN/m；小型機具、堆放荷載取2.5KN/m；

總活荷載為4.5KN/m

3.2 槽鋼驗算

1 強度驗算

圖1 槽鋼受力模型圖

槽鋼每延米均布荷載：q=1.2×(1461.48KN/21.94m×0.15/1.8)+1.4×4.5KN/m =12.96KN/m；

懸臂端長度較小，在支座處產生的負彎矩可以忽略不計，跨中彎矩可按照梁端鉸止來計算跨中彎矩，則跨中最大彎矩：Mmax=1/8 ql2=1/8×12.96×1.4422=3.37KN2m；

查表可得槽鋼的截面抵抗矩：W=39.7×10-6m3；

最大正應力σmax= Mmax/W=3.37 KN3m /(39.7×10-6)m3=84.89MPa；

查表可得：［σ]=235MPa＞σmax=84.89MPa，滿足要求。

2 撓度驗算

查表所得：槽鋼的E= 2.06×105N/mm2,I=4.14×10-4mm4；

fmax=5ql4/384EI=5×12.96×1.4424/(384×2.06×105×4.14×10-4)=8.5×10-3mm；

容許撓度：［f]=l/500=1.442m/500=2.884mm＞ fmax=8.5×10-3mm，滿足要求。

3.3 工字鋼驗算

1 強度驗算

承重梁選用I40c工字鋼，每側安裝1根I40c工字鋼，單根長24m，分為三跨，墩柱中心間距5.8m，計算跨徑取l=5.8m；蓋梁懸臂長a=2.27m，蓋梁長L=21.94m；

單根工字鋼承受荷載：q=(1.2×(1461.48KN/21.94m)+1.4×4.5 KN/m)/2=43.122 KN/m；

圖2 工字鋼受力模型圖

最大彎矩：Mmax=ql2（1-4a2/l2)/8=43.122×5.82（1-2.272/5.82）/8=154.13 KN·m；

查表可得I40c的截面抵抗矩：W=1190×10-6m3；

最大正應力σmax= Mmax/W=154.13 KN·m /(1190×10-6)m3=129.52MPa；

查表可得：［σ]=235MPa＞σmax=129.52MPa，滿足要求。

2 撓度驗算

查表所得：工字鋼的E= 2.06×105N/mm2,I=15.2×10-4mm4；

fmax=ql4(5-24a2/l2) /384EI =43.122×5.84(5-24×2.272/5.82) /(384×2.06×105×15.2×10-4)= 5.3724mm；

容許撓度：［f]=l/500=11.6mm＞ fmax=5.3724mm。

3.3 鋼棒驗算

錠選用直徑1 0 0 m m的鋼棒，鋼棒作用點受力：P=43.122×21.94/8=118.26KN；

直徑為100mm截面積S=3.14×502=7850mm2

最大剪應力 Fmax=P/S=118.26×1000/7850=15.06MPa;

查表可得鋼棒的許用剪切力［σ]=125MPa＞ Fmax=22.5MPa,滿足要求。

4 穿棒法施工的優點

蓋梁穿棒法施工存在如下優點：穿棒法施工的所有荷載通過鋼棒傳遞至墩柱，對墩柱周邊的地基承載力沒有特殊要求，只需將地基處理至能夠承受腳手架的承載力即可；省略了支架搭設，節約了橋梁施工工期，且減小了鋼管材料大量消耗，節約施工成本。

5 結束語：

蓋梁穿棒法施工是蓋梁無支架施工的典型施工工藝，它具有可實施性強，施工條件不受限制等優點；且減少了施工周轉材料的消耗，縮短了施工工期，降低了施工成本。因此，穿棒法施工工藝值得在橋梁施工中廣泛推廣。