高墩盖梁抱箍法施工工艺
近年来高速公路发展迅速，高速公路建设市场逐渐由平原地区转向山区，由于山区地形条件的影响，很多在平原地区成熟的施工工艺已不能完全适应山区施工，如何开发新的施工工艺以满足山区施工的需要是值得我们密切关注的主题，以下笔者就参建的安康至毛坝高速公路安康段高墩盖梁施工的一些方法做以介绍。
一、工艺比选
常见的盖梁施工主要有支架法、横穿型钢法、预埋钢板法、抱箍法等施
工工艺。以下就这些施工工艺做以简单的比较。
1、支架法
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。这种方法的优点是，第一，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；第二，不用在墩柱上设置预埋件，不会对墩柱外观造成影响。但这种方法也有不少缺点，第一，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。第二，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。第三，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。第四，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。第五，水中施工无
系梁桥墩时，支架法很难用得上。由此可知，支架法施工虽然方便灵活，但该法有其自身固有的缺点，在施工时尤需注意支架的稳定性、非弹性变形及地基沉降等方面的问题。
2、横穿型钢法
在墩柱内预先埋设预留孔，在孔中穿入型钢并锁定型钢，由型钢支撑支架、模板及整个盖梁的重量。
这种体系的优点是，支架、模板及整个盖梁的重量通过型钢传至墩柱，由墩柱承受，传力途径简单明确，不存在支架下沉的问题。但这种体系的缺点也是明显的，在墩柱内埋设留预孔，影响墩柱的外观质量，其处理不但费工费时而且还很难领人满意；再次，这种体系一般不易取得监理、设计部门及业主的认同。因此，这种体系现已较少采用。
3、预埋钢板法
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。
这种体系的优点与前一种体系一样，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。这种体系的缺点是，第一，预埋钢板要消耗大量钢材，很不经济；第二，钢支撑的焊接工作是相当大，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，不但费工费时而且还较难保证质量。故这种体系只在迫不得已的情况下采用。
4、抱箍法
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。
抱箍法有很多优点，第一，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；第二，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；第三，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；第四，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；第五，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。
通过上面的分析可知，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没有。因此，抱箍法是值得大力推广的盖梁施工支撑体系。
二、抱箍系统设计
抱箍法施工盖梁其力学原理是利用抱箍和立柱表面的最大净摩擦力来支撑盖梁模板及混凝土重量。采用抱箍法其重点是对抱箍支撑系统的设计和计算，以下就施工项目中结构尺寸最大的盖梁为分析对象对抱箍支撑系统进行设计和计算。
1、荷载分析
抱箍支撑系统主要承担盖梁混凝土重量、盖梁模板重量、抱箍系统自身重量、混凝土浇筑冲击荷载。高墩盖梁分独柱墩和双柱墩两种，经过分析，独柱墩盖梁放量大，受力较大，本文就以独柱墩为例进行分析。
抱箍采用16mmA3钢板制作，高度为60cm，抱箍与砼接触面之间设一层橡胶以增强摩擦力。盖梁模板支撑方式如图，横梁工字钢采用45b型工字钢，长度为12m，斜撑采用12b号槽钢背焊，长度为5.86m，斜撑之间用30mmA3钢板连接以增加稳定性，工字钢上部均匀布置4m长的12b号槽钢作为小横梁。结构图如图1.
