浅谈抱柱箍盖梁施工方法在桥梁工程中的应用

５０　福建建设科技２０１４．Ｎｏ．２　一施工与质量管理　浅谈抱柱箍盖梁施工方法在桥梁工程中的应用　陈德华［摘杨克红（厦门源昌城建集团有限公司　福建厦门３６１００４）　要］在多个桥梁工程盖梁施工过程中，本文总结了抱柱箍体系的方法运用，在抱柱箍体系的设计和计算环节提出一　套行之有效的方法，同时对安装过程中的细节亦进行了详述，对今后某些类型桥梁的盖梁施工采用该施工方法具有指导意义。　【关键词］　抱柱箍；盖梁；桥梁工程；设计计算；安装　Ｂｒｉｅｆ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｓｓｉｖｅ　ｐｉｌｌａｒ　ｈｏｏｐ　ｂｅｎｔ　ｃａｐ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎ　ｂｒｉｄｇｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ｂｅｎｔ　ｃａｐ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｓｓｉｖｅ　ｐｉｌｌａｒ　ｈｏｏｐ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ａ　ｖａｌｉｄ　ｍｅｔｈ—　ｏｄ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ＆ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｏｆ　ｍａｓｓｉｖｅ　ｐｉｌｌａｒ　ｈｏｏｐ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｔａｉｌｓ　ｏｆ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ａ　ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ　ｍｅａｎｉｎｇ　ｆｏｒ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ｏｆ　ｓａｍｅ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ｃａｐ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｓｓｉｖｅ　ｐｉｌｌａｒ　ｈｏｏｐ；ｂｅｎｔ　ｃａｐ；Ｂｒｉｄｇｅ　Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｄｅｓｉｎ　Ｃａｌｇｃｕｌａｔｅ；Ｉｎｓｔｌａｌａｔｉｏｎ　１引言　箍加型钢横梁组成，无需搭设钢管架或贝雷片等承重支架，同　目前，在市政工程桥梁施工领域中，中、小桥梁盖梁的施　工方法主要有支架法和柱中预穿牛腿法等，在许多条件下得　以成功应用，但经过数十年来的工程施工实践，该类方法均有　不足之处，例如采用搭架支撑法时，支架的搭设须耗费较多的　人工、机械和材料，其安装和拆除的周期较长，同时也将产生　较多的安全隐患，增加了施工单位的安全风险，尤其是在８米　以上高墩柱和架体基础不良的情况下，将增加搭架的施工难　度和危险性。又若采用预留牛腿法，则在前者方法的基础有　所改进，但是在较大直径的墩柱中，其孔洞两端较难保持水　时抱柱箍本身施工所需材料较少，同时亦可周转使用，节省材　料。　２．１．３采用抱柱箍盖梁施工时，由于其加工制作简单且　可提前加工，安装、拆卸方便，周转时间快，可较好地缩短工　期。　２．１．４可较好地适应城市桥梁建设。在城市市政桥梁设　计中，只要是圆形墩柱就可采用该法施工盖梁，通常而言，为　了改善城市交通，城市跨线桥不可避免，因此，相对支架法可　确保地面交通不受影响，同时又比贝雷片增加了净空。　