公路橋梁大跨度蓋梁抱箍施工技術研究

摘要：公路橋梁大跨度蓋梁施工面臨著結構復雜、荷載大、施工精度要求高等挑戰，基于此，以侯家坪大橋右幅3號墩大跨度蓋梁施工為實例，對抱箍設計的施工荷載、鋼帶對混凝土的應力、鋼帶內應力、牛腿螺栓受力等參數進行了設計與驗算，并詳細介紹了大跨度蓋梁抱箍施工工藝流程及施工注意事項，以期為類似橋梁大跨度蓋梁施工提供借鑒。

關鍵詞：蓋梁；抱箍法；施工荷載；鋼帶；牛腿螺栓

0" "引言

對于高墩大跨度蓋梁施工而言，傳統的鋼管支架、門式支架施工方式暴露出諸多弊端，諸如安全與質量方面的隱患頻發、工程進度拖沓、施工成本高昂等。而抱箍法施工技術的出現，為解決這些問題提供了新的途徑。

抱箍法施工具有諸多優勢，與預埋扁擔梁、預埋牛腿的方法相比，其使用抱箍在混凝土墩柱施工時不必考慮預埋件的布置，可避免傳統施工方法中預埋件位置不準確帶來的麻煩。抱箍可以重復利用，且不需搭設腳手架，施工方便，有利于節約資金。在柱徑不變的工況下，抱箍的支撐位置可以隨上部蓋梁支承體系隨意調整。抱箍上搭設工作平臺、安裝底模均不受墩位處地質狀況的影響，尤其適合地面地質情況較差的河道、山坡等地的蓋梁施工。

1" "工程概況

S32臨夏-積石山項目侯家坪大橋，位于臨夏市積石山縣寨子溝鄉侯家坪村，橫跨村內一條沖溝及村道，橋梁全長247m。大橋右幅3號墩門架墩因跨村道而設計，橋墩下部結構為門架墩，基礎采用鉆孔灌注樁基礎，樁基均按摩擦樁設計，樁基長度34m，直徑2m。墩高24.5m，墩柱直徑1.8m。蓋梁長度12m，凈跨8.2m，寬2.2m，高2m。橋墩高度較高，跨度較大，為此蓋梁模板及支撐施工技術措施是施工重點。

2" "抱箍結構設計

根據施工設計圖，蓋梁采用抱箍法施工，其中墩柱直徑為1.8m，蓋梁尺寸為11.65m×2.2m×1.6m。現場抱箍加工尺寸高0.75m，直徑1.8m，抱箍鋼帶厚度10mm。

2.1" "施工荷載

蓋梁設計的混凝土量為38.24m3，鋼筋骨架為7.566t，鋼筋混凝土的平均密度按2.5t/m3計，經計算得到蓋梁質量為38.24×2.5=95.6t。根據模板設計圖，模板按照120kg/m2計算，計算得到其質量為11t。

工字鋼采用45b，共用2根，每根長12m，按1m質量87.485kg計算，得到其質量為87.485×12×2=2.1t。

按照混凝土施工工序最多需要作業人員10人計算，計算得到施工荷載為10人自身質量+混凝土動載+振搗力=1.9t。

蓋梁混凝土施工總荷載計算為95.6+11+2.1+1.9=110.6t，取施工安全系數為1.2，則施工安全荷載為132.72t。根據施工荷載及現場施工布置，抱箍受力考慮為均布荷載，則單個抱箍受力為132.72/2=66.36t。

2.2" "鋼帶對混凝土的應力

鋼帶對墩柱的壓應力σ1計算公式為：

式中：μ為摩阻系數，取0.35；B為鋼帶寬度；π為500mm；D為立柱直徑，為1800mm；K為荷載安全系數，取1.2；G為作用在單個抱箍上的荷載，為663.6kN；[σc]為混凝土立柱抗壓強度容許值；?c為混凝土立柱軸心抗壓強度，立柱混凝土標號為C30，取21MPa。σ1＜[σc]，滿足要求[1]。

2.3" "鋼帶內應力

鋼帶內應力σ2計算公式為：

式中：δ為鋼板厚度，取10mm；D為立柱直徑，取1800mm。

查《鋼結構設計規范》（GB50017—2003），厚度≤16mm的Q235鋼抗拉、抗壓、抗彎強度設計值?為215MPa，σ2＜?，滿足要求。

2.4" "牛腿螺栓受力

2.4.1" "牛腿螺栓抗拉承載力

牛腿腹板采用10顆10.9級M24高強螺栓，螺栓直徑為24mm。

鋼帶所受拉力F計算公式為：

式中：A為M24螺栓的有效截面積，取5000mm2。

單個螺栓所受拉力N為36.22kN。查《鋼結構設計規范》（GB50017—2003）中10.9級M24螺栓預拉力P為225kN，則其設計拉力Nt=0.8P=180kN。N＜Nt，滿足要求[2]。

