摩擦抱箍法在盖梁施工中的优点和应用

摘要通过对盖梁施工工艺发展过程及几种传统施工工艺优缺点的论述，阐明了摩擦抱箍法进行盖梁施工的优越性，并介绍该工艺在杭州湾大桥南岸接线工程盖梁施工中的应用情况。

关键词摩擦抱箍法盖梁施工工艺优点应用

一盖梁施工工艺的发展

盖梁施工是桥梁施工的重要组成部分，研究和完善盖梁的施工工艺和施工技术是桥梁施工所面临的重要课题。

传统的盖梁施工工艺技术主要经历以下几个过程：

1.满堂支架法

满堂支架法施工工艺流程如下：地基处理→搭设满堂支架→方木铺设及测点布置→砂袋预压及沉降观测→沉降稳定后卸载砂袋→按支架弹性及非弹性变形确定立模标高、铺设底模→绑扎盖梁钢筋→支立侧模板→浇筑盖梁混凝土→养护至拆模强度→拆除支架。

满堂支架的结构型式如图一。

在桥下地基承载力较好，且盖梁数量较少，工期较长等情况下，可采用满堂支架法进行盖梁施工。由于脚手架搬运和搭拆、砂袋预压、模板支立等工序可采用人工完成，故不需要大型起重设备。同时，使用该法施工对墩柱外观质量无任何影响。不足之处是：支架搭设及预压周期较长，支架不均匀沉降影响盖梁线形，不利于提高工程进度和质量。

2.在墩柱内预埋型钢牛腿

预埋型钢牛腿法工艺流程如下：计算牛腿型钢的截面尺寸→支立墩柱模板并预埋型钢→浇筑墩柱混凝土→拆模后安装托梁及砂筒→铺设底方木及敷设底模板→绑扎盖梁钢筋→支立侧模板→浇筑盖梁混凝土，并养护至拆模强度→拆除托架→割除牛腿型钢。

牛腿托架的结构型式如图二。

在大部分盖梁施工中，地下地基承载力不能满足支架搭设的需要，而硬化桥下地基势必增加大量成本，因此出现了盖梁无支架施工方法，即在墩柱的合适位置预埋型钢牛腿，以牛腿为支撑点，在牛腿上安装工字钢托梁，其上摆放方木形成底模平台。该方法克服了支架法对桥下软弱地基的不适应性，不需要进行堆载预压，加快了施工进度。不足之处是：预埋牛腿时需在模板上割出型钢外伸的孔洞，造成模板浪费；盖梁施工后需割除牛腿，割除处的混凝土外观质量很难与周围协调。

3.预留穿孔型钢法

预留孔内穿型钢法工艺流程如下：计算牛腿型钢的截面尺寸→支立墩柱模板并预埋钢板方盒→浇筑墩柱混凝土→拆模后穿入型钢，并安装托梁及砂筒→铺设底方木及敷设底模板→绑扎盖梁钢筋→支立侧模板→浇筑盖梁混凝土、养护至拆模强度→拆除托架及牛腿型钢→修补墩柱。

预留孔内穿型钢的结构型式如图三。

与预埋型钢牛腿不同的是，不需在柱模上割孔洞，采取在模板内预留钢板盒方孔，拆模后于孔内穿入型钢形成支撑牛腿。该方法避免了模板割洞，节约了投资，同时也加快了施工进度。但预留孔削弱了墩柱截面，修补后仍难以达到设计质量要求，且修补后的外观质量不尽如人意。

4、摩擦抱箍法

摩擦抱箍法施工工艺流程如下：设计抱箍型式（计算箍板宽度、紧固螺栓规格等）→按设计型式制作抱箍→安装钢抱箍→采用油顶进行抱箍承载力试验→安装托梁、铺设定型钢底模→绑扎盖梁钢筋→支立侧模板→浇筑盖梁混凝土、养护至拆模强度→拆除抱箍及托梁。

钢抱箍构造如图四。

二、各种盖梁施工技术的综合比较

几种盖梁施工技术性能及效益对比分析如表1。

表1几种盖梁施工综合比较

通过以上对比可以看出：在盖梁施工技术中，摩擦抱箍法施工技术综合优势比较强，不仅盖梁施工质量高、施工速度快、综合成本低，而且抱箍可预先定做，施工效率高，深受广大建设、设计、施工、监理以及质检部门的欢迎。