（图1）
⑴、抱箍受力计算 1、抱箍所受竖向荷载F：
F=模板自重+盖梁自重+施工荷载+支撑系统自重
模板自重及抱箍支撑系统=10×9.8/11+5×9.8/12=13 KN/m 人群、机具堆放荷载及砼振捣产生荷载 =1+2=3 KN/m。
盖梁端部自重荷载A1＝2.5×1.6×26KN/m=104KN/m 盖梁立柱顶端自重荷载
A2＝（2.5×1.6+2.2×1.6）×2.6KN/m3=196KN/m
取安全系数为1.3，根据荷载简化可用一下受力模型计算：
采用迈达斯结构分析软件可求出横梁受力：
横梁内力图：
横梁应力图：
横梁变形位移图:
F1=F3=665.3KN，F2=553.9KN。
由以上计算上抱箍竖向力为F上＝F2=553.9KN 下抱箍竖向力F下=F1+F3 =1330.6KN
F即为抱箍支撑系统需产生的摩擦力，取下抱箍产生的摩擦力f=1330.6 KN计算。
⑵、连接抱箍需要螺栓数目计算 抱箍体需承受的竖向压力N=1330.6kN
抱箍所受的竖向压力由M30的高强螺栓的抗剪力产生，查《路桥施工计算手册》第426页：
M24螺栓的允许承载力： [NL]=Pμn/K
式中：P---高强螺栓的预拉力，取250kN; μ---摩擦系数，取0.3； n---传力接触面数目，取1； K---安全系数，取1.7。 则：[NL]= 250×0.3×1/1.7=44.1kN 螺栓数目m计算：
m=N’/[NL]=1330.6/44.1=30.2≈31个，取计算截面上的螺栓数目m=32个（抱箍螺栓作两列，最外列8个）。
则每条高强螺栓提供的抗剪力： P′=1330.6/32=41.6KN＜[NL]=44.1kN 故能承担所要求的荷载。 ⑶、螺栓轴向受拉计算
砼与钢之间设一层橡胶，按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.3计算。 抱箍产生的压力Pb= N/μ=1330.6kN/0.3=4435.3kN由高强螺栓承担。 则：N’=Pb=4435.3kN
抱箍的压力由32条M30的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为N1=Pb/32=138.6KN<[S]=250KN（满足要求）。
σ=N”/A= N′（1-0.44yds1/m）/A 式中：N′---轴心力
m1---所有螺栓数目，取：32个
m——所计算截面（最外列螺栓处）上高强螺栓数目
A---高强螺栓截面积，A=7.065cm2
σ=N”/A= P（/A=4435.3×(1-0.4×32/16)/7.065×10-4 =126MPab1-0.4m1/m）＜[σ]=140MPa。
故高强螺栓满足强度要求。 ⑷、抱箍牛腿应力验算
抱箍牛腿处受力最大，N=1330.6KN/2。 Τ=N/0.7hfΣlf=1330.6KN/2/(0.7×10×1600)m2 =59.4 MPa＜[Τ]=85 MPa，满足要求。 ⑸、抱箍受力验算
M30高强螺栓的设计预应力为250KN，取施工时预拉力为192 KN（安全系数
为1.3），则抱箍受的正压力为N=32*192=6144KN，钢材与混凝土之间的的摩擦系数为0.3-0.4，取0.3，则抱箍与墩柱之间的最大静摩擦力为F静=1843.2KN，根据计算上抱箍承受的竖向荷载为553.9KN＜F静=1843.2KN，下抱箍承受竖向荷载为：1330.6KN＜F静=1843.2KN，抱箍受力安全，不会滑动。 ⑹、斜撑受力计算
根据受力分析可知每个斜撑受力N1＝665.3/2/sin49＝440.8KN
斜撑采用两根【12.6号槽钢背焊组成，查附表3-31得【12.6号槽钢截面面积A=15.69cm2，则斜撑的截面面积为31.38 cm2，ix=4.98cm。
计算斜撑受压稳定性
¢斜撑受压稳定系数，斜撑长细比入＝l0/i=568/4.98=114,根据入查附表3-26得¢=0.422，
σ=N/¢A=N1/A=440.8×103/0.422×31.38×102=197.9MPa＜ [σ] =215MPa （满足要求）
⑺、横梁受力分析
根据受力分析，横梁为简支结构，根据麦斯软件计算，最大内力在横梁中心,为M=269.4MPa，单个横梁最大内力为MMAX=M/2=134.7 MPa，
