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福州蓋梁施工的幾種支撐體系！

信息來源：www.bshsq.cn | 發(fā)布時間：2021年03月02日

　　　近年，公路橋梁中有不少橋梁的下部結(jié)構(gòu)采用簡單的剛架結(jié)構(gòu)，即橋梁的下部基礎(chǔ)為兩根或多根樁基礎(chǔ)，墩身為兩根圓柱墩，樁間系梁聯(lián)結(jié)（或不設(shè)系梁），墩頂蓋梁聯(lián)結(jié)。例如，已經(jīng)建成的京福高速公路大黃山特大橋、邵店鎮(zhèn)沭河大橋，以及正在興建中的京杭運(yùn)河特大橋、高水河特大橋、潤揚(yáng)大橋南北引橋等，均是采用這種結(jié)構(gòu)。在這些橋梁的蓋梁施工中，采用了支架法、橫穿型鋼法、預(yù)埋鋼板法、抱箍法等等施工方法，有成功經(jīng)驗也有失敗的教訓(xùn)。下面就這些施工方法的優(yōu)缺點從施工質(zhì)量、工期和費用影響等方面進(jìn)行一些簡單的探討。
　　　

　　　1、橫穿型鋼法
　　　
　　　在墩柱內(nèi)預(yù)先埋設(shè)預(yù)留孔，在孔中穿入型鋼并鎖定型鋼，由型鋼支撐支架、模板及整個蓋梁的重量。
　　　
　　　這種體系的優(yōu)點是，支架、模板及整個蓋梁的重量通過型鋼傳至墩柱，由墩柱承受，傳力途徑簡單明確，不存在支架下沉的問題。但這種體系的缺點也是明顯的，在墩柱內(nèi)埋設(shè)留預(yù)孔，影響墩柱的外觀質(zhì)量，其處理不但費工費時而且還很難領(lǐng)人滿意；再次，這種體系一般不易取得監(jiān)理、設(shè)計部門及業(yè)主的認(rèn)同。因此，這種體系現(xiàn)已較少采用。
　　　
　　　2、預(yù)埋鋼板法
　　　
　　　在墩柱中預(yù)埋鋼板，拆模后在預(yù)埋鋼板上焊接鋼支撐，由它來承受支架、模板及整個蓋梁的重量。
　　　
　　　這種體系的優(yōu)點與前一種體系一樣，支架、模板及整個蓋梁的重量通過鋼支撐及預(yù)埋鋼板傳至墩柱，由墩柱承受，傳力途徑簡單明確，不存在支架下沉的問題而且也不用破壞鋼模。這種體系的缺點是，一，預(yù)埋鋼板要消耗大量鋼材，很不經(jīng)濟(jì)；二，鋼支撐的焊接工作是相當(dāng)大，對焊接質(zhì)量的要求也比較高，而且蓋梁施工完后要對墩柱外觀進(jìn)行處理，不但費工費時而且還較難保障質(zhì)量。故這種體系只在迫不得已的情況下采用。
　　　
　　　3、支架法
　　　
　　　采用支架法施工，這是目前用得較多的一種方法。支架可用桿件也可采用鋼管支架搭設(shè)。蓋梁施工的所有臨時設(shè)施重量及蓋梁重量均由支架承受，直接傳到地面。這種方法的優(yōu)點是，一，支架的形式及高低可根據(jù)墩周圍的地形和墩柱的高度等隨機(jī)變化，方法靈活；二，不用在墩柱上設(shè)置預(yù)埋件，不會對墩柱外觀造成影響。但這種方法也有不少缺點，一，支架法施工對地基的承載力要求比較高　，一般均要求對地基進(jìn)行壓實，對軟土地基還需要澆筑砼地坪。因此，對地基的處理要花費較多人力物力。如果對地基的處理稍有不慎，即可造成支架整體下沉，嚴(yán)重影響蓋梁的施工質(zhì)量。二，墩柱較高時，必須對支架進(jìn)行預(yù)壓以消除非彈性變形，這需要消耗大量人力物力。三，由于墩柱高度的變化而調(diào)整底模高度；對于鋼管支架，從經(jīng)濟(jì)上講都是不合算的，而且還要大量不必要的人力。四，墩柱較高時，支架龐大，需要巨額投入而且安裝支架費時耗力。五，水中施工無系梁橋墩時，支架法很難用得上。由此可知，支架法施工雖然方便靈活，但該法有其自身固有的缺點，在施工時尤需注意支架的穩(wěn)定性、非彈性變形及地基沉降等方面的問題。
　　　
　　　4、抱箍法
　　　
　　　其力學(xué)原理：是利用在墩柱上的適當(dāng)部位安裝抱箍并使之與墩柱夾緊產(chǎn)生的較大靜摩擦力，來克服臨時設(shè)施及蓋梁的重量。
　　　
　　　抱箍法的關(guān)鍵是要確保抱箍與墩柱間有足夠的摩擦力，以安全地傳遞荷載。下面就此問題進(jìn)行討論。
　　　
　　　4．1　抱箍的結(jié)構(gòu)形式