该项技术与其它盖梁施工技术相比，具有以下特点：

（1）与满堂支架相比，对墩柱的影响程度与支架法相当；一般情况下，其综合成本为支架法的30%～40%，且施工速度快，对桥下地基要求低。

（2）与预埋型钢牛腿技术相比，盖梁施工速度相当；但不需在墩柱模板上割孔，盖梁施工附加成本低。另外，盖梁施工后墩柱不需进行修补。

（3）与预留方孔内穿型钢技术相比，成本投入及施工速度相当；但不削弱墩柱截面，深受设计者赞同，且盖梁施工后不需修补墩柱，有助于提高墩柱的外观质量。

三、摩擦抱箍法盖梁施工技术在杭州湾大桥南岸接线工程中的应用

1、工程简介

杭州湾跨海大桥南岸接线工程北接杭州湾跨海大桥主桥，南至浙江省宁波市。第七合同段位于慈溪市掌起镇境内，共有大、中桥6座，均为20m先简支后连续空心板梁，桥面设计为六车道，三柱式墩、墩顶盖梁的结构型式，共有墩盖梁28片。墩柱直径为100cm，盖梁宽度为140cm，高度为140cm，长度最长为18.32m，砼数量为34.20ｍ3。

本标段北部为慈北平原，地势低平，河网密布，海拔高程在2.5～5.0之间。地貌形态为海积平原，淤泥质亚粘土，厚度变化较大，范围为5.4～20.2m，属高压缩性土。工程地质条件差。

针对本工程业主提出的创精品工程的质量要求及“必保钱江杯，争创国家奖”总体目标，施工中必须保证工程的外观质量。

因此，采用摩擦抱箍施工技术进行盖梁施工，按盖梁的实际荷载及墩柱型式进行抱箍设计，取得了施工速度快、质量好、节约经济成本的良好效果。

2、摩擦抱箍设计

根据盖梁的设计特点，并结合实际施工操作的需要，摩擦抱箍主要结构尺寸设计为如下：箍板厚度14㎜，箍板高度250㎜；螺栓规格M20高强螺栓，每侧设置5个；牛腿宽度200㎜，厚度为14㎜的钢板组焊；抱箍内径较墩柱外径大10㎜，即D内=1010㎜。抱箍结构型式及施工如图五。

3、荷载取值

（1）单个盖梁砼（含钢筋）重量：G1=34.2m3×25.7kN/m3=879kN

（2）模板重量：G2=256kN

（3）工字钢重量：G3=4×24.143㎏/m×18.5m=1786.6㎏＝18kN

（4）施工活载：G4=20kN

荷载分布型式如图六。

由计算分析得：R1=R3=380kN，R2=411.1kN，以R2值控制抱箍检算。

4、单箍承载力确定

为保证抱箍与墩柱砼间接触紧密不致产生局部受力，采用δ=5㎜橡胶垫填塞，并取三种介质的最小静摩擦系数μ=0.3（橡胶与生铁）。抱箍受力模式如图七。

沿面板切向取任意一个微段AB，其对应的圆心角为θ，箍圈在A、B两点切向拉力均为F1，其合力为F（方向指向加圆心O），即

其中F1为紧固螺栓的栓杆轴力或箍板的拉力，每个抱箍单侧设备5个M20螺栓（材质为45号钢，抗拉设计强度为600MPa），其值可根据扭力扳手的扭矩值求得；箍板宽度300㎜，厚度14㎜，（材质为A3，抗拉设计强度为170MPa）。则单箍承载力确定：f＝8μF1＝2.4F1。

5、螺栓及箍板验算

为确保安全可靠，需满足f＞R2，即

有2.4F1＞411.1kN,F1＞171.29kN。

单根紧固螺栓M20的抗拉力为：π×102×600MPa=188.4kN，则以此确定F1=5×188.4kN=942kN＞171.29kN，安全系数为5.5。

抱箍箍板的设计抗拉力为：300×14×180MPa=756kN，则F1=756kN＞171.29kN，安全系数为4.4。

通过以上验算可知，摩擦抱箍设计尺寸和型式满足受力要求，并有一定的安全储备。

四、结束语

实践证明，采用摩擦抱箍法进行盖梁施工具有明显的优越性：

1、适用范围广不论墩柱高、矮、粗、细，或是施工位置为平原、峡谷，均可采用。

2、质量有保证理论可靠，可根据不同的要求设计，并进行检验。

3、高效率可提前进行定制，其结构型式决定了可大大降低劳动强度。

4、高效益钢抱箍可多次重复使用，降低施工成本。

随着桥梁建设事业的高速发展，建设各方对工程质量和进度要求的提高，采用摩擦抱箍法工艺进行盖梁施工深受建设各方喜欢。