σwmax=188/2=94Mpa，最大挠度为f MAX=0.026m。
所以：σ
max
=134.7MPa＜[σ]=140 MPa，
σwmax=94Mpa=＜[σw]=145Mpa
f= f MAX/2=1.3cm＜[f]=l/600=2cm。
横梁有两根，故允许扰度w=0.13cm＜f=2.5cm。满足要求。
三、抱箍支撑系统的安装
1、安装抱箍、支架 ⑴、抱箍制作
抱箍采用厚16mm的A3钢板制作，每个抱箍由两个半圆形钢箍组成，高度60cm，直径略小于柱径，牛腿采用厚30mmA3钢板焊接而成。使用时采用32个M30高强螺栓连接牢固，同时为增强抱箍与立柱之间的摩擦力，必须将抱箍内壁打磨光滑，并用万能胶黏贴8mm厚的橡胶皮垫，如图二。
图二 ⑵、双柱墩支架安装
双柱墩盖梁采用两套抱箍和2根12m长45b工字钢横梁及I12槽钢小横梁作为支撑系统。
①、抱箍顶高程确定
抱箍顶高程=盖梁底高程-底模厚度-工字钢高度-槽钢厚度，用水准仪准确放样抱箍顶高程，并弹线标记。
②、吊装抱箍
用吊车分别将两抱箍调至安装线进行拼装，两抱箍顶面必须水平，用高强螺栓连接，高强螺栓必须全部拧紧，保证螺丝露出螺母，使抱箍和立柱之间接触紧密。
③、工字钢横梁安装
抱箍安装完成检查无误后，用吊车将两根12m长的45b型工字钢吊装至抱箍牛腿上水平放置，调整工字钢中心线位置，使其于居中后用两根拉杆对拉固定作为横梁。
工字钢安装好后在期上对称均匀布置4mI12槽钢分散承担压力，槽钢布设间距根据立柱直径确定，直径在2m以下，间距按40cm布置，直径大于2m，每升一个型号间距减少5cm。
⑶、独柱墩支架安装
独柱墩盖梁支撑系统采用两个抱箍和两根12m长45b型工字钢和4m长的【12型槽钢以及四根【12型槽钢加工的斜撑、4根防旋杆组成。
①、抱箍安装
首先确定上下抱箍的顶面高程，上抱箍顶面高程=盖梁底面高程-底模厚度-槽钢厚度-工字钢厚度，下抱箍顶面高程=上抱箍顶面高程-抱箍高度-斜撑高度，计算好上下抱箍顶面高程后，用水准仪准确放样并弹线标记。用吊车将上下抱箍调至标记线处进行拼装，拧紧所有高强螺栓，保证抱箍于立柱接触紧密。
②、横梁安装
独柱墩横梁采用两根12长45b型工字钢制作，在工字钢距端部2m处采用两块A3钢板焊制连接销片，斜撑采用长 5.68m的2根【12槽钢背焊连接，两端各焊制A3钢板作为销片。（如图三）
图三
为了安装方便，在地面上将四根斜撑顶部与工字钢用销子连接，整体吊装至上抱箍牛腿处水平放置，调整至居中位置，用两根拉杆对拉固定。横梁安装稳固后采用手拉葫芦将四根斜撑分别牵引至下抱箍牛腿的连接销上用销子连接稳固。
③、防旋杆安装
为防止施工过程中支撑系统的旋转，在横梁安装完成后需架设防旋杆，防旋杆采用I12型槽钢制作，安装在横梁和上抱箍之间，利用三角形的稳定性来连接横梁和抱箍，保证在安装模板和浇筑混凝土过程中横梁不出现转动现象。
工字钢安装好后在期上对称均匀布置4mI12槽钢分散承担压力，槽钢布设间距根据立柱直径确定，直径在2m以下，间距按40cm布置，直径大于2m，每升一个型号间距减少5cm。
③、底部支架的安装
横梁和下横梁安装完成后将在场地制作好的三角斜撑平稳的吊至横梁上水
平放置，三角斜撑同样采用I12型钢制作。
2、防护措施
盖梁施工高度大，为了保证在盖梁施工的安全，因此在承重系统上必须设置防护安全操作平台。
首先在抱箍支撑系统的小横梁上每隔5个槽钢上焊接一个直径3cm的厚壁有底钢管，在钢管内插上120cm的Φ28的钢筋，并采用Φ20的钢筋横向封闭连接最为防护护栏，施工时拉设防护网作为施工防护平台。
3、抱箍承重系统安装要求：
⑴、各焊接件焊接长度和焊缝宽度、高度必须满足要求，焊缝不得有焊渣、气泡等质量缺陷。
⑵、抱箍安装时顶面必须水平，高强连接螺栓必须全数拧紧，螺栓必须露出螺母。
⑶、工字钢横梁必须居中、水平安放，且与路线方向垂直。 ⑷、双柱墩两抱箍顶面必须在同一高程，保证工字钢横梁必须水平。 ⑸、槽钢小横梁间距必须按照要求进行布设，不得采用方木代替槽钢。 ⑹、各结构件的尺寸及连接部位位置必须准确按照要求设置，不得随意更改。 ⑺、安装过程中，各构件必须安装紧密，不得有松动现象。在浇筑过程中，要随时检查支架的变形情况，情况异常，及时进行加固。
抱箍法盖梁施工在安毛项目运用很成功，克服了地势险要的困乱，节省了大量的人力物力。
