无支架抱箍法盖梁施工验算

梁耿炜

【摘要】结合揭惠高速A3标盖梁施工，对抱箍法施工中的钢抱箍承载力进行了验算。指出钢抱箍中高强螺栓以受拉为主，通过高强螺栓的预拉力对墩柱产生正压力，进而与墩柱产生摩擦力以平衡上部荷载，提出了正确的钢抱箍承载力计算方法并进行了抱箍试验。

【关键词】钢抱箍；高强度螺栓预拉力；抱箍试验

一、工程概况

由广州市市政集团承建的广东省揭（阳）至惠（来）高速公路第A3合同段，路线全长5.1km，属特大桥标段。本工程中双圆柱式桥墩盖梁采用抱箍法施工，即在已施工完成的墩柱上安装钢抱箍，作为后续盖梁施工作业的承重平台，如图1所示。桥墩立柱中心间距9.1m，盖梁长度11.2m，宽度1.7m，高度1.5m，设计C35混凝土28.56m3。

图1 两圆柱式盖梁抱箍法施工示意图

二、盖梁抱箍法施工结构设计

（一）钢抱箍的工作原理

安装钢抱箍时，通过拧紧螺栓，把预拉力P施加到高强螺栓上（此时两个半圆箍连接处空隙会缩小），则抱箍自身有了水平环向拉力T，这个环向拉力产生了对圆柱的表面正压力N，当上部荷载传递到抱箍上时，这个正压力在抱箍与墩柱之间产生摩阻力F，通过摩阻力来与外部竖向荷载平衡。

（二）抱箍法施工支架体系设计

将两半抱箍用接头处螺栓固定成型，置于墩柱下方地面上。抱箍按墩柱上标高准确就位后，紧固牛腿处螺栓，在抱箍下方加设止挡钢筋，止挡钢筋四角布置，直径25mm，插入立柱孔内20cm，外伸15cm，防止钢抱箍下滑。

钢抱箍上固定卸落砂箱，砂箱固定良好。卸落砂箱支撑贝雷架，每侧贝雷桁片一联，吊装后两联贝雷架通过 [10槽钢架连接牢固。贝雷架安装好后，在其上面每隔50cm铺设5m长[22槽钢，再铺盖梁底模。

（三）抱箍设计

抱箍结构：抱箍的直径略大于圆柱直径，以便安装橡胶垫，抱箍与混凝土接触面要平整，箍身应有适当的强度和刚度，以传递拉力、摩擦力并支撑上部结构重量，直径为130cm的墩柱采用12mm的钢板，抱箍高50cm。牛腿应有足够的强度承受压力，采用20mm的钢板。抱箍与混凝土的接触面处垫5mm厚的橡胶垫，以增大抱箍与混凝土之间的摩擦力及接触的密实度，并保护立柱表面混凝土。螺栓使用16根10.9级M24螺栓。

三、盖梁抱箍法施工承载力计算

（一）、计算参数

（1）、钢筋混凝土容重：26kN/m3

（2）、钢模板板重：0.647 kN/m2

（3）、横梁为[22槽钢，自重28.4 kg/m，每条长5m，共计25条横梁。纵梁为贝雷片，每片 270 kg，盖梁每侧5片，共计10片。

（4）、施工人员及设备荷载标准值：0.1kN/m2

（5）、倾倒混凝土产生荷载标准值：1.0kN/m2

（6）、荷载分项系数：恒载1.2，活载1.4，为偏于安全，计算时将所有荷载按恒载和活载进行叠加组合。

（二）、荷载计算

（1）盖梁砼自重：

（2）模板自重：

（3）横梁自重：

（4）贝雷梁自重：

（5）施工荷载与其它荷载：

（三）、抱箍计算

1、荷载计算

总荷载

每个盖梁按墩柱设两个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：

支座反力

每个抱箍承受的竖向荷载为525.5kN，该值即为抱箍体需产生的摩擦力。

2、抱箍受力计算

抱箍所受的摩擦力由钢抱箍对墩柱的正压力产生，而正压力又由钢抱箍M24的高强螺栓的预拉力产生，查《简明施工计算手册》可知，单个M24螺栓的允许抗拉承载力：

式中：P---高强螺栓的预拉力，取225kN；

则

则抱箍每侧8个高强螺栓产生的预拉力

关于水平环向拉力与抱箍对墩柱产生的正压力之间的关系，文献4指出了一个常见误区，即把高强螺栓的预拉力T当作钢抱箍对圆柱的正压力N。其计算出二者之间正确关系应为：

则

可提供的最大摩擦力

式中， ---钢抱箍与橡胶垫摩擦面抗滑系数，参照《桥梁施工工程师手册》，为安全起见，取0.2。

则可产生的最大摩擦力为：

即抱箍可提供的最大摩擦力大于实际竖向荷载，抱箍设计安全。其安全系数为：

四、抱箍试验

为了保证施工安全，检验抱箍的承载力是否能够满足盖梁施工荷载要求，在盖梁施工前要进行抱箍试验。

（一）液压油顶的选择与安装

抱箍设计高度50cm，由直径1.3m两个半圆通过16根M24高强螺栓连接而成，由抱箍计算过程可知单个抱箍承受的荷载为525.5kN。试验时加载量为盖梁施工中受力最大时抱箍的承载力的1.2倍，即为631kN。将两台液压千斤顶安装在两抱箍之间，固定牢固，保证千斤顶垂直度。

（二）承载力试验

检查确认抱箍螺栓扭紧和千斤顶安装牢固后，两台液压千斤顶同时慢慢加压开始抱箍承载力试验，加压时时刻注意千斤顶压力表读数，保证两台千斤顶压力基本一致，不得偏压。慢慢加载至316kN的压力，加载过程中观察抱箍与墩柱之间的相对滑动情况，以及抱箍的变形情况，若没有上述两种情况或者抱箍滑动和变形都很小，則抱箍承载力满足盖梁施工要求。反之，抱箍要重新设计，加大承载能力。保证盖梁施工所需承载力要求，确保施工安全。

结 语

本文通过对钢抱箍进行受力分析，完成了钢抱箍的承载力验算，为钢抱箍的使用提供了依据。并对抱箍进行了试验，确保其安全使用。考虑到抱箍的实际受力状态，本文对高强螺栓的承载力使用抗拉强度而非抗剪强度，如有不妥之处，请同行指正。

参考文献

[1]叶见曙.结构设计原理.人民交通出版社，2014

[2]江正荣，朱国梁.简明施工计算手册.中国建筑出版，2005

[3]杨文渊.桥梁施工工程师手册.人民交通出版社，2003

[4]董中亚等，钢抱箍结构的力学分析与计算，水运工程，2010