“钢抱箍托架法”盖梁施工法

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摘要：介绍宁波象山港大桥及接线工程1标云龙公铁立交桥盖梁抱箍法施工，抱箍的设计计算，具体施工过程等。

关键词：抱箍 盖梁 牛腿 柔性

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

引言

宁波象山港公路大桥及接线工程是浙江省水路交通“十一五”期间规划建设的沿海高速公路（甬台温复线）和宁波市高速公路网的重要组成部分。路线起点位于鄞州区云龙镇，与宁波绕城高速公路云龙枢纽互通立交相接。

桥梁施工过程中，常用的盖梁支撑方法有满堂支架法，柱中预埋牛腿法等。但前述施工方法均存在不可克服的弊端，综合起来，抱箍施工法结构轻便，加工制作简单，占用空间小，经济安全，已经普遍运用于墩柱盖梁施工的过程中。

抱箍法简介

抱箍法，就是在盖梁施工时，用两端对称的半圆形钢带卡于其下墩柱上，钢带两端焊以牛腿，牛腿用高强螺栓连接，将横梁架于外伸牛腿上，利用钢带与墩柱混凝土的摩擦力支撑横梁传下的上部荷载-盖梁自重、模板、施工荷载等。

施工工艺

3.1钢抱箍的制作

箍身采用Q235规格14mm厚钢板卷制而成，连接板、牛腿盖板、加劲板采用20mm厚钢板，焊缝采用坡口焊接，焊接时采用有效措施防止抱箍体变形。钢抱箍不设环向加劲肋，以增加柔性。

3.2施工流程

钢抱箍制作承重试验安装横梁支架搭设盖梁模板、钢筋、砼等工序的施工卸除抱箍，进入下一个循环施工。

3.3钢抱箍验算、施工过程

3.3.1盖梁模板

模板均为钢模，厚度6mm。模板加工不再赘述。盖梁悬出端底模下设三角支架支撑，横梁上设钢垫块以调整盖梁底2%的横向坡度与安装误差。

3.3.2横梁

盖梁底模下部采用间距1.0m长度为2.0m的Ⅰ16型钢作横梁。

3.3.3纵梁

纵梁采用两根长度为12.0m的I45型钢，纵梁与抱箍牛腿采用U型螺栓连接，纵梁之间用8根φ20 圆钢做拉杆或者现场加固。

3.3.4抱箍

采用两块半圆弧型钢板（板厚14mm，半径700mm）制成，抱箍高度50cm，由12根M24高强螺栓连接。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，同时对墩柱砼面保护，在墩柱与抱箍之间设一层2～3mm厚的橡胶垫。

3.3.5模板计算

假定砼浇筑时的侧压力由拉杆和竖带承受，模板不再验算。

3.3.6横梁计算

采用间距1.0m工16型钢作横梁，横梁长2.0m。横梁计12个，盖梁悬出端底模下设特制三角支架。

1、荷载计算

（1）砼自重：G1=31.96m3×25kN/m3=799kN

（2）模板自重：G2=54kN (根据模板设计资料，包含底模、侧模、端模)

（3）横梁及纵梁：G3=5.33+19.3=22.2kN

（4）施工荷载与其它荷载：G4=20kN

横梁上的总荷载：GH=G1+G2+G4+=799+54+20=873kN， qH=873/12=72.75kN/m

作用在单根横梁上的荷载GH’=72.75×1=72.75kN

则作用在单根横梁上的均布荷载为：qH’= GH’/lH=72.75/1.9=38.3kN/m(式中：lH为横梁受荷段长度，为1.9m)

2、横梁抗弯与挠度验算

横梁的弹性模量E=2.1×105 MPa，惯性矩I=1127cm4，抗弯模量Wx=140.9cm3。

最大弯矩：Mmax= qH’lH 2/8=38.3×1.92/8=17.3kN・m

σ= Mmax/Wx=17.3/(140.9×10-6)=122782≈122.8MPa

最大挠度：fmax= 5 qH’lH 4/384×EI=5×38.3×1.94/(384×2.1×108×1127×10-8)=0.00275m

3、纵梁计算

两个纵梁支承上部荷载G=799+54+5.33+20=878.33kN，单个纵梁需承受的竖向压力N为875.87/12/2=36.6kN/m。

结构力学计算：

1）、工45a纵梁E=2.1×105MPa，惯性矩I=32240cm4，抗弯模量Wx=1430cm3。根据力学计算得知，最大弯矩出现在跨中，代入q后，M中=1.8q=1.8×36.5=65.7kN・m

σ= Mmax/Wx=65.7/(1430×10-6)=45.9MPa

计算时按最大挠度在梁端部考虑，由于盖梁悬出端的砼量较小，悬出端砼自重产生荷载也相对较小，考虑到横梁、三角支架、模板等方面刚度作用，现场施工时，在最先施工的纵梁上的端部、支座位置、中部等部位设置沉降监测测点，监测施工过程中的沉降情况，据此确定是否需要预留上拱度。

