公路桥盖梁施工抱箍设计

2021-08-26任德顺郭玉旭

山西建筑 2021年17期

席聪任德顺郭玉旭

(1.中建八局发展建设有限公司，山东青岛 266000; 2.青岛交通工程监理咨询有限公司，山东青岛 266000; 3.山东建筑大学土木工程学院，山东济南 251010)

1 工程概况

1.1 项目概况

省道219起于青新高速平度南互通立交南，向南利用现有老路穿何家店村、双柳树村，与省道310平交，跨越白沙河，在申戈庄附近偏离老路另辟新线，在兰底公路站南回到老路后，沿老路继续南行，与310平交，向南跨越引黄济青水渠，止于平度高密界，路线全长20.42 km。省道309与省道219交叉存在错牙交错问题，与省道219共线长度约680 m，结合此次改建对省道309进行局部改线，消除错牙交错。路线起点与现状309衔接，在兰底公路站南向西行进，跨越清水河(交叉角度37°)，在马辛庄村南向西北方向行进，在海青铁路桥桥东约260 m并入省道309，路线长约1.8 km。

1.2 桥梁概述

省道219改扩建工程引黄济青公路桥梁采用左右幅分离断面，利用原桥主体结构为桥梁右半幅，新建左半幅桥梁。新建半幅桥面净宽15.25 m，桥梁全长45.06 m。上部工程为4×10 m预应力简支板梁，下部工程为桩基立柱盖梁，其中钢筋混凝土盖梁尺寸为23.97 m×1.6 m×1.3 m，C40混凝土47.8 m3，重120 t，由4个圆柱墩支撑，直径1.1 m，高3.5 m～3.6 m，桥梁平面设计图如图1所示。

1.3 桥址区工程地质特征

桥址区在勘探深度范围内自上而下分为如下6个工程地质层，具体如下：

③-2层粉土：灰黄色，稍湿，稍密，土质不均匀，粘性差，含砂砾，表层见碎石及少量植物根系。平均1.92 m。

③-1层粉质土：黄褐色夹灰白色，硬塑，土质不均匀，砂砾含量高，干强度及韧性中等，见较多钙质结核，粒径最大约8 cm，局部呈灰褐色，含少量有机质。平均5.73 m。

⑤-1-1层全风化泥岩：棕红色，原岩结构构造基本破坏，取芯为土柱状，局部夹强风化碎块，锤击易碎，取芯率约90%。平均11.63 m。

⑤-1-2层强风化砂质泥岩：棕红色夹灰色，泥砂质结构，层理构造，主要矿物成分为黏土矿物，局部夹强风化泥质砂岩层，取芯呈柱状，锤击声闷易断，取芯率约95%。平均35.23 m。

⑤-1-3层中风化砂质泥岩：棕红色，泥砂质结构，层理构造，主要矿物成分为黏土矿物，夹泥质砂岩层，取芯呈柱状，锤击声闷易断，取芯率约98%。该层未穿透。

2 盖梁抱箍设计

本项目场地处于软土地带，基底承载力较差，支架现浇施工难度比较大，经技术人员充分讨论，盖梁混凝土浇筑拟采用钢抱箍法施工。

抱箍设计：模板下工字钢支撑于抱箍牛腿上，盖梁长23.97 m，墩柱4根，设计抱箍高度76 cm，分为上下两个，每个由两块半圆钢板制成，采用8.8级12颗M24高强螺栓连接，钢板厚度10 mm，牛腿宽35 cm。为保护墩柱与抱箍间的摩擦力，之间夹5 mm厚的白橡胶。

1)盖梁底模承重设计：抱箍上于墩柱两侧设置28#b工字钢承重主梁两排，上铺设10×10方木，间距按30 cm，方木上布置5×5方钢作为盖梁模板的分布肋，间距按15 cm控制。

2)盖梁模板采用壁厚1.4 cm大块木胶板现场拼装，经测算，盖梁侧模板面积29.86 m2×2；重0.896 t；端模板面积1.04 m2×2，重0.03 t；底模板36.13 m2，重0.542 t；模板共重1.468 t。

