论文部分内容阅读
摘要：桥梁盖梁施工临时支撑是桥梁施工中一个关键点，支撑方法合
适与否对工程质量、进度及成本控制有极大影响，本文对比了常用几
种盖梁施工支撑方法，对方便实用的抱箍法进行了详细介绍。
关键词：盖梁；抱箍；焊缝
中图分类号：TG441文献标识码： A
1引言
在普通桥梁施工中，对于盖梁施工，通常采用的支撑方法有满堂支架法、柱中预埋牛腿法等。满堂支架法需要的资源较多，并且搭设周期长，安全性较差，对桥下基础条件要求较高，如遇桥下有流水或桥墩较高时，难度及安全性风险都比较高。柱中预留牛腿法较之满堂支架法施工工艺有很大进步，但有些问题依然难以避免，比如预留孔倾斜、墩柱外观观感较差、流水作业连续性不强等。鉴于以上存在的问题，抱箍法相对于满堂支架法及预留牛腿法有明显的优势。
2抱箍法简介
抱箍法就是在盖梁施工时用两段半圆形钢带卡于墩柱已施工墩柱上，钢带两端焊接牛腿，在牛腿上架设支撑钢梁，施工盖梁时的荷载通过钢带与墩柱的摩擦力进行传递。抱箍典型设计图见图2.1。
图2.1 典型抱箍设计图
3抱箍设计
抱箍设计主要包括钢带与柱间的摩擦设计及钢带与外伸牛腿的焊接连接计算，外伸牛腿为小型构件，一般可不考虑其变形。现以一桥梁盖施工為案例对抱箍法施工设计进行演示，本例中钢带及牛腿钢板厚度均采用10mm厚Q235B级钢。钢带立面设计见图3.1，平面设计图见图3.2。
图3.1 钢带立面图（单位mm）
图3.1 钢带平面图（单位mm）
3.1设计荷载
本例中盖梁自重660KN；底模自重11KN；侧模自重21.5KN；横梁采用I14a，自重18.4KN；施工荷载19.5KN；合计730.4KN。
3.2 钢带与柱间摩擦力计算
3.2.1钢带与墩柱间的压应力公式：
uσfBπD=KG
式中：u----摩擦系数，取0.35；
B----钢带宽度，本例取300mm；
D----墩柱直径，本例取1300mm；
K----荷载安全系数，取1.2；
G----传于牛腿上的上部荷载；
［σc］----砼墩柱抗压强度允许值，其值不大于0.8fcd，本例混凝土强度标号为C30，fcd=13.8Mpa，0.8fcd=11.04Mpa。
带入公式计算出σf=2.05Mpa<11.04Mpa；满足要求。
3.2.2钢带应力计算
钢带应力计算公式为：σt=σfR/t
式中：t---钢板厚度；
R---墩柱半径；
本案例中采用的钢板为Q235B级钢，f=215Mpa，带入相关量值计算出钢板应力为σt=133.25Mpa<215Mpa，满足要求。
3.2.3钢带伸长量计算
钢带伸长量计算公式为：ΔL=σtL/E
式中：L----半个钢带长度；
E----钢板的弹性模量，取206000Mpa；
钢带设计时两半钢带连接间隙取10mm，半个钢带计算长度为L=πR-10=2031mm，带入计算公式ΔL=1.3mm<10mm，满足要求
3.2.4连接螺栓计算
单个牛腿接头处采用6个8.8级M20螺栓，ftb=400Mpa，带入数据后每个螺栓受力大小为F=σtBt/6=133.25×300×10/6=66625N，ft=F/Ae=66625/244.8=272Mpa< ftb=400Mpa；螺栓计算满足要求。
3.3焊缝计算
牛腿肋板设计图见图3.3.1，单个牛腿肋板共设计为4块，其中两块中肋板，两块端肋板，焊缝hf=10mm，中肋板两侧双面焊，端肋板单侧焊接，焊缝等级为二级。对于钢梁传递给牛腿的力和连接螺栓施加给牛腿的力，按照焊缝传递应力与母材一致的原则，由于腹板传递弯矩很小，可以忽略不计，假设腹板焊缝只承受剪力，上下两肋板焊缝承担全部弯矩。
图3.3.1牛腿肋板设计图
