摘要：我国高速公路桥梁下部结构大部分采用柱式连接盖梁结构，此结构墩柱高度比较高、处于深沟、河滩时，在施工盖梁时，无法搭设脚手架，施工场地处理费用高，此种施工环境盖梁施工采用抱箍法模板支撑体系可克服以上条件的制约，快速完成盖梁施工。采用抱箍法施工盖梁，施工之前必须对支撑体系进行受力验算以确保施工安全和施工质量。
关键词：高速公路；柱式盖梁；抱箍法；受力验算
1工程概况
清云高速某合同段共有12座桥梁，桥梁下部结构全部采用柱式墩连接盖梁，因合同段地处山区，沟壑纵横，地势起伏不一，墩柱高度比较高，而且部分位于河流、鱼塘中，给盖梁施工带来不便，为加快施工进度，节约处理地基的时间和费用，本合同段拟采用抱箍法施工。现以洞头大桥左幅3#墩为例进行抱箍法的验算说明。
洞头大桥全桥共2联：3×25+2×25,上部结构采用预应力混凝土（后张）简支小箱梁，桥面连续，下部结构桥台采用轻型台，桥墩采用柱式墩。
2盖梁抱箍法支撑体系结构设计
抱箍直径1.6m,高50cm，壁厚12mm，螺杆布局为单侧双排，每排4根，螺杆采用M27高强螺栓，M27高强螺栓仅使用一次，再次使用需更换。主梁4根采用I45a型工字钢，次梁采用I18工字钢，次梁间距为80cm。盖梁混凝土为30.29m3。桥墩盖梁尺寸示意图如图1。
图1 桥墩盖梁示意图
3抱箍法支撑结构验算
方案验算时，桥墩与盖梁的荷载布置简化为简支，主梁与钢抱箍牛腿力学检算模型为简支。立柱基础支承为一般支承，对所有方向进行约束，不考虑任何变形与位移。立柱顶与横向主梁工字钢、主梁工字钢与横梁工字钢考虑刚性连接，所有荷载都通过横梁工字钢向下传递。混凝土及模板自重、施工荷载、振捣产生的冲击荷载采用均面荷载加载到横梁上。
3.1抱箍验算
3.1.1荷载大小
根据《路桥施工计算手册》规定知以下荷载大小为：
①施工人员、机具、材料荷载：q1=2.5KN/m2。
②倾倒混凝土冲击荷载及振捣混凝土时产生的荷载：q2=4.0KN/m2。
③盖梁钢筋混凝土自重荷载：q3=26KN/m3。
④模板、支架自重荷载：q4=0.75KN/m3。
3.1.2荷载计算
①施工人员、机具、材料荷载：
NQ1=p1A=2.5×12.0×1.7=51kN
②倾倒混凝土冲击荷载及振捣混凝土时产生的荷载：
NQ2=p2A=4.0×12.0×1.7=81.6kN
③盖梁钢筋混凝土自重荷载：
NG1=p3A=30.29×26=787.54kN
④模板、支架自重荷载：
NG2=p4A=0.75×12.0×1.7×1.5=23.0kN
⑤按《路桥施工计算手册》规定进行荷载组合有：
N=(NQ1+NQ2)×1.4+(NG1+NG2)×1.2
=(51+81.6)×1.4+(787.54+23)×1.2
=1160kN
3.1.3抱箍承载力验算
则每个抱箍承受的荷载为Q＝N/2=1160/2=580kN
3.1.3.1高强螺栓数量的计算
高强螺栓的容许承载力公式：抗剪连接（承受摩擦面向的剪力）[NL]=Pμn/K
式中P-高强螺栓的预拉力，M27为290kN；
μ-摩擦系数，取0.3；
n为传力摩擦面数目；
K-安全系数，采用1.7；
则[NL]=Pμn/K=290×0.3×1/1.7=51.17kN
螺栓数目m计算：m=N/[NL]=580/51.17=12个，本构件取14个。
3.1.3.2高强螺栓抗剪、抗拉应力验算
每条高强螺栓承受的抗剪力Nj=N/14=41.5kN＜[NL]=51.17kN，满足抗剪要求。
抱箍体对墩柱体的压力：
Ny=K*N/μ=1.2×580/0.3=2320kN
每条螺栓拉力：N1=Ny/14=165kN＜[S]=290kN,满足抗拉要求。
式中μ-抱箍钢板与橡胶垫之间的摩擦系数，取0.3；
K-荷载安全系数，取1.2；
[NL]-每个高强螺栓的容许承载力
[S]-高强螺栓的预拉力，M27高强螺栓为290kN
3.2 I45a工字钢主梁验算
45a工字钢的截面矩w=1430cm3, 惯性矩I=22200cm4, 弹性模量E=2.1×105N/mm2。
3.2.1荷载大小
根据《路桥施工计算手册》规定知以下荷载大小为：
①施工人员、机具、材料荷载：q1=2.5KN/m2。
②倾倒混凝土冲击荷载及振捣混凝土时产生的荷载：q2=4.0KN/m2。
③盖梁钢筋混凝土自重荷载：q3=26KN/m3。
④模板、支架自重荷载：q4=0.75KN/m3。
3.2.2荷载计算
①施工人员、机具、材料荷载：
NQ1=p1l=2.5×1.7=4.25kN/m
②倾倒混凝土冲击荷载及振捣混凝土时产生的荷载：
NQ2=p2l=4.0×1.7=6.8kN/m
③盖梁钢筋混凝土自重荷载：
NG1=p3l=26×1.5×1.7=66.3kN/m
④模板、支架自重荷载：
NG2=p4l=0.75×1.5×1.7=1.92 kN/m
⑤按规范进行荷载组合有：作用于一根主梁上的荷载
N=(NQ1+NQ2)×1.4/2/2+(NG1+NG2)×1.2/2/2
=(4.25+6.8)×1.4/2/2+(66.3+1.92)×1.2/2/2
=24.34kN/m（受力示意图如图2）。
3.2.3应力及挠度验算
