盖梁抱箍法施工技术

卢红军

（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西太原 030024）

0.概述

新建喀什到和田铁路第二标段施工里程为DK127+000～DK319+000，全长192km。主要实物量有：车站6座，大、中、小桥计86座/6219.15延米，各类涵洞777座/12372.26横延米，正站线土石方1360万方，附属圬工18万方，导流堤32km，房屋建筑9035m2。

其中DK255+114.9跨线桥全桥共6跨，盖梁5个，盖梁设计三类不同截面尺寸，分别是：11.8m×2m×1.6m、11.8m×2.2m×1.8m、11.8m×2.2m×2.2m，为加快施工进度、降低施工成本、保证外观质量、确保施工安全采用抱箍法施工全桥的中系梁和盖梁。

1.抱箍法施工方案

抱箍高75cm，为2个半圆形的钢箍，抱箍钢带厚10mm，钢带端部焊20mm厚法兰，法兰与柱箍设4道三角形加劲肋，中间2道加劲肋为300mm×300mm×12mm，顶、底端加劲肋为350mm×350mm×12mm（同时作为支撑牛腿），设置30根M30高强螺栓连接。抱箍内壁设1层2mm厚橡胶垫，通过拧紧2个半圆型钢箍间连接螺栓，将柱箍与墩柱箍紧，通过柱箍与墩身的摩擦力传递盖梁施工的所有荷载。钢抱箍上在法兰与半圆抱箍间焊接钢牛腿，每一抱箍共计2个牛腿，牛腿之上设50t千斤顶（每个盖梁共计4个千斤顶），顶在墩柱两侧各设一根50a型工字钢的受力主横梁上，每根主横梁长12m（受力部分长度为11.8m），主横梁上设16型工字钢做为分配梁，间距为0.6m，见图1。

图1 横断面图

2.受力检算

2.1 计算依据及计算参数

2.1.1 计算依据

（1）《公路桥涵施工技术规范》。

（2）《路桥施工计算手册》。

（3）《公路施工手册(桥涵)》下册。

（4）K255+114.9跨线桥施工图纸。

（5）《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》。

2.1.2 各计算参数取值

（1）I16、I40b截面特性[1]见表1，A3钢容许应力[1]见表2。钢筋混凝土容重γ=26kN/m3，A3钢弹性模量Es=2.1×105MPa。

表1 I16、I50a截面特性[1]

表2 A3钢容许应力/MPa[1]

（2）模板荷载总重量为10t，施工人员、机具、材料荷载2kN/m2，振捣混凝土时产生的振动荷载2kN/m2，其中最大的盖梁总圬工方量为55.94m3。

（3）按照一次浇筑成形计算，根据《公路桥涵施工技术规范》，进行强度计算荷载组合为1)+2)+3)+4)+7)+8），进行刚度验算荷载组合为1)+2)+7)+8)[2]，为简化计算强度计算和刚度验算均采用1)+2)+3)+4)+7)+8）荷载组合进行计算。

模板、支架自重1)=(10+0.094×11.8×2)×9.8÷11.8=10.15kN/m。

新浇筑混凝土、钢筋、预应力钢筋或其他圬工结构物的重力2)=55.94×2.6÷11.8×9.8=120.79kN/m。

施工人员及施工设备、施工材料等荷载3)=2.0×2.2=4.4kN/m。

振捣混凝土时产生的振动荷载4)=2.0×2.2=4.4kN/m。

设于水中的支架所承受的水流压力、波浪力、流冰压力、船只及其他漂浮物的撞击力7）不计，其他可能产生的荷载，如风荷载、雪荷载、冬季保温设施等荷载8）不计。

取衡载分配系数1.2，活载分配系数1.4[3]。

q=1.2×(①+②)+1.4×(③+④)=1.2×(10.15+120.79)+1.4×(4.4+4.4)=169.45kN/m。

2.2 钢横梁荷载计算[4]

取单根工字钢计算，q1=169.45÷2=84.70kN/m，工字钢受力计算如图2、图3所示。

图2 钢横梁受力示意图

图3 钢横梁弯矩图

跨中弯矩：

最大弯矩：

W=M/[σ]=1825cm3

查表50a工字钢满足要求。

中跨最大挠度符合规范要求。

悬臂端最大挠度符合规范要求。

2.3 抱箍计算

抱箍与墩柱间的最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数的乘积，即F=f×N。

式中：

F—抱箍与墩柱间的最大静摩擦力；

N—抱箍与墩柱间的正压力；

f—抱箍与墩柱间的静摩擦系数。

单个抱箍螺栓个数为30，若每个螺栓预紧力为F1，则抱箍与墩柱间的总正压力为N＝30×F1。螺栓采用材质45号钢的M30大直径螺栓。每个螺栓的允许拉力为

[F]＝ As×[σ]＝ 2.0×3.14×2.25=14.13t

式中：

As—螺栓的横截面积，As＝πr2；

[σ]—钢材允许应力。对于 45 号钢，[σ]＝ 2000kg/cm2。

钢材与混凝土间的摩擦系数为0.3～0.4，取f＝0.3，抱箍与墩柱间的最大静摩擦力为

F＝f×N＝0.3×30×14×9.8=1234.8kN

盖梁施工总荷载P=169.45×11.8=1999.51kN，桥墩盖梁设2抱箍，2F=2469.6kN＞P=1999.51kN，满足要求。

3.支架施工工艺操作要点

（1）抱箍安装过程中，必须有专人稳定抱箍，防止安装时刮伤、撞伤墩柱表面混凝土。

（2）要保证螺栓安装紧固不松动，安装完毕后要检查每个螺栓的紧固情况，每次使用一次，检查抱箍、螺栓的损伤情况，对损坏的螺栓立即进行更换。

（3）应采用千斤顶和测力计进行抱箍加载试验，加载试验上下设2个抱箍，其中待检抱箍位于下方，两抱箍之间设千斤顶、测力计，逐级加载到设计荷载，分别记录1h、3h、5h、8h时抱箍是否存位移情况，如不存在，说明抱箍承载路满足施工中产生的荷载压力，见图4。

图4 抱箍检测示意图

（4）两根工字钢横梁之间设套钢管的拉杆将其固定，确保整体稳定性。

（5）施工时必须严格按照高空作业要求组织施工。

（6）为确保抱箍与墩柱很好耦合，抱箍与墩柱模板应由同一厂家加工生产。

4.结语

盖梁施工传统工艺为满堂支架法、穿心柱法、预埋传力件法、和抱箍法，满堂支架法适用于地基承载力较好的陆地上施工，且高度不宜过高，穿心柱法、预埋传力件法由于要在墩柱上穿孔或预埋构件，完工后需要进行修补，一定程度上影响了墩柱外观质量。抱箍法主要依靠抱箍墩柱与抱箍之间的摩擦力来支撑盖梁重量和施工荷载，对地基承载力没有要求，不受墩高影响，对墩位处道路交通、通航、泄洪影响小，尤其是适用于水中及山区地形受限的公路桥梁盖梁、中系梁施工，结构受力明确，安装质量检查简便，安装、拆除简便快捷，在喀和铁路DK255+114.9跨线桥盖梁施工中得到成功运用，在类似工程施工中运用范围很广。