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盖梁支架施工的几种方法

杨英华 谢建花
中交一公局厦门工程有限公司

摘要：本文就桥梁的盖梁支架施工中常见的几种施工工艺予以归纳简述，希望这几种方法在今后的施工中对施工单位在施工中对工程进度、成本、质量能有所帮助。
关键词：盖梁 支架

0. 前言
由于桥梁工程本身的特点、施工地形条件限制和企业现有资源设备的选择，桥梁盖梁施工时的支架有很多种方法，比较常见的有预埋型钢法、扁担悬挑法、支架法和抱箍法等几种施工方法，现就桥梁的盖梁施工中常见的几种支架施工工艺予以归纳简述，希望这几种方法在今后的施工中对施工单位在施工中对工程进度、成本、质量能有所帮助。
1. 横穿法

在墩柱内预先埋设预留孔，在孔中穿入型钢或圆钢棒并锁定型钢或圆钢棒，由型钢或圆钢棒支撑支架、模板及整个盖梁的重量。如图1、2所示。

图1 横穿型钢法立面示意

图2 横穿圆钢绑法立面示意

优点：①支架、模板及整个盖梁的重量通过横穿件传至墩柱，由墩柱承受，传力途径简单明确，不存在支架下沉的问题；②适合高桥墩盖梁的施工；③对方木需要量很小。
缺点：在墩柱内埋设留预孔，在施工浇注墩身砼时对砼振捣人员的操作带来很大的不便，造成了一定的施工难度，且该方法容易影响墩柱的外观质量，其处理不但费工费时而且处理时混凝土外观质量很难令人满意；再次，该施工体系在一定程度上对墩身结构完整性造成了不同程度上的破坏，因此，一般情况下监理、设计部门及业主不太认同该施工方法。
2. 预埋法
在墩柱中预埋钢板，拆模后在预埋钢板上焊接钢支撑，由它来承受支架、模板及整个盖梁的重量。如图3 所示。

图3 预埋型钢立面、剖面示意
优点：①与前一种体系一样，支架、模板及整个盖梁的重量通过钢支撑及预埋钢板传至墩柱， 由墩柱承受，传力途径简单明确，不存在支架下沉的问题而且也不用破坏钢模；②适合高桥墩盖梁的施工；③对方木需要量很小。
缺点：①预埋钢板要消耗大量钢材，预埋件不能重复利用，很不经济；②钢支撑的焊接工作量很大大，且对对焊接质量的要求也比较高，而且盖梁施工完后要对墩柱外观进行处理，不但费工费时而且较难保证质量。
3. 钢筋悬挑法
钢筋悬挑法与预埋法有点类似，只不过采用φ32以上的钢筋从墩柱顶悬吊，然后在墩侧加工成两个吊环。工字钢从两个墩柱的吊环穿过，形成盖梁支架的横梁。如图4所示。
图4 粗钢筋悬挑法立面、剖面示意图

优点：①与前一种体系一样，支架、模板及整个盖梁的重量通过钢支撑及预埋钢板传至墩柱， 由墩柱承受，传力途径简单明确，不存在支架下沉的问题而且也不用破坏钢模；②适合高桥墩盖梁的施工；③对方木需要量很小；④加工简单，施工方便。
缺点：①粗钢筋不能重复利用，很不经济；②必须对前后侧工字钢进行横向稳定联系。③对盖梁底模的标高调整比其它方法稍微费点事；④由于钢筋的结构受力受限制，不适合高大盖梁。
4. 支架法
采用支架法施工，这是目前用得较多的一种方法。支架可用万能杆件也可采用钢管支架搭设。
盖梁施工的所有临时设施重量及盖梁重量均由支架承受，直接传到地面。如图5 所示。

图5 支架法立面、剖面示意图

优点：①支架的形式及高低可根据墩周围的地形和墩柱的高度等随机变化，方法灵活；②不用在墩柱上设置预埋件，不会对墩柱外观造成影响。
缺点：①支架法施工对地基的承载力要求比较高，一般均要求对地基进行压实，对软土地基还需要浇筑砼地坪。因此，对地基的处理要花费较多人力物力。如果对地基的处理稍有不慎，即可造成支架整体下沉，严重影响盖梁的施工质量；②墩柱较高时，必须对支架进行预压以消除非弹性变形，这需要消耗大量人力物力；③由于墩柱高度的变化而调整底模高度；对于钢管支架，从经济上讲都是不合算的，而且还要大量不必要的人力；④墩柱较高时，支架庞大，需要巨额投入而且安装支架费时耗力；⑥支架法施工对木材需要量较大，因此消耗能源较大；⑤水中施工无系梁桥墩时，支架法很难施工；⑦预压需要的时间较长，因此对工期要求紧的桥梁施工不易采用。
5. 抱箍法
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。如图6、7所示。

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。
5.1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排。这样做在技术上是可行的，实践也证明是成功的。因此，抱箍采用如图7所示的结构形式。
5.2抱箍使用的理论依据
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
式中: 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与螺栓的预紧力产生的，根据抱箍的结构形式，修正每排螺栓个数为n，则螺栓总数为4 n，若每个螺栓预紧力为F1，则抱箍与墩柱间的总正压力为N＝4×n×F1。
在实际施工中采用45号钢的M30大直径螺栓或M27高强度螺栓。但采用M27高强度螺栓有两个缺点：一是高强度螺栓经过一次加力松弛循环后一般不能再用，这与抱箍需多次重复使用的要求不相符；再次安装抱箍时需更换新螺栓，加大了投入；二是市场上没有M27高强度螺栓，必须到专门的厂家购买，不能满足随时更换的要求。因此，一般均采用材质45号钢的M30大直径螺栓。每个螺栓的允许拉力为[F]＝As×[G]
式中：As——螺栓的横截面积，As＝πd2/4
[G]——钢材允许应力。对于 45号钢，[G]＝2000kg/cm2。
于是，[F]＝[G]πd2/4＝2.0×3.14×32/4=14.13 t；取F1＝14 t
钢材与砼间的摩擦系数为 0.3～0.4，取 f＝0.3，于是抱箍与墩柱间的最大静摩擦力为 f＝μ×N＝μ×4×n×F1＝0.3×4×n×14=16.8n
若临时设施及盖梁重量为G，则每个抱箍承受的荷载为Q＝G／2。
取安全系数为λ＝2，则有Q＝G／λ即 G／2＝16.8n/2；n=0.06×G
故可取n为整数。
可见，抱箍法从理论上是完全可行的。
5.3 抱箍施工工艺
抱箍法施工工艺流：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。
5.4抱箍法施工的注意事项
（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。
（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。
（3）抱箍内直径宜比圆柱直径大1～2cm；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）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。
（5）由于抱箍连接板上螺栓按双排布置，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。
（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。
（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。
（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带响板手进行终拧。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。
（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。
抱箍法优点：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；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；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；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；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。
缺点：不适合非圆形墩柱的使用。
6. 总结
通过盖梁的几种施工方法的总结，可以看到抱箍法相对其他方法具有施工简单，适应性强，节省投资，施工周期短等优点。由于其他支撑体系的优点抱箍法都有，而其它支撑体系的缺点抱箍法几乎都能够避免。因此，抱箍法相对其他几种施工方法具有优势。

作者简介：杨英华，女，1979年10月生，大学专科，助理工程师
谢建花，女，1979年1月生，大学本科，工程师。