计算支座反力
RA=RB=24.34×(7.8/2+2.1)=146.04kN
图2 受力示意图
计算剪力和弯矩
QA左=ql1=-24.34×2.1=-51.12kN
MA=1/2ql12=-24.34×2.1×2.1/2=-53.7 kN·m
QA右= RA+ QA左=146.04-51.12=94.92kN
Q0=-24.34(7.8/2+2.1)+146.04=0
M0= RA× l2/2-q×(l1+l2/2)2/2=146.04×7.8/2-24.34×(2.1+7.8/2)2/2
=131.44 kN·m
应力验算
σ=M/W=131.44×103/1430=91.92Mpa＜［σ］=140MPa
根据《重型设备吊装手册》得［σ］为140MPa。
挠度验算
f=ql24/384EI*(5-24*l12/L22)=24.34*7.84*10004/(384*2.1*105*22200*104)*(5-24*2.12/7.82)=16mm
f/L2=16/7800=1/487＜1/400
经验算，I45a工字钢作为主梁能满足施工要求。按要求设置预拱度。
3.3 I18工字钢次梁验算
18工字钢的截面矩w=185cm3, 惯性矩I=1660cm4, 弹性模量E=2.1×105N/mm2。
3.3.1荷载大小
根据《路桥施工计算手册》规定知以下荷载大小为：
①施工人员、机具、材料荷载：q1=2.5KN/m2。
②倾倒混凝土冲击荷载及振捣混凝土时产生的荷载：q2=4.0KN/m2。
③盖梁钢筋混凝土自重荷载：q3=26KN/m3。
④模板、支架自重荷载：q4=0.75KN/m3。
3.3.2荷载计算
①施工人员、机具、材料荷载：
NQ1=p1l=2.5×0.8=2.0kN/m
②倾倒混凝土冲击荷载及振捣混凝土时产生的荷载：
NQ2=p2l=4.0×0.8=3.2kN/m
③盖梁钢筋混凝土自重荷载：
NG1=p3l=26×1.5×0.8=31.2kN/m
④模板、支架自重荷载：
NG2=p4l=0.75×0.8×1.5=0.9 kN/m
⑤规范进行荷载组合有：作用于一根次梁上的荷载
N=(NQ1+NQ2)×1.4+(NG1+NG2)×1.2
=(2.0+3.2)×1.4+(31.2+0.9)×1.2
=45.8kN/m（受力示意图如图3）
3.3.3应力及挠度验算
M=ql2/8=45.8×1.72/8=16.55kN·m
应力验算：
=M/W=16.55×106/(185×103)=89.43N/mm2＜［σ］=140MPa
挠度验算：
f=5ql4/384×EI
＝5×45.8×17004/(384×2.1×105*1660*104)=1.43mm<1700/400=
4.25mm, 符合要求。
图3 受力示意图
4抱箍法施工方法
4.1施工工序
4.1.1在墩柱四周搭设简易支架，高度以不超过盖梁顶板为宜，并搭设人行爬梯，围好安全网。
4.1.2用水准仪在墩柱上作一水平标志，根据盖梁底板设计标高反算抱箍底沿位置并做标记。
4.1.3用吊车将抱箍底托安装在墩柱上，使底托顶面与抱箍底沿标记等高，再将抱箍安装就位，用带响扳手连接螺栓，施工时，可在扳手手柄上套一根Φ48长50cm的钢管，人踩钢管直到所需扭矩为止，再检查两抱箍接头处间隙小于或等于2cm即可。
4.1.4用吊车将连接好的纵梁放在抱箍上，在纵梁上摆放横梁，安装盖梁底膜，并检查标高，有必要时用钢板或木楔调整。
4.1.5进行荷载预压试验，且堆放形式尽量接近实际施工情况。24小时后，用水准仪复测底膜标高，若下沉过大，则应继续紧固连接螺栓，直到底膜下沉小于5mm。
4.1.6卸下预压重物，安装盖梁钢筋和侧模，在侧模四周按要求做好安全防护装置，浇筑混凝土并养护。
4.1.7混凝土强度达到要求后，拆除模板，拆模时，先拆侧模、端模，再拆底膜，最后拆下横梁、纵梁、抱箍，进入下一循环。
4.2施工注意事项
4.2.1在墩柱混凝土强度达到设计强度的75%以上后方可施工盖梁。
4.2.2在抱箍钢板内侧附一层3mm橡胶垫，可增强钢板与混凝土之间的摩擦系数，也起到保护墩柱的作用。
4.2.3抱箍体钢板、牛腿厚度应不小于设计值，螺栓孔应尽可能紧凑，在竖直方向上，每隔2-3排螺栓孔应在牛腿与钢板之前设置加劲肋。
4.2.4浇筑盖梁混凝土时，应有专人检查抱箍、螺栓有无松动情况，每浇筑一层混凝土均应复紧一次螺栓，确保施工安全。
5抱箍法施工效果
抱箍法施工无需硬化场地，节省大量支撑方木和钢构件，节省投资，施工周期短，施工简单，适应性强，是公路盖梁施工的首选支撑体系。
参考文献
[1]路桥施工计算手册.周水兴,何兆益,邹毅松等编.北京.人民交通出版社.2001.5.
[2]结构力学.李廉锟.北京.高等教育出版社.1996.
作者简介
侯献亚，（1984-），男，工程师，主要研究方向铁路、桥梁、公路施工技术。
论文作者:侯献亚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/1
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