3)施工平台及防护栏杆：底模下方木两端悬臂挑出，上铺1.4 cm厚松木板，作为施工工作面，栏杆采用φ48 mm的钢管搭设，在横梁上每隔2 m设置一道1.5 m高的钢管立柱，竖向间隔0.5 m设一道横杆，扫地杆离平台面30 cm。钢管之间采用扣件连接，并挂设安全防护网。

3 抱箍受力验算

3.1 荷载分析

最不利条件下，盖梁底板面积为(23.97-1.996×2)×1.6=31.96 m2。

1)盖梁混凝土及钢筋自重：

G=47.8 m3×26 kN/m3=1 242.8 kN，

q1=1 242.8 kN/31.96 m2=38.89 kN/m2；

2)模板及加固体系自重：

G1=1.468×9.8=14.39 kN，

q2=14.39 kN/31.96 m2=0.45 kN/m2；

3)方木及方钢管重量：

盖梁长度23.97 m，横向作业平台宽度1 m，共25.97 m，方木共87根。共重：G2=87根×0.1 m×0.1 m×3.0 m/根×6 kN/m3=15.66 kN；

盖梁宽度1.6 m，方钢管共11根。共重G3=11根×23.97 m×0.039 kN/m=10.33 kN;

4)Ⅰ28#b工字钢自重：

工字钢采用Ⅰ28#b普通热轧工字钢，标准为47.888 kg/m，每个盖梁共采用104 mⅠ28#b工字钢。则工字钢总重G4=104×47.888×9.8/1 000=48.81 kN;

5)抱箍自重：

抱箍钢板厚度10 mm，抱箍与墩柱接触面积为2.62 m2，重约270 kg×2，则抱箍自重为G5=540×9.8/1 000×4=21.16 kN;

6)混凝土倾倒及振捣的冲击荷载：

根据《路桥施工计算手册》，冲击荷载取2 kN/m2,G6=2×31.96=63.92 kN；

7)施工机具及人员荷载：根据《路桥施工计算手册》，施工人员、机具荷载取0.25 t/m2，即2.5 kN/m2，G7=2.5×31.96=79.9 kN。

3.2 横梁荷载组合

1)计算横梁方木受力时，按均布荷载进行计算，横梁上的总荷载：

Q总=G+G1+G3+G6+G7=1 242.8+

14.39+10.33+63.92+79.9=1 411.34 kN/m；

横梁采用间距0.3 m的方木，则作用在单根横梁上的荷载：

Q单=Q总/23.97×0.3=

1 411.34/23.97×0.3=17.66 kN/m。

作用在横梁上的均布荷载为q1=17.66/1.6=11.04 kN/m。

2)横梁受力：

横梁的弹性模量:E=10×103MPa;

满足要求。

3.3 纵梁荷载组合

1)计算Ⅰ28#b工字钢受力时，按工字钢上均布荷载进行计算(盖梁受力范围23.97 m)，即：

q=(1 242.8+14.39+15.66+10.33+

63.92+79.9)/(4×23.97)=14.89 kN/m。

2)计算抱箍受力时，按抱箍与混凝土面的摩擦力抵抗以上所有集中荷载为标准进行计算，即：

Q单=(G+G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7)/4=

(1 242.8+14.39+15.66+10.33+48.81+

21.16+63.92+79.9)/4=374.24 kN。

3)纵梁受力验算：

正应力检算:

Ⅰ28b工字钢截面面积A=60.97 cm2=0.006 097 m2。

工字钢梁受力荷载如图2所示。

均布荷载q=14.89 kN/m。

P1=P2=P3=P4=14.89×23.97/4=89.23 kN。

根据力学计算简图，可计算工字钢梁的弯矩，如图3所示。

M1=M7=-ql2/2=-14.89×2.9862/2=-66.38 kN·m；M3=M5=P1×l-ql2/2=89.23×6-14.89×(2.986+6)2/2=-65.79 kN·m；M2=M6=ql2/2-P1L=14.89×(2.986+3.01)2/2-89.23×3.01=0.922 3 kN·m；M4=P1×(6+3)+P2×3-ql2/2=89.23×9+89.23×3-14.89×(2.986+6+3)2/2=1.18 kN·m；

Ⅰ28b工字钢截面特性为：Wx=534.4 cm3，Ix=7 481 cm4，E=210 GPa，则：

124.21 MPa<[σ]=170 MPa。

满足受力要求。