2.4.2" "牛腿螺栓抗剪承載力

作用在單個牛腿的豎向荷載為71.5t，螺栓連接方式為雙剪結合[3]，經計算得到單排螺栓所受的豎向總荷載為44.7kN，單個螺栓所受剪力為22.35kN。

螺栓截面為圓形，故其截面所受的最大切應力τmax計算為：

螺栓的許用切應力[τ]為：

式中：Q為單個螺栓所受剪力；Ae為M24螺栓的有效面積，取353mm2；σs為材料的屈服極限，10.9級螺栓的屈服極限為940MPa；n為安全系數，靜載n取2.5。τmax＜[τ]，滿足條件。

2.4.3" "終擰扭矩

緊固螺栓時，要按照鋼板容許應力控制緊固力，考慮2倍的安全系數，緊固力P取206.4×2=412.8kN，每個螺栓緊固力Pc為51.6kN。

查《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T F50—2011），終擰扭矩Tc計算公式為：

式中：Tc為終擰扭矩，單位為N·m；K為高強度螺栓連接副的扭矩系數平均值，其取值范圍為0.11～0.15，考慮最不利取值0.15；Pc為高強度螺栓的施工預拉力，單位為kN；d為高強度螺栓公稱直徑，取24mm。

施工時的螺栓扳手以50cm計算，則緊固單顆螺栓的緊固力為371.5N，人工用力腳踩即可滿足要求。

根據以上計算數據驗算所得可知，該抱箍滿足施工要求，可用于蓋梁支撐。

3" "大跨度蓋梁抱箍施工技術

3.1" "測量放樣

測量人員對右幅3號墩兩墩柱中心點進行測量定位，放出縱橫軸線，對墩頂高程進行測量。測量過程中，必須有橋梁主管和技術人員參加，測量數據需書面交底勞務隊相關人員，并由測量人員、橋梁技術負責人及勞務隊負責人共同簽字。

3.2" "鋼管支撐柱施工

支撐柱基礎尺寸為1m×1m或φ100mm的鋼筋混凝土基礎，深度埋置地面以下需大于1m，并在基礎中預埋錨固螺栓，螺栓埋置深度不小于50cm。鋼管支撐柱采用直徑為500mm、壁厚不小于6mm的鋼管分4節設置，其中1～3節為6～8m，第4節為1m。在其他直徑1.8m墩柱蓋梁施工中，未采取鋼管支撐柱措施，本橋墩因高度及跨度原因，采用增設鋼管支撐柱確保施工安全可靠。

3.3" "抱箍設計與安裝

3.3.1" "抱箍設計加工

每個墩柱抱箍為雙層（2個），抱箍高度75cm，直徑1.8m，抱箍鋼帶厚度10mm。抱箍由定點廠家生產加工，其他直徑1.8m墩柱蓋梁每個墩柱采用一個抱箍施工。在本橋3號墩蓋梁施工中，抱箍采用雙抱箍以增強施工的安全性和可靠性。

3.3.2" "安裝與緊固

3.3.2.1" "安裝

安裝前，要準確測量、標記抱箍頂高程[4]。抱箍頂高程=蓋梁底高程-底模厚度-方木高度-工字鋼高度-沙筒高度。將抱箍分為2個半圓形鋼板，在連接板上設置3道加勁肋，然后用高強度螺栓豎向連接2個半圓形鋼板。同時在抱箍內粘貼橡膠墊，以增大摩擦系數。

將抱箍安裝在墩柱上，調整好位置，確保抱箍與墩柱緊密貼合。再在抱箍兩側牛腿上設置砂筒，砂筒內填充抗壓強度好的干沙。然后在砂筒上部安裝工字鋼（或貝雷片），立柱每側各一根，工字鋼之間設置對拉螺栓，以提高側向抗傾覆穩定性。

在安裝抱箍時，要不斷進行高程的復核和調整。使用水平儀等測量工具，對抱箍的各個位置進行高程測量，一旦發現偏差，要及時通過調整螺栓的預緊力或砂筒的高度來糾正。同時，要注意抱箍在安裝過程中的穩定性，避免因外力干擾導致高程發生變化。

