预应力盖梁工法

目录

1 前言 (1)

2 工法特点 (2)

3 适用范围 (3)

4 工艺原理 (4)

5 工艺流程及操作要点 (12)

6 配套设备 (23)

7 质量控制 (24)

8 安全措施 (26)

9 环保措施 (27)

10 效益分析 (28)

11 应用实例 (29)

1 前言

工程建设方案中，项目所在地环境对桥梁结构的选型有很大影响，需考虑桥下通行情况、水利情况、还要从景观上考虑、与周边环境和协调出发等，在下部结构选择时，会尽量少设置墩柱，减少对桥下环境的影响，大跨度预应力盖梁桥墩形式能很好地满足这个要求。在进行道路桥梁的施工中，一般使用的盖梁支撑的方法主要有三种，分别为：抱箍法、墩柱预留孔插钢棒法、满堂支架法。这其中墩柱预留孔插钢棒法和满堂支架法各有一定的缺点，由于墩柱预留孔插钢棒法需要在施工的构件上预留孔，因此会严重影响到墩柱的外观质量，而满堂支架法需要在一定的施工环境下进行施工，当桥下有较大的水流，或考虑通行情况时，这会使得施工难度增加。抱箍法有效地解决了以上两种方法的缺点，能够有效地降低施工成本，具有一定的施工结构美观。所以抱箍法施工技术越来越多的被应用在道路桥梁施工中。

两徽高速三公司项目在大跨度预应力盖梁施工中，开展了《抱箍法配合千斤顶对大跨度预应力盖梁支架施工技术》研究，通过设备间配合、施工工艺改进等措施，在传统抱箍法的基础上，结合螺旋千斤顶，较好的解决了盖梁标高控制难的问题，节省了施工材料，减轻了施工人员的劳动负荷，且能够在一定程度上缩短工期。

2 工法特点

2.1 适应性强。由于抱箍施工法对地基的要求较低，几乎所有类型的地基都可运用抱箍施工法，且抱箍施工法对桥梁墩柱的高度无特殊要求，只需结合实际情况灵活调整安装高度即可，因此抱箍施工对施工条件要求较低，对多数桥梁工程都适用；

2.2 采用抱箍施工法能够保证桥梁墩柱外观质量。由于抱箍施工时，其支架不会发生非弹变形，因此不会对桥梁墩柱的外观造成影响；

2.3 操作简便。抱箍施工的整个过程较为简便，消耗材料较少，因此其施工现场管理工作相对简单，施工材料不易丢失，现场不易产生污染且易清理，因此施工过程相对简便易行。

2.4 调整快捷。模板安装后工字钢及上方模板荷载较大，人工难以对模板标高进行调整，螺旋千斤顶可以随时调节和锁止，快速修正误差，大大提高了工作效率。

3 适用范围

适用于圆形、矩形截面墩柱的盖梁，尤其是跨径大于12m的预应力盖梁。

4 工艺原理

4.1设备原理

抱箍利用在墩柱上适当部位安装并使之与墩柱夹紧产生的静摩擦力，来克服盖梁及临时设施的重量。抱箍必须具有一定的刚度，能够承受一定重量而不变形，抱箍结构形式采用两个半圆型的钢板，通过连接板上的螺栓连接在一起，使钢板与墩身密贴。

螺旋千斤顶以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮，使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。

4.2计算书（以红崖河大桥14号墩盖梁为例）

4.2.1概况

红崖河大桥14号墩盖梁为长39.86m，宽2.2m，高2.2m的钢筋砼结构，引桥盖梁砼浇筑量大，约150.2m3，钢筋约21.69吨。

图1 盖梁构造图

4.2.2纵梁计算

纵梁采用单层2排，I56a工字钢形成纵梁，长40m，单位重量106.316kg/m，横截面积A=135.435cm2，惯性矩I=65600cm4，截面抵抗矩W=2340cm3，弹性模量E取210GPa，剪切模量G=E/2（1+v）=83.33GPa，泊松比v取0.26。

（1）荷载计算

1）砼自重：150.2m3×25kN/m3=3755kN

2）钢筋自重：21.69t×10=216.9kN

工字钢自重：106.316×40×2×10=85052.8N=85.0528kN

模板自重：取100kN

3）施工荷载及其他荷载：取20kN

纵梁上的总荷载：

GZ=3755 +216.9+85.0528+100+20=4176.953kN，实际中按4200kN 取值

纵梁所承受的荷载假定为均布荷载q

q= GZ/L=3400/40=105kN/m

（2）力学计算模型

建立力学模型如下图所示。

图2 力学模型图

其中2、5、8处为立柱，1、3、4、6、7、9处为临时支撑

（3）结构力学计算

图示结构体系为7次超静定结构，采用结构力学求解器进行计算。

1）工字钢强度验算：

按单根工字钢进行分析，所受均布荷载取52.5kN/m，抗拉刚度EA=2844135N，抗弯刚度EI=137760000N*m2，抗剪刚度kGA=583333333N，（k=A1/A），

计算得各支座竖向反力为：

R1=R9=276kN，R2=R8=695.2kN，R3=R7=398.18kN，R4= R6= 491.06kN，R5=464.16kN

弯矩图如下：

图3 弯矩图

其中，最大弯矩出现在离两端支点2、8处，M2=M6=197.496kN*m

单根工字钢最大抵抗弯矩Mmax=W*f=2340×10-6×210×106=491.4kN*m，f为型钢抗拉强度标准值，取210MPa

M2

2）工字钢变形验算：

由软件计算可求得单根工字钢的挠度

图4 挠度图

由图可知，在距离1、9号结点2.93m处工字钢有最大挠度

Y12=Y67=5.3mm

其余各结点间跨中挠度为：Y23=Y78=0.13mm，Y34=Y67=0.81mm，Y45=Y56=0.6mm

挠度允许值：[Y]=6.5/400=16.25mm

Ymax=Y12<[Y]，则工字钢的变形满足要求。

4.2.3抱箍计算

（1）抱箍承载力计算

1）荷载计算

每个盖梁按墩柱设三个抱箍体支承上部荷载，由上面的计算可知：

R1=R9=276kN，R2=R8=695.2kN，R3=R7=398.18kN，R4= R6= 491.06kN，R5=464.16kN

令N=695.2kN

以最大值为抱箍体需承受的竖向压力N进行计算，该值即为抱箍体需产生的摩擦力。

（2）抱箍受力计算

1）螺栓数目计算

抱箍体需承受的竖向压力N=695.2kN

抱箍所受的竖向压力由M22的高强螺栓的抗剪力产生：

M22螺栓的允许承载力：

[NL]=Pμn/K

式中：P---高强螺栓的预拉力，取190kN;

μ---摩擦系数，取0.3；