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盖梁抱箍法施工及计算
摘要：详细介绍了抱箍法盖梁施工的支撑体系结构设计，盖梁结构的内力计算和抱箍支撑体系的内力验算，以及本工艺的施工方法。
关键词:盖梁 抱箍 结构 计算 施工
1.工程概况
广州西二环高速公路徐边高架桥为左、右幅分离式高架桥，全桥长1280m，全桥共有盖梁84片，下部结构为三立柱接盖梁，上部结构为先简支后连续20m空心板和30mT梁，另有15跨现浇预应力混凝土连续箱梁。全桥施工区鱼塘密布，河涌里常年流水，墩柱高度较高,给盖梁施工带来难度。为加快施工,减少地基处理,本桥盖梁拟采用抱箍法施工。
2.抱箍支撑体系结构设计
2.1盖梁结构
以20m空心板结构的支撑盖梁为例，盖梁全长20m，宽1.6 m，高1.4m，砼体积为42.6 m3，墩柱Φ1.2m，柱中心间距7m。
2.2抱箍法支撑体系设计
盖梁模板为特制大钢模，侧模面板厚度t=5mm，侧模外侧横肋采用单根［8槽钢，间距0.3m，竖向用间距0.8m的2［8槽钢作背带，背带高1.55m，在背带上设两条Φ18的栓杆作对拉杆，上、下拉杆间距1.0m，底模板面模厚6mm，纵、横肋用［8槽钢，间距为0.4m×0.4m，模板之间用螺栓连接。
盖梁底模下部采用宽×高为0.1m×0.15m的方木作横梁，间距0.25m。盖梁底模两悬出端下设三角支架支撑，三角架放在横梁上。在横梁底部采用贝雷片连接形成纵梁，纵梁位于墩柱两侧，中心间距1.4m，单侧长度21m。纵梁底部用四根钢管作连接梁。横梁直接耽在纵梁上，纵梁之间用销子连接，连接梁与纵梁之间用旋转扣件连接。
抱箍采用两块半圆弧型钢板制成， 钢板厚t=16mm，高0.6m，抱箍牛腿钢板厚20mm，宽0.27m，采用10根M24高强螺栓连接。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，同时对墩柱砼面保护，在墩柱与抱箍之间设一层3mm厚的橡胶垫，纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。抱箍构件形象示意图如图1所示。
2.3防护栏杆
栏杆采用φ48的钢管搭设，在侧模上每隔5m焊接一道1.2m高
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的钢管立柱，横杆钢管与立柱采用扣件连接，竖向间隔0.5m，栏杆周围挂安全网。
盖梁施工示意图见图2。
图1：抱箍构件形象示意图（半个）3.盖梁侧模板支撑计算
假定砼浇注时的侧压力由拉杆和背带承受，Pm为砼浇注时的侧压力， T为拉杆承受的拉力。
侧模板支撑计算示意图见3。
图2 盖梁施工示意图槽钢支架抱箍
3.1荷载计算
砼浇筑时的侧压力：Pm=Kγh ，当v/T≤0.035时，h=0.22+24.9v/T
式中：K—外加剂影响系数，取1.2；
γ—砼容重，取25KN/m3； h—有效压头高度；
v—砼浇筑速度，此处取值0.45m/h， T—砼入模温度，此处按25℃考虑 则：v/T=0.45/30=0.015<0.035 h=0.22+24.9v/T=0.6m
Pm= Kγh=1.2×25×0.6=18KPa
砼振捣对模板产生的侧压力按4KPa考虑， 则：Pm=18+4=22KPa 砼浇筑至盖梁顶时，盖梁上产生的纵向每米侧压力：
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图3 侧模支撑计算示意图T1T2Pm=22KPaH=1.4mh=0.6m标准文档
P=Pm×（H-h）+Pm×h/2=22×0.8+22×0.6/2=24.2KN (参考《路桥施工计算手册》p173) 3.2拉杆拉力验算
拉杆（φ18圆钢）纵向间距0.8m范围内砼浇筑时的侧压力： σ=0.8P/2πr2
=0.8m×24.2 KN /（2×174mm2）=55.63MPa
σ=55.63MPa <[σ]=29600N/174 mm2=170MPa，满足抗拉要求。 (参考《路桥施工计算手册》p182) 3.3背带挠度验算
设背带两端的拉杆为支点，背带为简支梁，梁长l0=1m， 简支梁均布荷载q0 =22×0.8=17.6KN/m
最大弯矩：Mmax= q0l02/8=17.6×12/8=2.2KN·m
σ= Mmax/2Wx=2.2×10-3/2×25.3×10-6=43.5MPa<[σw]=145MPa 跨中挠度：fmax= 5q0l04/（384×2×EIx）=0.0005m fmax＜[f]=l0/400=0.0025m，背带槽钢满足刚度要求。 式中： [8槽钢的弹性模量E=2.1×105MPa；
