鋼抱箍+工字鋼梁在蓋梁施工中的應(yīng)用

1、鋼抱箍+工字鋼梁在蓋梁施工中的應(yīng)用摘要：鋼抱箍+工字鋼梁是圓柱形門(mén)式墩蓋梁施工過(guò)程中的一種簡(jiǎn)單實(shí)用的臨時(shí)支撐體系。鋼抱箍的使用，相對(duì)于其他可行的施工方法，既節(jié)省了人工及材料，又不需要破壞墩柱的整體性及外觀質(zhì)量；工字鋼作為一種常見(jiàn)的型鋼，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)特性，抗彎性能良好，常在工程施工過(guò)程中作為短跨度臨時(shí)支撐梁使用。鋼抱箍與工字鋼的結(jié)合，使蓋梁施工更為簡(jiǎn)易可操作，省時(shí)、省料、省工。本文根據(jù)工程實(shí)例對(duì)鋼抱箍+工字鋼梁支撐體系作了簡(jiǎn)單的受力計(jì)算，并闡述其工作原理及施工工藝。關(guān)鍵詞：蓋梁; 抱箍; 工字鋼; 臨時(shí)支撐一、引言蓋梁作為一種懸空鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工時(shí)需相應(yīng)的臨時(shí)支撐體系，適用的方案：滿堂支架法、

2、鋼樁支撐法、預(yù)埋牛腿法、預(yù)留孔鋼棒法、抱箍法等。施工方案的選取決定了整個(gè)施工過(guò)程的人、材、機(jī)消耗及并最終影響工程質(zhì)量，其中抱箍法因?yàn)槠湎鄬?duì)于其他方案的明顯優(yōu)勢(shì)，已在圓柱形墩蓋梁中得到廣泛的應(yīng)用。二、各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)滿堂支架法是可用于任何懸空混凝土結(jié)構(gòu)施工的最普遍的方法，如現(xiàn)澆梁、板、蓋梁等；優(yōu)點(diǎn)在于任何結(jié)構(gòu)均適用，且不需要大型設(shè)備，穩(wěn)定、安全；但缺點(diǎn)在于耗費(fèi)的人工量大、支架消耗量大、占地面積大、耗時(shí)較長(zhǎng)，且在處于地面不平整、墩高較大等情況時(shí)適用性受限。鋼樁支撐法是以螺旋鋼管樁作為支撐柱，立在承臺(tái)或符合承載力要求的基礎(chǔ)上，上搭設(shè)工字鋼或貝雷梁作為主承重梁形成的支撐體系，優(yōu)點(diǎn)在于占地小，相對(duì)滿堂支

3、架搭設(shè)速度較快，用材較少；但缺點(diǎn)在于墩身高度變化較大時(shí)鋼管樁高度調(diào)整不便且搭設(shè)完全依靠吊裝機(jī)械。預(yù)埋牛腿法是在墩柱澆筑時(shí)于預(yù)定位置預(yù)埋鋼板，后在預(yù)埋鋼板上焊接托架作為臨時(shí)主梁支撐的施工方法，具有省時(shí)省工省材料操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；但缺點(diǎn)在于破壞了墩身的外觀，且預(yù)埋鋼板無(wú)法取出。預(yù)留孔鋼棒法是在澆筑墩柱時(shí)預(yù)留孔道，施工蓋梁時(shí)將符合受力要求的鋼棒穿過(guò)預(yù)留孔，臨時(shí)支撐主梁架設(shè)于鋼棒兩頭形成的支撐體系；擁有預(yù)埋牛腿法的所有優(yōu)點(diǎn)，且鋼棒能循環(huán)使用；缺點(diǎn)在于不僅破壞了墩身的外觀，且對(duì)墩身結(jié)構(gòu)的整體性有一定的損害。綜合以上方法優(yōu)缺點(diǎn)，抱箍法得以提出，此方法是在墩柱上安裝鋼抱箍，在抱箍上架設(shè)工字鋼作為承重主梁，整個(gè)

