橋梁蓋梁抱箍法模板支撐設計探討

鄧英，支紅

（江西省交通設計研究院有限責任公司，江西 南昌 330002）

1 抱箍法工藝原理

將兩段半圓形鋼帶卡住蓋梁下部墩柱，并將牛腿焊接在鋼帶兩端，再在外伸牛腿上架設蓋梁底模承重橫梁，蓋梁結構自重、模板結構自重及施工荷載經由橫梁傳遞后由鋼帶抱緊墩柱而產生的摩擦力支承。現澆蓋梁抱箍法同樣依靠抱箍和墩柱間的摩擦力發揮承重作用，無需設置地面支架進行托架吊裝和拆除，施工過程也不受墩高、地基及地形等的影響。該技術不影響墩柱外觀，并能有效克服其他技術下牛腿預留孔傾斜的弊端[1]，施工簡便，場地占用少，施工進度和施工質量均有保證，施工機械化程度高，所耗費人工少，對場地和環境適應性強。現澆蓋梁抱箍法對橋梁下部圓形墩柱結構的蓋梁尤為適用。

2 工程概況

某立交B匝道K0+845.35主線下穿跨線橋為左右幅分離式立交，匝道長105.5m，橋面寬11m，上部結構均按照先簡后支連續預應力混凝土小箱梁設計，下部則為蓋梁接二立柱柱式墩設計。該分離式立交共包括6片蓋梁，考慮到地基處理規模的簡化，確保橋下施工便道暢通，該分離式立交跨線橋主要采用抱箍法模板體系設計與施工。橋梁蓋梁模板為設計厚度5mm的特制大鋼板，加強肋、橫肋均采用10#槽鋼，側模外側豎向背帶由2根10#槽鋼按0.8m的間距設置，并在背帶上按1.0m間距增設栓桿為拉桿，通過螺栓連接各模板。

3 橋梁蓋梁抱箍法模板支撐設計

3.1 設計要點

用厚度5mm的高強橡膠板環包抱箍與墩柱密貼部位，除可以增加抱箍和墩身之間的摩擦力外，還能起到防止抱箍和墩柱剛性接觸后損傷墩柱柱身表面的作用。連接抱箍的螺栓預應力設計應能確保荷載能順利通過抱箍和墩柱之間的摩擦力傳遞，為此，必須加強連接螺栓合理數量的確定，若僅從抱箍箍身及連接板受力情況來看，應在連接板上豎向布置一排螺栓，但是這種設計會增大抱箍箍身高度，對于蓋梁荷載較大的情況而言，所需螺栓數量必將大大增加，既會加大成本投入，又會因抱箍高度過高而增大施工難度。為此，本工程按照2排布置連接板上的螺栓，并采用厚度合理[2]的連接板和加勁板。

3.2 抱箍設計

結合本橋梁蓋梁的設計要點及工程實際，應將采用A3材質的抱箍材料，厚和高分別按16mm、500mm設計，抗拉強度210MPa；并采用材質45號鋼的M30高強螺栓，抗拉強度350MPa，在連接板每側安裝5個連接螺栓；牛腿由設計寬度和厚度分別為200m、25mm的鋼板組焊而成；抱箍內徑和墩柱外徑之間的空隙寬10mm。

本橋梁蓋梁總荷載F1和蓋梁容重Y3分別按下式計算：

式中：Y1—蓋梁組合模板的容重（kN·m-2），取0.75kN·m-2；S1—蓋梁組合模板的表面積（m2），Y2—鋼筋混凝土材料容重（kN·m-2），取25kN·m-2；V1—蓋梁體積（m3），取27.5m3。經計算，本橋梁蓋梁總荷載F1為751.41kN，蓋梁容重Y3為25.56kN·m-2，為簡化設計，暫不考慮水平荷載及其他荷載。

為進行橫梁受力驗算，取單個槽鋼進行受力分析，在不考慮槽鋼結構自重的基礎上將其所承擔的蓋梁重力q1視為作用于單個槽鋼的均布荷載。

式中：l1—槽鋼設置間距（m），取0.2m；h1—蓋梁設計高度（m），取1.5m。經計算，蓋梁重力q1取7.65kN·m-1，橫梁單個槽鋼截面面積S2為0.3m2。

抱箍與墩柱間的摩擦力是影響和決定橋梁蓋梁抱箍對于蓋梁重力荷載承受能力的主要方面，所以抱箍驗算時必須進行這一問題的分析。以滑動摩擦力為驗算摩擦力，且按照下式確定滑動摩擦力最大值N：

式中：P—高強度螺栓預拉力（kN），取225kN。則計算得抱箍與墩柱間的最大滑動摩擦力為400.10kN。

式中：nf—高強螺栓傳力摩擦面數量（個），取1個；μ—高強螺栓傳力摩擦面抗滑穩定系數，取0.3；YR—抗力分項系數，取1.10。經計算，本橋梁蓋梁抱箍模板支撐設計中高強螺栓的數量為12個。

4 荷載試驗

采用兩塊百分表測量抱箍靜荷載位移，并通過磁性表架將百分表固定在基準梁之上，加載試驗過程中，按照5min的時間間隔讀取抱箍位移量，并在澆筑第一件蓋梁混凝土時觀測沉降，根據觀測結果繪制抱箍靜載試驗位移量和澆筑混凝土抱箍實測位移值（見表1）關系曲線。

表1 澆筑混凝土抱箍實測位移值

根據分析抱箍靜載試驗位移量和澆筑混凝土抱箍實測位移值關系曲線不難看出，該去西安勻順光滑，其隨著荷載的增大，曲線斜率呈減小趨勢，說明在受到靜載試驗的影響后抱箍設計合理且始終處于彈性工作狀態，其實際承載力完全符合蓋梁施工荷載的相關要求，且澆筑混凝土抱箍的位移實測值均比抱箍靜荷載位移小。

5 結語

由本文分析可知，雖然抱箍法對墩柱的影響程度與滿堂支架法大致相當，但是無需堆載預壓以消除地基非彈性變形，過程更加簡便，也節省了人力物力等方面的投入，工效高，通常情況下抱箍法綜合成本僅為滿堂支架法的40%，具有較高的經濟效益和資源節約效應。此外，抱箍法和預留孔穿型鋼法投入和施工難度大致相同，但抱箍法不會引起墩柱截面削弱，也無需修補墩柱，能增強墩柱外觀質量，克服了橋梁工程不良地基的限制，并成功解決了預留孔穿型鋼法等施工缺陷，值得在蓋梁模板支撐施工領域推廣應用。