肋板每条焊缝计算长度为Lw=250-2×10=230mm；腹板焊缝计算长度为280mm；Q235级钢板ffw=160Mpa。每个牛腿肋板焊缝承受的螺栓拉力产生的弯矩为M1=6F×100=399750×100=39975000N·mm；每个牛腿肋板焊缝承受的钢梁传递的荷载产生的弯矩为M2=KG/4×h=1.2×730.4/4×1000×100=21912000Nmm N·mm；肋板每条焊缝抗弯截面系数W=0.7hfLw2/6=7*2302/6=61716mm3。
由钢梁传递力对上下两个肋板角焊缝产生的正应力为σ1= M2/300/230/8=39.7Mpa；由螺栓产生弯矩对每个肋板角焊缝正应力为σ2=M/6W=39975000/61716/6=108Mpa；由螺栓产生的拉力对腹板及肋板焊缝的剪切应力为τ1=6F/A=399750/（6*8*230+8*280）=30.1Mpa；由钢梁传递力产生的焊缝剪切应力为τ2=KG/4/A=1.2×730.4/4×1000/（6*8*230+8*280）=16.5Mpa；综合考虑钢梁传递力及螺栓产生拉力对焊缝作用，焊缝受力验算公式为ff===129.7Mpa 4施工注意事项
4.1墩柱抱箍应在下段柱混凝土强度达到设计强度75%以上后方可进行。
4.2在抱箍上可以采用缠绕麻袋等方法以增大套箍与柱间摩擦力。
4.3施工过程中注意牛腿位置定位，以方便后续钢梁安放。
4.4焊接施工人员应经过专门培训，焊缝质量需经过检测达到设计要求后方可继续进行施工。
5实用效果
抱箍法在舟山大陆连岛工程册子接线项目盖梁施工中广泛常用，采用该方法避免了在海生淤泥地表进行施工，极大的加快了施工进度，节约了较多资源，使施工进度比预计提前了半个月，是一种简单高效、经济适用的施工方法，值得广泛推广。
作者简介：刘陈红；女；民族：汉；出生年月：1986年6月10日；职称：助理工程师；现工作单位：中铁七局集团第二工程有限公司；
适与否对工程质量、进度及成本控制有极大影响，本文对比了常用几
种盖梁施工支撑方法，对方便实用的抱箍法进行了详细介绍。
关键词：盖梁；抱箍；焊缝
中图分类号：TG441文献标识码： A
1引言
在普通桥梁施工中，对于盖梁施工，通常采用的支撑方法有满堂支架法、柱中预埋牛腿法等。满堂支架法需要的资源较多，并且搭设周期长，安全性较差，对桥下基础条件要求较高，如遇桥下有流水或桥墩较高时，难度及安全性风险都比较高。柱中预留牛腿法较之满堂支架法施工工艺有很大进步，但有些问题依然难以避免，比如预留孔倾斜、墩柱外观观感较差、流水作业连续性不强等。鉴于以上存在的问题，抱箍法相对于满堂支架法及预留牛腿法有明显的优势。
2抱箍法简介
抱箍法就是在盖梁施工时用两段半圆形钢带卡于墩柱已施工墩柱上，钢带两端焊接牛腿，在牛腿上架设支撑钢梁，施工盖梁时的荷载通过钢带与墩柱的摩擦力进行传递。抱箍典型设计图见图2.1。
图2.1 典型抱箍设计图
3抱箍设计
抱箍设计主要包括钢带与柱间的摩擦设计及钢带与外伸牛腿的焊接连接计算，外伸牛腿为小型构件，一般可不考虑其变形。现以一桥梁盖施工為案例对抱箍法施工设计进行演示，本例中钢带及牛腿钢板厚度均采用10mm厚Q235B级钢。钢带立面设计见图3.1，平面设计图见图3.2。
图3.1 钢带立面图（单位mm）
图3.1 钢带平面图（单位mm）
3.1设计荷载
本例中盖梁自重660KN；底模自重11KN；侧模自重21.5KN；横梁采用I14a，自重18.4KN；施工荷载19.5KN；合计730.4KN。
3.2 钢带与柱间摩擦力计算
3.2.1钢带与墩柱间的压应力公式：
uσfBπD=KG
式中：u----摩擦系数，取0.35；
B----钢带宽度，本例取300mm；