２．２施工难点　平，位置亦不好保证，有时钢模板须开孔而造成浪费，在城市　桥梁上墩柱外观质量也不甚理想。基于上述，盖梁抱柱箍无　就盖梁抱柱箍本身施工安装而言，其难度系数不大，只要　项目部对施工班组进行详细交底并配以过程控制就可满足该　方法工艺安装要求。该方法经多个市政桥梁项目上实践，难　点在于抱柱箍体系的设计和计算并验证其安全性，目前对于　该体系的计算方法和原则未能较好地统一，往往凭着技术人　支架施工方法应运而生，抱柱箍法其力学原理是利用在墩柱　上的适当部位安装抱箍并使之与墩柱夹紧产生的最大静摩擦　力，来克服ｌ临时设施及益粱的重量。该方法通广大桥梁建设　单位不断的应运和提高，目前已形成一种较为广泛使用的盖　梁施工方法，但是在某些技术细节上和重点保障环节上仍须　员自身的知识和经验来进行设计，若设计中某些重要因素未　能考虑或考虑不足，则势必造成安全和质量事故，而如果过多　地考虑某项因素，则又造成成本和施工难度的加大，因此，采　用该方法的前提是技术人员能够按照安全、经济、可靠的原则　要进一步提高，使得在业内逐步统一标准。　２方法特点及难点　２．１方法特点　２．１．１该方法对地基承载力要求较低。当采用满堂支架　施工，一般情况下地基为换填段或河道，盖梁下的原地面要进　行处理，而采用抱箍法施工，临时荷载及盖梁重量直接传给墩　柱，盖梁下方地基不需要加固处理甚至不需要地基。　２．１ｌ　２施工成本较低。抱柱箍盖梁施工方法采用钢板抱　对抱柱箍体系进一系列的综合计算和优化。　３抱柱箍体系的设计和计算　３．１抱柱箍体系设计　３．１．１作用原理　该方法是利用在墩柱上的适当部位安装两片半圆形钢板　抱箍，并施加一定的拧紧力，使之与墩柱夹紧，在上部盖梁及　作者简介：陈德华（１９８１一），男，本科，２００３年毕业于长安大学，市政工　程师，多年市政道路、桥梁施工经验。　施工的竖向荷载作用下以静摩擦力来支撑纵横梁、模板、钢　筋、混凝土及盖梁传递的各种荷载，因此，该方法关键是要确　福建建设科技２０１４．Ｎｏ．２　●施工与质量管理　：抱箍厚度；　ｒ：墩柱半径　３．２．２连接板上螺栓形式确定　抱箍上的连接螺栓是实现抱柱箍预期目的的关键，其拧　紧力必须能够保证抱箍与墩柱间的摩擦力能可靠地传递荷　载。因此，要有足够数量的螺栓来保证预拉力。如果单从连　接板和箍身的受力考虑，连接板上的螺栓在竖向上最好布置　成一排，但这样一来，箍身高度势必较大。尤其是盖梁荷载很　大时，需要的螺栓较多，抱箍的高度将很大，将加大抱箍的投　入，且过高的抱箍也会给施工带来不便。因此，只要采用厚度　足够的连接板并为其设置必要的加劲板，同时将连接板上的　螺栓在竖向上布置成两排或三排。这样做在技术上是可行　的，实践也证明是成功的。　３．２．３连接螺栓数量和型号的确定　（１）依据下述公式确定单个螺检预紧力＿厂，对螺栓的选择　应采用试算法，即先选择某个型号的螺栓，并将该型号的相关　数据代入公式计算．厂ｏ　Ｍ＝Ｋ・＿厂・Ｄ（５）　肘一扭矩（Ｎ・Ｍ）　Ｋ一扭矩系数（也称总摩擦系数，取０．１５）　产预紧力（也称轴力ｋＮ）　Ｄ一螺纹的公称直径（ｍｍ）　（２）依据下述公式确定螺栓数量ｎ：　ｎＡ厂：　２Ａ＝　２　（ｎ：螺栓数量；Ａ，保险系数，取０．７５；　：　钢板截面积）　（６）　（３）优化螺栓数量与型号，为方便施工，同时保障安全，　螺栓数量宜在６～９个之间，螺栓型号应在Ｍ１６～Ｍ３０之间选　择。　３．３抱箍体系的受力验算②　在确定了抱柱箍体的钢板厚度、高度和螺栓规格及数量　后，将施工过程中的实际数据代入相关公式，以确保其安全、　可靠性能。在这方面须要验算纵梁（工字钢）的挠度和内应　力，须确保其中间最大挠度不应大于模板规范要求即可，其验　算内容和方法较为常规，在此就不再赘述。在此特别须要注　意的是抱箍牛腿焊缝处剪力验算，具体如下所述。　３．３．１抱箍牛腿焊缝剪力验算　一般设计的焊缝宽度为１０ｒａｍ，采用角焊，在牛腿中为加　强安全性，翼板不参列入计算，腹板承受上部荷载和螺栓拉力　产生的剪力，由于长度较小，弯矩产生的剪力不计。　