盖梁抱箍法施工工艺研究

陈瑞文

摘要：对于不便架设脚手架的水中桩位的盖梁，宜采取抱箍法进行施工。独柱盖梁的结构尺寸较小（即墩柱外的结构部位较小），施工期间的大部分荷载均由墩柱支撑。而墩柱以外的悬臂部分将由抱箍来承受，既以抱箍上高强螺栓的预紧力来平衡盖梁悬臂部分的自重。

关键字：抱箍 模板 荷载 预紧力

中图分类号： TU119文献标识码： A

（一）引言

在近几年中随着公路工程事业的发展，桥梁施工工艺的不断更新，抱箍法相对其他方法具有施工简单，适应性强，施工周期短等优点，经济效益可观，特别是在高墩施工或水中墩柱施工过程中更能显示出其优越性。

（二）工程概况

津晋互通式立交位于津港高速公路与津晋高速公路相交处，坐落于天津市津南区，为本项目第三标段，主线设计范围：ZK10+856.648~ ZK12+796.931，主线全长1940.283m。互通范围内共设匝道6条，总长4113.937m。本互通立交主线上跨津晋高速公路，为枢纽式立体交叉，为两条高速公路之间的交通转换而设。

八二加宽桥为津晋高速公路的加宽工程，包括左右两幅桥，盖梁共计42个。其中，加宽桥与大沽排污河斜交，其中左幅3#~9#墩位与右幅5#~14#处于河道之内。对于水中桩位的盖梁，由于不便支立脚手架，而打钢管桩搭设平台的费用又太高，所以综合考虑，决定采用抱箍法施工。

（三）抱箍法原理及力学计算

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，来克服临时设施及盖梁的重量。

抱箍法的关键是要确保抱箍与墩柱间有足够的摩擦力，以安全地传递荷载。下面就此问题进行讨论。

1. 抱箍的结构形式

抱箍的结构形式采用两个半圆形的钢板，通过连接板上的螺栓连接在一起，使钢板与墩身密贴，能够承受一定的重量而不变形，板的高度由连接板上的螺栓个数决定。

箍身的结构形式：抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴，这是个基本要求。由于墩柱截面不可能绝对圆，各墩柱的不圆度是不同的，即使同一墩柱的不同截面其不圆度也千差万别。因此，为适应各种不圆度的墩身，抱箍的箍身宜采用不设环向加劲的柔性箍身，即用不设加劲板的钢板作箍身。这样，在施加预拉力时，由于箍身是柔性的，容易与墩柱密贴。

连接板上螺栓的排列：抱箍上的连接螺栓，其预拉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来考虑，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，一般均将连接板上的螺栓在竖向上布置成两到三排。这样做在技术上是可行的，实践也证明是成功的。

2 . 抱箍使用的理论依据

2.1力学原理

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，来克服临时设施及盖梁的重量。抱箍法的关键是要确保抱箍与墩柱间有足够的摩擦力，以安全地传递荷载。下面以Z3#盖梁为例进行抱箍的受力计算：

理论依据:抱箍与墩柱间的最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数的乘积，即

f=μ×N

f——抱箍与墩柱间的最大静摩擦力；

N——抱箍与墩柱间的正压力；

μ——抱箍与墩柱间的静摩擦系数。

抱箍与墩柱间的正压力 N 是螺栓的预紧力产生的，因此，首先要计算每个螺栓的允许拉力。

[F]＝As×[G]

