盖梁施工的支撑体系探讨

2022-09-11

近年来随着我国高速公路、铁路建设的迅速发展, 桥梁建设的施工技术也在不断提高。钢筋混凝土结构仍在桥梁建设中最为常见, 且其中不少桥梁的下部结构采用简单的刚架结构, 即桥梁的下部基础为两根或多根桩基础, 墩身为两根或多跟圆柱墩, 桩间系梁联结, 墩顶盖梁联结。在桥梁的盖梁施工中, 传统的施工工艺是搭设满堂架支撑体系, 但此种施工方法不仅浪费材料, 而且耗工费时, 且在大部分盖梁施工中, 桥下地基的承载力不能满足支架搭设的需要, 而硬化桥下地基势必增加大量成本, 随着施工技术的提高, 出现了钢棒支撑法、预埋钢板法、抱箍法等盖梁无支架施工方法, 并在当前工程建设中越来越显示其优越性。下面就这些施工方法的优缺点从施工质量、工期和费用影响等方面进行一些简单的探讨。

1 支架法

采用支架法施工, 这是目前还用得较多的一种方法, 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。这主要有两种型式, 一种是满堂式落地支架, 支架可用万能杆件也可采用钢管或碗扣式脚手架搭设;另一种是架空支架, 主要为钢管支墩—贝雷架纵梁支架、贝雷架墩—贝雷架纵梁支架, 这种型式主要从节省墩下空间的方面考虑, 用于受交通维护和障碍物影响的地段。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。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 钢棒支撑法

钢棒支撑法是在墩柱中预留孔, 然后插入钢棒, 并在两端各伸出一定距离作为工字梁的支承牛腿, 以牛腿为支撑点, 以牛腿上安装工字钢托梁, 其上摆放方木形成底模平台。这种体系的优点是, 支架、模板及整个盖梁的重量通过钢棒传至墩柱, 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, 需事先准确测好预留孔的标高位置, 盖梁施工完成后再把预留孔用细石混凝土封堵, 施工较繁琐;且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, 与现代桥梁一流的外观质量不相适应;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

4.1 抱箍的结构形式

4.1.1 箍身的结构形式

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。在施工当中, 为保证密贴的效果更加明显, 一般在抱箍与柱子之间设一层橡胶或土工布等作衬垫。

4.1.2 连接板上螺栓的排列

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。

4.2 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) 钢抱箍安装完成后, 进行贝雷架或工字钢梁安装时, 贝雷架或工字钢梁应尽量紧贴墩柱, 并与钢抱箍固定, 梁间可再用螺栓进行连接, 防止倾侧。

(4) 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。

5 工程应用

某跨线桥, 全长635.04m, 共24跨, 上部结构采用预应力空心板梁, 跨径组合为20×28+4×17.5m, 下部结构采用双柱式桥墩, 2个座板式桥台, 钻孔桩基础, 墩柱直径为φ1.10m和1.40m两种, 墩柱高在8m~11.5m不等, 双柱间距标准为7.2m, 最大柱距为7.662m, 盖梁长12.4m, 宽1.7m, 高1.6m, 混凝土量32.8m3, 盖梁砼强度为C30。

由于本桥桥址经过农田、鱼塘、水沟, 而且大部分墩柱比较高, 受征地范围和地形的影响, 多数盖梁难采用常规的落地支架方法进行施工。根据现场实际情况, 进行了施工方案的优化, 在鱼塘、水沟及跨越铁路段等盖梁, 采用抱箍法。施工时, 考虑模板、支架及临时荷载, 施工时每套抱箍的总负荷G约为100t于是n=Num (0.03×G+1) =Num (0.03×100+1) =Num (4) =4。实用中每排螺栓个数为4, 抱箍总高度500mm。每套支撑设备包括两根工字钢和两个抱箍, 其中工字钢重2.4t, 两个抱箍重0.8t, 一套支撑设备共重3.2t;纵向分配梁与支架法相同:4个工人1d即可安装1个支架。如采用满堂支架, 平均每个支架高9.3m, 长15m, 支架宽5m, 经计算得知, 如用万能杆件, 每套支架需杆件约13t, 横向分配梁需方木约2.1m3, 纵向分配梁需方木为2.3m3;支架基底硬化砼共需约42m3, 此外, 每拼装一个支架至少4d, 且支架法需要进行预压, 至于消耗的人工就更不用说了。可见使用抱箍法节省了大量投资, 缩短了施工周期。两种施工方法材料及工期对比见表1。