3.3.2.2" "緊固

螺栓緊固順序應遵循從中間向兩端逐步擰緊的原則。先將中間的螺栓擰緊，然后依次向兩端擰緊螺栓。在擰緊螺栓過程中，要使用扭力扳手，確保螺栓的預緊力達到設計要求。同時，要注意檢查抱箍與墩柱之間的貼合度，如有不貼合地方，應及時調整螺栓的預緊力，確保抱箍與墩柱之間產生足夠的摩擦力。

3.3.2.3" "檢查

抱箍安裝完成后，要對抱箍體系的穩定性進行檢查。檢查內容包括抱箍的高程是否準確、螺栓是否緊固、工字鋼的側向抗傾覆穩定性是否良好等，只有在抱箍體系穩定可靠的情況下，才能進行后續的施工。

3.4" "工字鋼施工

直徑1.8m墩柱蓋梁工字鋼采用Ⅰ45b工字鋼，每根長12m，共2根，廠家對直徑1.8m墩柱蓋梁工字鋼進行了荷載應力計算。本橋3號墩蓋梁工字鋼采用Ⅰ50b雙層工字鋼，每根長16m，共4根，工字鋼的型號及數量的加大可提高施工的安全性和可靠性。

3.5" "模板施工

模板采用整體式組合鋼模，由定點廠家加工生產，廠家對模板的結構受力情況進行計算，在底模鋪設前做好圍欄的防護措施。

3.6" "混凝土澆筑施工

3.6.1" "澆筑方式

混凝土采取廠站集中拌制，運輸距離約1km。保證車輛的連續運輸，以保證混凝土的正常供應。混凝土的入模澆筑采用汽車起重機吊斗的輸送方式。現場采用25t汽車起重機，吊斗容積為2m3，混凝土每斗吊量為1.5m3。

3.6.1" "澆筑要點

在混凝土澆筑過程中，要嚴格控制澆筑工藝。按照從中間向兩端對稱澆筑的原則，分層進行澆筑，嚴格控制每層澆筑厚度為400mm，避免出現過厚或過薄的情況。同時，要加強振搗，采用插入式振搗棒進行振搗時，振搗時間為25～30s，插入深度為下層混凝土50～100mm，使混凝土內部的空氣充分排出，有效地保證了混凝土的質量，達到內實外光的效果。

混凝土澆筑過程中，要密切關注抱箍高程的變化。混凝土質量和澆筑沖擊力可能會使抱箍產生微小的沉降，施工人員應在澆筑過程中適時進行高程監測，如有必要，可在澆筑完成后進行高程微調，確保蓋梁的高程符合設計要求。

3.6.1" "養護

混凝土澆筑完成后，要立即覆蓋塑料薄膜和土工布進行養護，養護時間為7d。養護期間定期灑水，確保混凝土表面始終處于濕潤狀態，保證混凝土的強度和耐久性[5]。要注意防止混凝土表面受到損傷，如避免重物撞擊、防止日曬雨淋等。

3.7" "監測與檢查

3.7.1" "抱箍狀態監測

在整個施工過程中，要定期對抱箍的狀態進行監測，包括檢查抱箍是否有松動、變形的跡象，螺栓是否有松動或斷裂的情況。可以通過觀察、儀器測量（如應變片測量抱箍的應變）等方法進行監測。

3.7.2" "其他部件檢查

要檢查模板、鋼筋、支撐等部件的狀態，如檢查模板是否有漏漿、變形的情況，鋼筋是否有移位等情況。一旦發現異常情況，要立即停止施工，采取相應的措施進行處理。

3.8" "拆除

拆除工作要按照合理的順序進行，一般先拆除模板，再拆除抱箍。模板拆除時，要先拆側模，后拆底模。拆除過程中要注意保護混凝土結構，防止造成損傷。

拆除作業多為高處作業，施工人員要系好安全帶，在拆除現場周圍設置警戒區域，防止無關人員進入。在拆除模板和抱箍時，要使用合適的工具，防止工具掉落傷人。對于拆除后的模板和抱箍，要及時清理、吊運至指定地點存放，避免在施工現場堆積，造成安全隱患。

4" "結論

本文結合公路橋梁大跨度蓋梁施工，開展了蓋梁抱箍結構設計與驗算，詳細介紹了公路橋梁大跨度蓋梁施工工藝流程。文中所述抱箍施工方案較安全可靠，不僅縮短了工期，降低了施工成本，而且保證了蓋梁的施工質量，達到預期的目的和效果。

參考文獻

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