　　　
　　　抱箍的結(jié)構(gòu)形式涉及箍身的結(jié)構(gòu)形式和連接板上螺栓的排列。
　　　
　　　4．1．1　箍身的結(jié)構(gòu)形式
　　　
　　　抱箍安裝在墩柱上時必須與墩柱密貼，這是個基本要求。由于墩柱截面不可能圓，各墩柱的不圓度是不同的，即使同一墩柱的不同截面其不圓度也千差萬別。因此，為適應(yīng)各種不圓度的墩身，抱箍的箍身宜采用不設(shè)環(huán)向加勁的柔性箍身，即用不設(shè)加勁板的鋼板作箍身。這樣，在施加預(yù)拉力時，由于箍身是柔性的，容易與墩柱密貼。
　　　
　　　4．1．2　連接板上螺栓的排列
　　　
　　　抱箍上的連接螺栓，其預(yù)拉力必須能夠保障抱箍與墩柱間的摩擦力能靠譜地傳遞荷載。因此，要有足夠數(shù)量的螺栓來保障預(yù)拉力。如果單從連接板和箍身的受力來考慮，連接板上的螺栓在豎向上較好布置成一排。但這樣一來，箍身高度勢必較大。尤其是蓋梁荷載很大時，需要的螺栓較多，抱箍的高度將很大，將加大抱箍的投入，且過高的抱箍也會給施工帶來不便。因此，只要采用厚度足夠的連接板并為其設(shè)置必要的加勁板，一般均將連接板上的螺栓在豎向上布置成兩排。這樣做在技術(shù)上是可行的，實踐也證明是成功的。因此，抱箍采用如圖4所示的結(jié)構(gòu)形式。
　　　
　　　4．2　連接螺栓數(shù)量的計算
　　　
　　　抱箍與墩柱間的較大靜摩擦力等于正壓力與摩擦系數(shù)的乘積，即F=f×N
　　　
　　　式中　F－抱箍與墩柱間的較大靜摩擦力；
　　　
　　　N－抱箍與墩柱間的正壓力；
　　　
　　　f－抱箍與墩柱間的靜摩擦系數(shù)。
　　　
　　　而正壓力N與螺栓的預(yù)緊力是對平衡力，根據(jù)抱箍的結(jié)構(gòu)形式，假定每排螺栓個數(shù)為n，則螺栓總數(shù)為4 n，若每個螺栓預(yù)緊力為F1，則抱箍與墩柱間的總正壓力為N＝4×n×F1。
　　　
　　　對于抱箍這樣的結(jié)構(gòu)，為減少螺栓個數(shù)，可采用材質(zhì)為45號鋼，直徑30mm的大直徑螺栓或M27高強(qiáng)度螺栓。但采用M27高強(qiáng)度螺栓有兩個缺點：一是高強(qiáng)度螺栓經(jīng)過一次加力松弛循環(huán)后一般不能再用，這與抱箍需多次重復(fù)使用的要求不相符；再次安裝抱箍時需更換新螺栓，加大了投入；二是市場上沒有M27高強(qiáng)度螺栓，必須到專門的廠家購買，不能滿足隨時更換的要求。因此，一般均采用材質(zhì)45號鋼的M30大直徑螺栓。每個螺栓的允許拉力為[F]＝As×[σ]
　　　
　　　式中As　—螺栓的橫截面積，As＝πd2/4
　　　
　　　[σ]—鋼材允許應(yīng)力。對于45號鋼，[σ]＝2000kg/cm2。
　　　
　　　于是，[F]＝[σ]πd2/4＝2.0×3.14×32/4=14.13 t；取F1＝14 t
　　　
　　　鋼材與混凝土間的摩擦系數(shù)為0.3～0.4，取f＝0.3
　　　
　　　抱箍與墩柱間的較大靜摩擦力為F＝f×N＝f×4×n×F1＝0.3×4×n×14=16.8n
　　　
　　　若臨時設(shè)施及蓋梁重量為G，則每個抱箍承受的荷載為Q＝G／2。
　　　
　　　取安全系數(shù)為λ＝2，則有Q＝F／λ即G／2＝16.8n/2；n=0.06×G
　　　
　　　故可取n為整數(shù)。
　　　
　　　可見，抱箍法從理論上是完全可行的。
　　　
　　　4．3　抱箍法施工的注意事項
　　　
　　　4．3．1　抱箍結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意的問題
　　　
　　?。?）箍身應(yīng)有適當(dāng)強(qiáng)度和剛度，以傳遞拉力、摩擦力并支承上部結(jié)構(gòu)重量，可采用厚度為10mm～20mm的鋼板。
　　　
　　?。?）由于抱箍連接板是直接承受螺栓拉力的構(gòu)件，要有足夠的強(qiáng)度和剛度，根據(jù)理論計算及實踐經(jīng)驗，以采用厚度為24mm～30mm的鋼板為宜。
　　　