4、支撐體系所受的豎向力通過(guò)墩柱與抱箍摩擦力傳導(dǎo)至墩柱；抱箍法擁有牛腿法預(yù)留孔法的省時(shí)、省材、省工、適用性強(qiáng)、占用場(chǎng)地少等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也能保證不破壞墩柱的結(jié)構(gòu)及外觀質(zhì)量。現(xiàn)鋼抱箍+工字鋼梁法已廣泛應(yīng)用于圓柱形門(mén)式墩蓋梁的施工中，下面對(duì)鋼抱箍+工字鋼法計(jì)算應(yīng)用及施工工藝作簡(jiǎn)單的敘述。三、工程實(shí)例及計(jì)算某高速公路特大橋引橋部分下部結(jié)構(gòu)采用圓柱形門(mén)式墩，最大蓋梁長(zhǎng)11.45m，寬2m，高1.7m，圓柱墩直徑D=1.6m，蓋梁混凝土方量為37.7m3。擬采用鋼抱箍+工字鋼法施工蓋梁，施工方案示意圖如下： 圖1 蓋梁施工方案示意圖1工字鋼主梁設(shè)置及計(jì)算擬采用兩道主承重梁均擬采用12米長(zhǎng)的單根I45b工字鋼；I

5、16工字鋼作為橫擔(dān)分配梁，長(zhǎng)4m，間距40cm；主梁受力驗(yàn)算如下：鋼筋砼重力密度26KN/m3,，砼體積為37.7m3，則砼總重力為980.2KN，蓋梁長(zhǎng)11.45m，均布荷載;2根I45b工字鋼，自重均布荷載I16工字鋼分配梁，考慮均布荷載模板重量為9t，則均布荷載施工人員及設(shè)備荷載澆筑及振搗混凝土靜荷載安全系數(shù)取1.2，動(dòng)荷載安全系數(shù)1.4；則總均布荷載為：則單根工字鋼按照均布荷載建模計(jì)算。建立受力模型為：如圖2所示圖2 工字鋼受力模型圖剪力V如下圖3所示，由圖可知：Vmax=227.92 KN圖3工字鋼剪力圖彎矩M如下圖4所示，由圖可知：Mmax=245.23 KN·m圖4 工

6、字鋼彎矩圖查路橋施工計(jì)算手冊(cè)知:I45b工字鋼Wx=1500cm3, Sx=887.1cm3，Ix=17.4cm，Ix/Sx=38cm，d=13.5mm，I=33760cm4，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范I45b工字鋼取215mpa，取125mpa，E取210Gpa ， f 取，則：最大抗彎應(yīng)力值：抗彎強(qiáng)度滿足要求。最大剪應(yīng)力值：抗剪強(qiáng)度滿足要求。最大撓度：撓度滿足要求。故使用兩根I45b工字鋼分設(shè)于墩柱兩側(cè)做受力主梁是安全的。2抱箍的應(yīng)用及計(jì)算鋼抱箍，就是兩塊鋼板彎制成與墩柱直徑相匹配的半弧形，在鋼板兩端焊接連接板和牛腿，用螺栓通過(guò)連接板將兩塊半弧形鋼板連接后卡與墩柱上，支承梁架設(shè)于鋼抱箍外伸牛腿上，

7、通過(guò)鋼板與墩柱間的摩擦力來(lái)承受上部荷載。圖5 抱箍示意圖鋼抱箍箍身采用10mm鋼板，內(nèi)徑比墩柱直徑大1-2cm，以30mm鋼板作連接板，連接板與箍身夾角處使用多道10mm鋼板加肋，以加強(qiáng)連接板和箍身的連接強(qiáng)度，并可以連接板和加肋鋼板形成的整體作為外伸牛腿搭設(shè)支承梁。鋼抱箍與墩柱間的最大靜摩擦力，其中s為鋼抱箍與墩柱間的靜摩擦系數(shù)，約為0.3-0.4，取0.3；N為鋼抱箍與墩柱間的垂直力，垂直力來(lái)自于螺栓的預(yù)緊力，螺栓的類別及個(gè)數(shù)決定了垂直力的大小。設(shè)一個(gè)墩柱上抱箍使用的螺栓總數(shù)為n，每個(gè)螺栓的預(yù)緊力為F，則鋼抱箍與該墩柱的正壓力。在以上工程實(shí)例中，擬采用4.8級(jí)M30螺栓，查螺栓容許拉力表得單

8、個(gè)螺栓容許拉力為F=101.7KN。 上部總荷載則單個(gè)抱箍承受的上部荷載為：最大靜摩擦力fs應(yīng)大于抱箍承受的上部荷載G，既，則：，計(jì)算結(jié)果向上取整為：n>25;則取n=28，連接板上布置為每側(cè)3列，共6列，梅花形布置（見(jiàn)抱箍示意圖）。以螺栓間距為10cm，則抱箍尺寸可取為，高50cm，連接板外伸長(zhǎng)度40cm。四、鋼抱箍+工字鋼梁施工蓋梁的施工工藝及注意事項(xiàng)。施工工序：抱箍試拼及預(yù)壓抱箍吊裝安放砂箱工字鋼主梁及分配梁安裝模板拼裝、鋼筋加工及安裝澆筑混凝土拆除側(cè)?；炷恋葟?qiáng)利用砂箱拆除底模拆除工字鋼及抱箍。1抱箍試拼及預(yù)壓承載力試驗(yàn)在第一次蓋梁施工之前，需進(jìn)行抱箍的試拼及對(duì)整個(gè)抱箍+工字鋼支