（１）依据下述公式确定由上部荷载产生的剪力：　ｒｌ＝Ｖ／（２ＨｅＬｗ）　（７）　胁：焊缝有效宽度，取０．７Ｈｆ　Ｌｗ：焊缝长度　（２）依据下述公式确定由螺栓拉力产生的剪力：　ｆ　：　（２ＨｅＬｗ）　（８）　：焊缝有效宽度，取０．７Ｈｆ　Ｌｗ：焊缝长度　（３）验算综合剪力和容许剪力之间的关系：　ｒ＝￣／　＋（ｒ２／ａ）。≤［ｒ］　（９）　ｒ：综合剪力；　［ｒ］：容许剪力，查规范；　ａ：正面焊缝强度增大系数，取１．２２　当综合剪力大于容许剪力时，应调抱箍设计，直至合格。　３．３．２方木及模板的受力验算：　方木及模板的受力验算为工程施工中常见内容，有着较　为规范的计算程序和公式，在此可按照ＪＧＪ１６２—２００８《建筑　施工模板安全技术规范》进行，在本文亦不再赘述。　３．４设计中应注意的问题　抱箍体系的设计是本工法得以顺利实施的关键，设计中　应注意以下几点：　（１）熟悉施工图纸，明确各个技术参数，例如墩柱直径、　砼标号、墩柱间距等。　（２）依据现场实际情况，合理选择技术参数和设计数值，　如钢板和工字钢的规格、尺寸等。　（３）精确做好受力分析和计算，确保安装和使用的安全　性、稳定性和可靠性。　（４）重点应对抱箍与墩柱壁之间的摩擦力、荷载产生的　重力和剪切力、纵横梁的弯矩作出验证。　（５）相关人员应将设计计算书报送公司及相关单位进行　审核或论证，通过后方可按此实施。　４抱柱箍体系的加工和安装施工②　要成功实施抱柱箍体系，除了精确地进行设计和优化外，　其加工和安装过程中质量的合格与否也是保障实施成功的关　键因素，如工人在安装时不注意某些细节或未能充分理解相　关的技术要求，轻则造成返工，重则酿成安全、质量事故，因此　必须予以重视，笔者在多个桥梁盖梁施工实践过程中，将抱柱　箍的加工和安装细节、要点及注意事项总结如下。　４．１抱箍体系加工　（１）钢板抱箍制作：箍身用来传递拉力、摩擦力并支承上　部结构重量，应有适当强度和刚度，可采用厚度为１０ｍｍ一　２０ｍｍ的钢板，并按照设计半径和弧长进行压弯定型，委托有　资质的钢结构加工制作厂家加工，以确保加工精度，抱箍的直　径宜大于墩柱直径１—２ｃｍ，以保证成型质量。　（２）抱箍牛腿的制作：由于抱箍牛腿是直接承受螺栓拉　力的构件，要有足够的强度和刚度，根据理论计算及实践经　验，以采用厚度为２０ｒａｍ～３０ｍｍ的钢板为宜。一般采用　２０ｍｍ厚钢板。　（３）螺栓口制作：抱箍连接板上螺栓一般按双排布置，螺　栓布置应尽可能紧凑，以刚好能满足施工及传力要求为宜。　避免外排螺栓施压时对箍身产生较大的偏心力矩，对箍身传　■施工与质量管理　福建建设科技２０１４．Ｎｏ．２　力有不利影响。　（４）加劲板的制作：为加强抱箍连接板的刚度并可靠地　传递螺栓拉力，在竖直方向上，每隔２～３排螺栓应给连接板　设置一加劲板。　（５）接缝焊接：焊接部位必须焊接密实，焊缝饱满，牛腿　处每个构件的连接焊接缝须角焊焊实，缝宽１０ｍｍ。　（６）摩擦面制作：为增强抱箍与墩柱间的摩阻力，在抱箍　钢板内侧用５０２胶从一端向另一端竖向全高粘贴一片１０ｍｍ　厚的橡胶片。　４．２抱柱箍体的安装　４．２．１安装准备　（１）确定离安装点可一次吊装到位的场地，预先将安装　的抱箍体系各构件按次序堆放好，场地应视野良好。　（２）预先测量墩顶标高与中心，按设计图纸和加工图纸　在墩柱上测量出抱箍安装位置（由桥面标高反推），并沿墩柱　四周对称标记。若墩顶砼过多则凿除，但墩顶必须预留１ｃｍ　以上伸人盖梁砼内，以保证盖梁砼与墩柱砼的接合外观质量。　（３）根据现场实际，调运或租赁起重吊装机械，并对起吊　设备的安全性能进行检查验收，检验合格后运达施工现场。　（４）按照材料计划，将安装所需的材料运至安装现场。　（５）准备好测量、质检、监测等设备。　４．２．