　　?。?）由于抱箍連接板上螺栓按雙排布置，外排螺栓施壓時對箍身產(chǎn)生較大的偏心力矩，對箍身傳力有不利影響，因此，螺栓布置應(yīng)盡可能緊湊，以剛好能滿足施工及傳力要求為宜。
　　　
　　?。?）為加強(qiáng)抱箍連接板的剛度并靠譜地傳遞螺栓拉力，在豎直方向上，每隔2～3排螺栓應(yīng)給連接板設(shè)置一加勁板。
　　　
　　　4．3．2　施工中應(yīng)注意的問題
　　　
　　　（1）抱箍與墩柱間的正壓力是由連接螺栓施加的，螺栓應(yīng)首先，進(jìn)行預(yù)緊，然后再用經(jīng)校驗過的帶響板手進(jìn)行終擰。預(yù)緊及終擰順序均為先內(nèi)排后外排，以使各螺栓均勻受力并確保螺栓的拉力值。
　　　
　　?。?）澆筑蓋梁混凝土?xí)r，由于抱箍受力后產(chǎn)生變形，螺栓的拉力值會發(fā)生變化。因此，在澆筑蓋梁的全過程中應(yīng)反復(fù)對螺栓進(jìn)行復(fù)擰，即每澆筑一層混凝土均應(yīng)對螺栓復(fù)擰一次。
　　　
　　　綜上所述，只要采取適當(dāng)措施，抱箍法是完全可行的。抱箍法有很多優(yōu)點，一，抱箍法是臨時荷載及蓋梁重量直接傳給墩柱，對地基無任何要求；二，抱箍的安裝高度可隨墩柱高度變化，不需要額外的調(diào)節(jié)底模高度的墊木或分配梁；三，抱箍法適應(yīng)性強(qiáng)，不論水中岸上、有無系梁，只要是圓形墩柱就可采用；四，抱箍法節(jié)省人力物力是顯而易見的，因此從經(jīng)濟(jì)上講是較合算的；五，抱箍法不會破壞墩柱外觀，而且抱箍法施工時支架不存在非彈變形，不用進(jìn)行預(yù)壓。
　　　
　　　5、工程應(yīng)用
　　　
　　　正在修建揚(yáng)州西北繞城高速公路京杭運(yùn)河特大橋西岸引橋墩柱直徑1.4m，中心距7.2m；蓋梁長12.0m，寬1.7m，高1.6m，混凝土量31.2m3，墩柱平均高8.0m；跨度30m，較大縱坡2％。引橋共48個墩柱，24個蓋梁。蓋梁施工共采用4套底模2套側(cè)模，共需4套支撐設(shè)備。較初擬定的方案為支架法。支架為滿堂支架，平均每個支架高8m，長14.4m，支架寬4.8m，經(jīng)計算得知，如用桿件，每套支架需桿件約13T，橫向分配梁需方木約2 m3，縱向分配梁需方木為2.1m3；支架基|考試大|底硬化砼共需約40 m3，此外，每拼裝一個支架至少 4d，且支架法需要進(jìn)行預(yù)壓，至于消耗的人工就更不用說了。后改為抱箍法，考慮模板、支架及臨時荷載，施工時每套抱箍的總負(fù)荷G約為100t，于是n=Num(0.03×G+1)= Num(0.03×100+1)= Num(4)=4。實用中每排螺栓個數(shù)為4，抱箍總高度500mm。每套支撐設(shè)備包括兩根工字鋼和兩個抱箍，其中工字鋼重2.4t，兩個抱箍重0.8t，一套支撐設(shè)備共重3.2t；縱向分配梁與支架法相同：4個工人1d即可安裝1個支架；節(jié)省了大量投資，縮短了施工周期。兩種施工方法材料及工期對比見表1。
　　　
　　　表1　　　兩種施工方法材料及工期對比
　　　
　　　對比內(nèi)容　施工方法
　　　
　　　支架法　 “抱箍”法
　　　
　　　一個蓋梁施工周期　　　　 12 d 9 d
　　　
　　　全部蓋梁支撐桿件(租賃)　　 52 t 0
　　　
　　　設(shè)備所有鋼材(其中工字鋼租賃)　 12.8t
　　　
　　　基礎(chǔ)硬化砼 40 m3 0
　　　
　　　分配梁方木 16.4m3 8.4 m3
　　　
　　　蓋梁支撐設(shè)備投入的資金 4.1萬元 2.7萬元
　　　
　　　6、總結(jié)
　　　
　　　通過上面的分析可知，抱箍法具有施工簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，節(jié)省投資，施工周期短等優(yōu)點。由于其他支撐體系的優(yōu)點抱箍法都有，而其它支撐體系的缺點抱箍法幾乎都沒有。因此，抱箍法是值得大力推廣的蓋梁施工支撐體系。

上一條：寧德蓋梁施工有哪幾種方法有什么優(yōu)點和缺點？

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