3.3.7抱箍计算

1、抱箍荷载计算

每个盖梁按墩柱设两个抱箍体支承上部荷载，单个抱箍体处的反力为878.33//2=439.2kN，该值即为抱箍体需产生的摩擦力。

a、抱箍对墩柱的压应力σ1公式：

υB Dπσ1=KG

式中υ-摩擦系数，取0.35 B-抱箍高度取500D-墩柱直径取1400

K-荷载安全系数取1.2G-传于牛腿上部的荷载取439.2KN

[σc]-墩柱抗压强度容许值，其值不大于0.8倍的轴心抗压强度，墩柱混凝土标号为C30所以0.8×20=16 Mpa

代入相关量得σ1=0.685Mpa[σc]= 16 Mpa符合要求

b、抱箍受力计算

（1）螺栓数目计算

抱箍体需承受的竖向压力439.2kN由M24的高强螺栓的抗剪力产生，砼与钢之间设一层橡胶，按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.3，计算M24螺栓的允许承载力：

[NL]=Pμn/K

式中：P---高强螺栓的预拉力，取225kNμ---摩擦系数，取0.3

n---传力接触面数目，取1K---安全系数，取1.7

则：[NL]= 225×0.3×1/1.7=39.7kN

螺栓数目m计算：m=N’/[NL]=439.2/39.7=11.1≈12个，取计算截面上的螺栓数20个。

则每条高强螺栓提供的施工预拉力：

P′=N/12=439.2/20=21.96KN＜225kN，故能承担所要求的荷载。

确定每个螺栓的初拧扭矩：T=K(P+P)dT-高强螺栓的终拧扭矩值

K-高强螺栓连接副的扭矩值系数平均值，一般区0.13

d-高强螺栓的公称直径（mm）P-施工预拉力

T=K(P+P)d=0.13×（21.96+2.196）×24=75.37kN・mm

高强螺栓初拧扭矩值取50%，则Tc=0.5×75.37=37.69kN・mm

（2）抱箍钢板高度

螺栓中心间距：

最大允许距离 12d=12×24=288mm最小允许距离 3d=3×24=72mm取螺栓中心间距为 [72mm,80mm]

螺栓中心至边缘距离：

最大允许距离 4d=4×24=96mm最小允许距离 1.5d=1.5×24=36mm取螺栓中心至边缘距离为 [40mm,100mm]因此，可以取抱箍钢板高度为500mm。

（3）抱箍钢板厚度

验算抱箍钢板的抗剪强度，拟取3号钢板，其抗剪强度设计值fv＝125MPa，螺栓最大设计拉力 p'＝10×p=10×21.96=219.6

则螺栓产生的应力为：

б＝p'/（t×0.5）≤[б]＝125MPa，则钢板厚度满足 t≥3.5mm。现取钢板厚度t=14mm。

2、抱箍体的应力计算：

1）、抱箍壁受拉应力P1=20N1/2=10×21.96=219.6（KN）

抱箍壁采用面板δ=14mm的钢板，抱箍高度为H=0.5m。

则抱箍壁的纵向截面积：S1=0.014×0.5=0.007(m2)

σ=P1/S1=219.6/0.007=31.4MPa＜[σ]=215MPa 满足设计要求。

2）、抱箍体剪应力

τ=（1/2RA）/（2S1）=（1/2×219.6）/（2×0.007）=7.8MPa

考虑到现场实际加工，螺栓竖向间距为95mm，在每两个螺栓间再焊接10mm后的加劲板，增强抱箍牛腿的刚度。

施工注意事项

4.1墩柱混凝土强度在养生到设计强度75%以上方可进行。

4.2抱箍制作过程中，焊条采用E43型，但最好采用E50型。

4.3钢抱箍连接板的螺栓是2排布置，外排螺栓施压时对箍身产生较大的偏心距，所以螺栓布置尽量紧凑，并且预紧螺栓一定按由里向外的顺序排列，确保螺栓受力。

4.4螺栓应首先进行预紧，然后用带扭力矩扳手进行检测。

4.5在施工过程中，必须配备专人对抱箍进行监测。发现异常，及时处理报告。

结语

此方法应用于宁波象山港1标双圆柱墩盖梁施工，得到一致好评，由于技术先进，管理有方，施工进度加快，取得了良好的经济和社会效益。

通过以上可以看到抱箍施工方法简单可行，效率高，虽然仍然存在一定的某些缺陷，但从各方面考虑此方法仍为一种比较理想的盖梁施工支撑方法。

参考文献

1《宁波象山港公路大桥及接线工程第一合同施工图设计书》辽宁省交通勘测设计院 2009年4月

2《钢结构用高强度大六角头螺栓、螺母、垫圈技术条件设计手册》 GB/T 1231-84

3《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2001

4《钢结构设计规范》 GB50017-2003

5 牛鸿武 《抱箍法―简单有效的盖梁施工支撑方法》北京：公路运输文摘，2004-01