桥梁盖梁抱箍法模板支撑设计探讨

邓英，支红

（江西省交通设计研究院有限责任公司，江西 南昌 330002）

1 抱箍法工艺原理

将两段半圆形钢带卡住盖梁下部墩柱，并将牛腿焊接在钢带两端，再在外伸牛腿上架设盖梁底模承重横梁，盖梁结构自重、模板结构自重及施工荷载经由横梁传递后由钢带抱紧墩柱而产生的摩擦力支承。现浇盖梁抱箍法同样依靠抱箍和墩柱间的摩擦力发挥承重作用，无需设置地面支架进行托架吊装和拆除，施工过程也不受墩高、地基及地形等的影响。该技术不影响墩柱外观，并能有效克服其他技术下牛腿预留孔倾斜的弊端[1]，施工简便，场地占用少，施工进度和施工质量均有保证，施工机械化程度高，所耗费人工少，对场地和环境适应性强。现浇盖梁抱箍法对桥梁下部圆形墩柱结构的盖梁尤为适用。

2 工程概况

某立交B匝道K0+845.35主线下穿跨线桥为左右幅分离式立交，匝道长105.5m，桥面宽11m，上部结构均按照先简后支连续预应力混凝土小箱梁设计，下部则为盖梁接二立柱柱式墩设计。该分离式立交共包括6片盖梁，考虑到地基处理规模的简化，确保桥下施工便道畅通，该分离式立交跨线桥主要采用抱箍法模板体系设计与施工。桥梁盖梁模板为设计厚度5mm的特制大钢板，加强肋、横肋均采用10#槽钢，侧模外侧竖向背带由2根10#槽钢按0.8m的间距设置，并在背带上按1.0m间距增设栓杆为拉杆，通过螺栓连接各模板。

3 桥梁盖梁抱箍法模板支撑设计

3.1 设计要点

用厚度5mm的高强橡胶板环包抱箍与墩柱密贴部位，除可以增加抱箍和墩身之间的摩擦力外，还能起到防止抱箍和墩柱刚性接触后损伤墩柱柱身表面的作用。连接抱箍的螺栓预应力设计应能确保荷载能顺利通过抱箍和墩柱之间的摩擦力传递，为此，必须加强连接螺栓合理数量的确定，若仅从抱箍箍身及连接板受力情况来看，应在连接板上竖向布置一排螺栓，但是这种设计会增大抱箍箍身高度，对于盖梁荷载较大的情况而言，所需螺栓数量必将大大增加，既会加大成本投入，又会因抱箍高度过高而增大施工难度。为此，本工程按照2排布置连接板上的螺栓，并采用厚度合理[2]的连接板和加劲板。

3.2 抱箍设计

结合本桥梁盖梁的设计要点及工程实际，应将采用A3材质的抱箍材料，厚和高分别按16mm、500mm设计，抗拉强度210MPa；并采用材质45号钢的M30高强螺栓，抗拉强度350MPa，在连接板每侧安装5个连接螺栓；牛腿由设计宽度和厚度分别为200m、25mm的钢板组焊而成；抱箍内径和墩柱外径之间的空隙宽10mm。

本桥梁盖梁总荷载F1和盖梁容重Y3分别按下式计算：

式中：Y1—盖梁组合模板的容重（kN·m-2），取0.75kN·m-2；S1—盖梁组合模板的表面积（m2），Y2—钢筋混凝土材料容重（kN·m-2），取25kN·m-2；V1—盖梁体积（m3），取27.5m3。经计算，本桥梁盖梁总荷载F1为751.41kN，盖梁容重Y3为25.56kN·m-2，为简化设计，暂不考虑水平荷载及其他荷载。

为进行横梁受力验算，取单个槽钢进行受力分析，在不考虑槽钢结构自重的基础上将其所承担的盖梁重力q1视为作用于单个槽钢的均布荷载。

式中：l1—槽钢设置间距（m），取0.2m；h1—盖梁设计高度（m），取1.5m。经计算，盖梁重力q1取7.65kN·m-1，横梁单个槽钢截面面积S2为0.3m2。

抱箍与墩柱间的摩擦力是影响和决定桥梁盖梁抱箍对于盖梁重力荷载承受能力的主要方面，所以抱箍验算时必须进行这一问题的分析。以滑动摩擦力为验算摩擦力，且按照下式确定滑动摩擦力最大值N：

式中：P—高强度螺栓预拉力（kN），取225kN。则计算得抱箍与墩柱间的最大滑动摩擦力为400.10kN。

式中：nf—高强螺栓传力摩擦面数量（个），取1个；μ—高强螺栓传力摩擦面抗滑稳定系数，取0.3；YR—抗力分项系数，取1.10。经计算，本桥梁盖梁抱箍模板支撑设计中高强螺栓的数量为12个。

4 荷载试验

采用两块百分表测量抱箍静荷载位移，并通过磁性表架将百分表固定在基准梁之上，加载试验过程中，按照5min的时间间隔读取抱箍位移量，并在浇筑第一件盖梁混凝土时观测沉降，根据观测结果绘制抱箍静载试验位移量和浇筑混凝土抱箍实测位移值（见表1）关系曲线。

表1 浇筑混凝土抱箍实测位移值

根据分析抱箍静载试验位移量和浇筑混凝土抱箍实测位移值关系曲线不难看出，该去西安匀顺光滑，其随着荷载的增大，曲线斜率呈减小趋势，说明在受到静载试验的影响后抱箍设计合理且始终处于弹性工作状态，其实际承载力完全符合盖梁施工荷载的相关要求，且浇筑混凝土抱箍的位移实测值均比抱箍静荷载位移小。

5 结语

由本文分析可知，虽然抱箍法对墩柱的影响程度与满堂支架法大致相当，但是无需堆载预压以消除地基非弹性变形，过程更加简便，也节省了人力物力等方面的投入，工效高，通常情况下抱箍法综合成本仅为满堂支架法的40%，具有较高的经济效益和资源节约效应。此外，抱箍法和预留孔穿型钢法投入和施工难度大致相同，但抱箍法不会引起墩柱截面削弱，也无需修补墩柱，能增强墩柱外观质量，克服了桥梁工程不良地基的限制，并成功解决了预留孔穿型钢法等施工缺陷，值得在盖梁模板支撑施工领域推广应用。