As ——螺栓的横截面积，As＝πd2/4

[G]——钢材允许应力。

[F]= [G]πd2/4=210N/mm2 *3.14*20mm2 /4=66kN

因此，单个螺栓的允许拉应力为：F1=66 kN

所有螺栓预紧力之和为：N=3*3*66*2=792 kN

抱箍与墩柱间的最大静摩擦力为：f=0.25*792=198 kN

盖梁自重：G=1.2*（2.5*4.032）+1.4*5*1.6*1.8=140 kN ≤f=198 kN

因此，用抱箍承受盖梁自重的方案是可行的。

2.2 抱箍焊缝计算：

焊缝受剪切引起的剪切应力

τ=G/Aw

G ——盖梁自重

Aw——竖向焊缝有效截面面积

τ=G/Aw=140 kN/0.7*0.8cm*60cm*2=2.083kN/cm2=20.83 N/mm2 ≤ffw=160N/mm2

焊缝可以承受来自盖梁的荷载。

3． 抱箍施工工艺

抱箍法施工工艺流程：

抱箍加工→抱箍拼装→抱箍吊装→安装盖梁模板→吊装钢筋笼→盖梁砼施工。

4． 抱箍法施工的注意事项

4.1 箍身应有适当强度和刚度，以传递拉力、摩擦力并支承上部结构重量，可采用厚度为10mm～20mm 的钢板。

4.2 由于抱箍连接板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24mm～30mm 的钢板为宜。

4.3 抱箍内直径宜比圆柱直径大1～2mm；抱箍与砼接触面处垫1cm 左右的橡胶板，以增大抱箍与砼之间的摩擦力及接触密实程度。

4.4 在使用抱箍法施工时，为了确保施工安全每排螺栓个数必须比理论计算个数多一个。抱箍连接螺栓，在重复使用过程中，必须检查螺栓是否滑丝、开裂现象，否则坚决不能使用。

4.5 由于抱箍连接板上螺栓按并排布置，外排螺栓施压时对箍身产生较大的偏心力矩，对箍身传力有不利影响，因此，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。

4.6 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。

4.7 抱箍试拼可在墩柱底进行，抱箍与砼接触处垫1cm 左右的橡胶板。抱箍拼装好后，连接处的螺栓必须分三次进行拧紧。第一次在抱箍拼装好后进行，第二次在抱箍拼装好后第三天进行，第三次在给抱箍加压后进行，压力的大小必须与抱箍理论承受的荷载一致，并在加压后检查抱箍是否有下沉现象。抱箍螺栓使用前必须检查是否有缺陷。

4.8 抱箍与墩柱间的正压力是由连接螺栓施加的，螺栓应首先进行预紧，然后再用经校验过的扭矩板手进行终拧。预紧及终拧顺序均为先内排后外排，以使各螺栓均匀受力并确保螺栓的拉力值。

4.9 浇筑盖梁混凝土时，由于抱箍受力后产生变形，螺栓的拉力值会发生变化。因此，在浇筑盖梁的全过程中应反复对螺栓进行复拧，即每浇筑一层混凝土均应对螺栓复拧一次。

5． 抱箍法优点

5.1 抱箍法是临时荷载及盖梁重量直接传给墩柱，对地基无任何要求；

5.2 抱箍的安装高度可随墩柱高度变化，不需要额外的调节底模高度的垫木或分配梁；

5.3 抱箍法适应性强，不论水中岸上、有无系梁，只要是圆形墩柱就可采用；

5.4 抱箍法节省人力物力是显而易见的，因此从经济上讲是最合算的；

5.5 抱箍法不会破坏墩柱外观，而且抱箍法施工时支架不存在非弹变形，不用进行预压；

5.6 施工简便，使用周转材料少，现场易于清理，材料不易丢失，便于现场管理，且能缩短工期，经济效益客观，特别是在高墩施工或水中墩柱施工过程中更能显示出其优越性。

（四）结论

通过盖梁的抱箍法施工的总结，可以看到抱箍法具有施工简单，适应性强，节省投资，施工周期短等优点。由于抱箍法的优点很多，而又能够避免其他施工方法的缺点，因此，抱箍法是水中桩位盖梁的最理想的施工方法。

参考文献：

1.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

2.邵旭东，桥梁工程. 人民交通出版社,2006

3.邵旭东，桥梁设计百问.人民交通出版社，2003