9、撐體系作預(yù)壓承載力試驗(yàn)。抱箍試拼工作可以在墩底部進(jìn)行，抱箍與混凝土接觸面需墊橡膠墊或者土工布；相鄰連接螺栓穿孔方向需按相反方向交錯(cuò)布置，連接螺栓檢查確認(rèn)無(wú)缺陷后，安裝并對(duì)稱擰緊螺栓至設(shè)計(jì)值，擰緊螺栓時(shí)必須使用扭力扳手，以確定螺栓擰緊至設(shè)計(jì)預(yù)緊力；安裝完畢并合格后，在抱箍安裝位置的下方作明顯標(biāo)志，以便在預(yù)壓時(shí)觀測(cè)下沉情況。抱箍安裝合格后，按標(biāo)準(zhǔn)的施工方案安裝工字鋼主梁及分配梁，并安裝蓋梁底模。安裝完畢后，將蓋梁底模跨中標(biāo)高平行標(biāo)記于墩柱上，以便于預(yù)壓時(shí)觀測(cè)工字鋼主梁撓度。在施工現(xiàn)場(chǎng)可使用預(yù)制預(yù)壓塊或者沙袋放置于蓋梁底模上對(duì)支撐體系施壓，施加的總壓力大小為上部蓋梁及模板自重、施工荷載等所有理論荷載

10、乘以安全系數(shù)（靜荷載安全系數(shù)取1.2，動(dòng)荷載安全系數(shù)1.4）。加壓后持續(xù)荷載72h，觀察并記錄抱箍下沉情況、變形情況及工字鋼最大撓度情況；若抱箍無(wú)下沉、無(wú)變形，且工字鋼實(shí)測(cè)最大撓度f(wàn)小于允許撓度值 f ，則視為抱箍試拼及預(yù)壓承載力實(shí)驗(yàn)合格。2抱箍吊裝抱箍試拼及預(yù)壓承載力實(shí)驗(yàn)合格后，墩身混凝土齡期達(dá)28d，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值后，可以進(jìn)行抱箍吊裝。安裝方法為：在墩柱底部將兩半抱箍合攏扣住墩柱，安裝連接螺栓（不擰緊），然后通過(guò)吊裝設(shè)備順著墩柱將抱箍整體提升至計(jì)算標(biāo)高位置，使用扭力扳手對(duì)稱擰緊全部連接螺栓至設(shè)計(jì)預(yù)緊力。安裝完成后在下方做好明顯標(biāo)志，以便觀測(cè)。3砂箱及工字鋼的安裝砂箱的作用在于作為工字鋼主梁

11、的臨時(shí)支座，且在拆除底模及工字鋼時(shí)方便實(shí)用，砂箱安裝于抱箍外伸牛腿上。將砂箱安裝至設(shè)定標(biāo)高后，吊裝工字鋼主梁安裝在砂箱頂部；工字鋼主梁與墩柱接觸處需加墊土工布，以保護(hù)墩身外觀質(zhì)量；安裝就位后在柱體兩側(cè)用對(duì)拉桿將兩道工字鋼對(duì)拉固定，以防止其位移或傾覆，工字鋼主梁安裝固定后吊裝上部工字鋼橫擔(dān)分配梁。4模板拼裝、鋼筋加工及安裝、混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)嚴(yán)格按照橋梁施工規(guī)范及圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行，此處不作詳細(xì)論述。5底模及工字鋼的拆除混凝土達(dá)7d強(qiáng)度后，可進(jìn)行底模及工字鋼的拆除，通過(guò)砂箱，先將工字鋼及蓋梁底模與蓋梁底部脫離，后通過(guò)吊裝設(shè)備，拆除底模與工字鋼。6抱箍的拆除抱箍拆除時(shí)應(yīng)先用吊裝設(shè)備將抱箍吊住，通過(guò)工人在腳手架上松動(dòng)抱箍連接螺栓（不拆除），所有螺栓松動(dòng)后，通過(guò)吊裝設(shè)備，將抱箍沿墩柱緩緩放至地面，然后拆除所有連接螺栓，拆除抱箍。五、結(jié)語(yǔ)鋼抱箍+工字鋼梁的蓋梁施工工藝，相對(duì)其他可行的施工工藝，它很大程度