２抱柱箍安装　（１）将两片半圆抱箍在地面预组装，拧上螺栓螺母（两端　牛腿处，并留中间一孔不上螺栓），螺母只拧一个，外露螺丝　三至五扣，在预留螺栓孔和吊环处穿过吊装钢丝绳，用吊车吊　起从墩柱上头穿越至标记的安装位置，首先对螺栓进行预紧，　再用经校验过的带响板手进行终拧。预紧及终拧顺序均应按　设计拧紧力先内排后外排对称进行，确保各螺栓均匀受力并　确保螺栓的拉力值。　（２）在达到预先测量的位置后，利用钢丝绳穿过抱箍上　的吊环挂在柱墩钢筋上，以保障安装时的安全。安装时注意　横坡高差的设置，必须严格复核。　（３）抱箍须墩柱砼强度达到设计强度７５％以上后方可进　行安装。　４．２．３纵梁安装　（１）用吊车将纵梁工字钢吊至墩柱抱箍上，顺墩柱对称　布置，每边１根，长度超过盖梁设计边线１ｍ，若采用双排工字　钢，并排工字钢用ｑｂｌ０钢筋隔开，以留出一条１０ｒａｍ的纵缝。　（２）纵梁纵向连接采用１０ｍｍ厚钢板（ｂ４００ｍｍ×　ｈｌ５０ｍｍ），在接缝处两纵梁对称用螺栓拧固（拧固力矩在　３００ＮＭ），连接处宜设置在抱箍牛腿处，当条件限制时应设置　在距抱箍牛腿１／３跨长之内，且相邻和并排纵梁接缝应错开　１ｍ以上。　（３）两纵梁之间在每墩柱两侧１００ｍｍ用Ｍ１２对拉螺栓　紧固，其余间距不大于１．５ｍ设置一道对拉螺栓，在纵梁跨度　内平均分布。　（４）必要时可在墩柱内预埋钢筋拉环，与抱箍连接，作为　抱箍防下滑保险装置。　４．２．４横梁安装　（１）横梁采用１００ｍｍ×１００ｍｍ的方木，间矩２００～３００ｍｍ　布置。　（２）横梁利用８＃铁丝透过纵梁缠绕并固定在纵梁上。　（３）横梁挑出纵梁５００ｍｍ，上铺３００ｍｍ宽木板或竹串板　作施工面。　（４）在横梁出挑３００ｍｍ处及每个转角设置１．２ｍ高的护　栏，每隔４根横梁设置一根栏杆。　４．２．５抱箍体系拆除　（１）在盖梁砼强度达到１００％后，拆除盖梁底摸及抱箍件　与各型钢，抱箍与型钢拆放时注意不要使其变形。　（２）用钢丝绳将纵、横梁捆绑固定于盖梁上。　（３）从外向里对称松开高强螺栓，直至抱柱箍有下滑倾　向为止，让抱柱箍沿墩柱缓慢下滑至底部然后拆除。　（４）最后进行纵、横梁及底模的拆除。　５结语　为了顺利实施盖梁抱柱箍体系施工，还要求相关人员必　须对工人进行安全和技术交底，严把材料关，合理安排劳动力　和施工顺序，并按高空作业相关规程，严格要求工人安全作　业，如此方可全面地保障实施顺利。　同时，盖梁抱柱箍体系施工方法，经多个市政桥梁工程的　实施工，证明其是一个综合性能较高的施工方法，不仅在工期　和成本上得到较好的节约，也在质量和安全方面有较好的提　高，尤其是在装配式简支梁桥中，其优点可以较好地发挥出　来，因此，在此基础上，笔者结合自身经验和理论，对该方法作　一个总结，重点在抱柱箍体系的设计环节上，经过严格计算和　整理，形成了一套可靠的抱箍计算方法，以飨读者，但是，由于　笔者从业经历和水平有限，在某些方面未能进行进一步的深　化和提炼，在此请各位业界同仁批评指正。　参考文献　［１］李安．路桥工程施工常用数据资料与计算速查手册［Ｍ］．北京：　当代中国出版社，２０１２．　［２］中华人民共和国交通部．ＪＴＧ—ＴＦ５０—２０１１公路桥涵施工技术规　范［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２０１１．　［３］中华人民共和国住房和城乡建设部．ＧＢ５００１７—２００３钢结构设计　规范［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２０１２年．　注释：　①中华人民共和国住房和城乡建设部ＧＢ５００１７—２００３《钢结构设计　规范》［Ｓ］．出版地：北京，中国计划出版社，２０１２年６月。　②李安《路桥工程施工常用数据资料与计算速查手册》［Ｍ］．出版　地：北京，当代中国出版社，２０１２年７月。　③中华人民共和国交通部ＪＴＧ—ＴＦ５０—２０１１《公路桥涵施工技术规　范》［Ｓ］．出版地：北京，人民交通出版社，２０１１年６月