惯性矩Ix=101.3cm4； 抗弯截面系数Wx=25.3cm3
(参考《路桥施工计算手册》p787、p797)
4.横梁应力验算
4.1横梁纵向线荷载计算
新浇砼纵向线荷载：q1=1.4（高）×25×1.6（宽）=56KN/m 模板纵向线荷载：q2=G2/20=（G底21.8+ G端3.1+ G侧39.9）/20=3.24 KN /m
施工人机纵向线荷载：q3=1×1.6=1.6KN/m 倾倒砼冲击纵向线荷载: q4=2×1.6=3.2KN/m 振捣砼纵向线荷载: q5= 2×1.6=3.2KN/m
荷载组合:q=(q1+q2)×1.2+(q3+q4+q5)×1.4=82.29KN/m
横梁承受均布荷载q0= q×0.25/l0=82.29×0.25/1.4=14.7KN/m (参考《路桥施工计算手册》p172) 4.2横梁抗弯与刚度验算
横梁最大弯矩：Mmax= q0l02/8=3.6KN·m
弯曲应力：σ= Mmax/Wx=3.6/(3.75×10-4)=9.6 MPa<[σw]=12MPa 最大挠度：fmax= 5q0l0 4/384EI=5×14.7×103×1.44/(384×9×109
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×2.81×10-5)=0.0029 m <[f]=l0/400=0.0035m
横梁满足抗弯和刚度要求。
式中：抗弯截面系数：Wx=bh2/6=0.1×0.152/6=3.75×10-4 m3
惯性矩Ix=bh3/12=0.1×0.153/12=2.81×10-5 m4 弹性模量E=9×103MPa;
横梁计算示意图如图4所示。 (参考《路桥施工计算手册》p176)
图4：横梁计算示意图q0=14.7KN/m5.纵梁应力验算
5.1纵梁纵向每侧线荷载计算
l0=1.4m支架纵向线荷载：q6=
（G贝+G木+G他）/20=（14×
3 KN/片 +70根×0.045 m3/根×6 KN/ m3+62×0.06）/20=3.23KN/m
纵梁纵向每侧线荷载:
q=(q1/2+q2/2+q6/2)×1.2+(q3/2+q4/2+q5/2)×1.4=43.088KN/m 5.2纵梁应力验算
5.2.1计算支座反力RC： 盖梁体系为一次超静定结构，建立盖梁结构力学计算图如图5所示。采用力法计算，解除C点约束，在C点添加向上的单位力X1=1，分别绘出Mp图、M1图，其中Mp 图由伸臂梁和简支梁组成，如图6所 示。根据C点竖向位移为0的条件，建立典型方程：
δ11X1+Δ1p=0
δ11=∑∫M12ds/EI=（1/EI）*（1/2）*(2l*l/2)*（2/3）*（l/2）=l3/6EI
Δ1p=∑∫M1Mpds/EI=（1/EI）*［（1/2）*(2l*l/2)*（qa2/2） -(2/3)*(q (2l)2/8)*2l*(5/8*l/2)］=（1/EI）*（qa2l2/4-5q l4/24）
将δ11、Δ1p 代入公式，得
X1=（5ql2-6qa2）/4l=293.92KN（↑） 建立静力平衡方程：2RA+X1=q（2a+2l） 得RA=RB=283.92KN（↑）
根据叠加原理，绘制均布荷载弯矩图如图7所示。 5.2.2纵梁抗弯应力验算
根据以上力学计算得知，最大弯矩出现在A、B支座，
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图5：盖梁结构力学计算图q=43.088KN/mDa=3mARA=7mCX1=1=7mRBa=3mE图6：超静定结构内力图q2/2=193.9悬臂梁弯矩图a=3m=7m简支梁弯矩图=7ma=3ma=3m=7mq(2l)2/8=1055.7=7m弯矩图(l/2)X1=1028.7a=3ma=3m=7m=7ma=3m图7：纵梁受力弯矩图q2/2q*(l2-2a2)/8a=3m=7m=7ma=3m
Mmax=qa2/2=43.088×32/2=193.9 KN·m
Mmax=193.9 KN·m＜[M0]= 975kN·m，满足抗弯要求。 （参考《公路施工手册 桥涵》下册p923） 5.2.3纵梁墩柱跨中刚度验算 盖梁体系为一次超静定结构，求超静定结构的位移可用基本结构的位移来代替，因此在盖梁基本结构墩柱中间点F施加向下的单位力X2=1，求基本结构的内力和位移，建立盖梁墩柱跨中力学计算图如图8所示。
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盖梁抱箍法施工及计算（新）