D----墩柱直径，本例取1300mm；
K----荷载安全系数，取1.2；
G----传于牛腿上的上部荷载；
［σc］----砼墩柱抗压强度允许值，其值不大于0.8fcd，本例混凝土强度标号为C30，fcd=13.8Mpa，0.8fcd=11.04Mpa。
带入公式计算出σf=2.05Mpa<11.04Mpa；满足要求。
3.2.2钢带应力计算
钢带应力计算公式为：σt=σfR/t
式中：t---钢板厚度；
R---墩柱半径；
本案例中采用的钢板为Q235B级钢，f=215Mpa，带入相关量值计算出钢板应力为σt=133.25Mpa<215Mpa，满足要求。
3.2.3钢带伸长量计算
钢带伸长量计算公式为：ΔL=σtL/E
式中：L----半个钢带长度；
E----钢板的弹性模量，取206000Mpa；
钢带设计时两半钢带连接间隙取10mm，半个钢带计算长度为L=πR-10=2031mm，带入计算公式ΔL=1.3mm<10mm，满足要求
3.2.4连接螺栓计算
单个牛腿接头处采用6个8.8级M20螺栓，ftb=400Mpa，带入数据后每个螺栓受力大小为F=σtBt/6=133.25×300×10/6=66625N，ft=F/Ae=66625/244.8=272Mpa< ftb=400Mpa；螺栓计算满足要求。
3.3焊缝计算
牛腿肋板设计图见图3.3.1，单个牛腿肋板共设计为4块，其中两块中肋板，两块端肋板，焊缝hf=10mm，中肋板两侧双面焊，端肋板单侧焊接，焊缝等级为二级。对于钢梁传递给牛腿的力和连接螺栓施加给牛腿的力，按照焊缝传递应力与母材一致的原则，由于腹板传递弯矩很小，可以忽略不计，假设腹板焊缝只承受剪力，上下两肋板焊缝承担全部弯矩。
图3.3.1牛腿肋板设计图
肋板每条焊缝计算长度为Lw=250-2×10=230mm；腹板焊缝计算长度为280mm；Q235级钢板ffw=160Mpa。每个牛腿肋板焊缝承受的螺栓拉力产生的弯矩为M1=6F×100=399750×100=39975000N·mm；每个牛腿肋板焊缝承受的钢梁传递的荷载产生的弯矩为M2=KG/4×h=1.2×730.4/4×1000×100=21912000Nmm N·mm；肋板每条焊缝抗弯截面系数W=0.7hfLw2/6=7*2302/6=61716mm3。
由钢梁传递力对上下两个肋板角焊缝产生的正应力为σ1= M2/300/230/8=39.7Mpa；由螺栓产生弯矩对每个肋板角焊缝正应力为σ2=M/6W=39975000/61716/6=108Mpa；由螺栓产生的拉力对腹板及肋板焊缝的剪切应力为τ1=6F/A=399750/（6*8*230+8*280）=30.1Mpa；由钢梁传递力产生的焊缝剪切应力为τ2=KG/4/A=1.2×730.4/4×1000/（6*8*230+8*280）=16.5Mpa；综合考虑钢梁传递力及螺栓产生拉力对焊缝作用，焊缝受力验算公式为ff===129.7Mpa
4.1墩柱抱箍应在下段柱混凝土强度达到设计强度75%以上后方可进行。
4.2在抱箍上可以采用缠绕麻袋等方法以增大套箍与柱间摩擦力。
4.3施工过程中注意牛腿位置定位，以方便后续钢梁安放。
4.4焊接施工人员应经过专门培训，焊缝质量需经过检测达到设计要求后方可继续进行施工。
5实用效果
抱箍法在舟山大陆连岛工程册子接线项目盖梁施工中广泛常用，采用该方法避免了在海生淤泥地表进行施工，极大的加快了施工进度，节约了较多资源，使施工进度比预计提前了半个月，是一种简单高效、经济适用的施工方法，值得广泛推广。
作者简介：刘陈红；女；民族：汉；出生年月：1986年6月10日；职称：助理工程师；现工作单位：中铁七局集团第二工程有限公司；