滿堂支架承重及雙抱箍施工方法

時間:2022-04-24 11:11:20

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滿堂支架承重及雙抱箍施工方法

[摘要]在公路橋梁施工中,蓋梁的滿堂支架承重法與雙抱箍承重法是應(yīng)用較多的兩種方案,為研究這兩種施工方法的安全性、經(jīng)濟(jì)效益、適用性,以南充市都京港嘉陵江大橋工程為工程背景,對這兩種施工方法在實際工程中應(yīng)用的安全程度、施工效率、經(jīng)濟(jì)效益以及適用性進(jìn)行對比分析,以期為道路橋梁的蓋梁施工支架設(shè)計提供參考依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]蓋梁施工;滿堂支架法;抱箍法;成本分析

在橋梁工程施工中,蓋梁施工的方法[1]有很多,有傳統(tǒng)的滿堂支架承重法、逐漸被廣泛使用的雙抱箍承重法、特定情況下適用的穿心鋼棒法等。其中的滿堂支架承重法及雙抱箍承重法在如今橋梁蓋梁施工中得到了廣泛應(yīng)用。這兩種施工方法在安全程度、施工效率、經(jīng)濟(jì)效益以及適用性方面都有較大的差異,要視具體的施工條件來采用。

1項目背景

1.1工程概況

都京港嘉陵江大橋文峰互通主線橋全長427m,北接嘉陵江大橋主橋,南線路起點路基。下部結(jié)構(gòu)采用雙(三)柱式橋墩,橋墩直徑1.4m,最大墩高7.8m,跨文峰大道主橋現(xiàn)澆連續(xù)梁中墩采用1.8m的圓柱墩,下接承臺。上接主線橋主跨設(shè)置柱頂系梁,其他橋墩設(shè)置蓋梁。本工程中蓋梁施工擬采用滿堂支架承重法及雙抱箍承重法進(jìn)行施工。

1.2比選方案

1.2.1滿堂支架承重法碗扣式滿堂支架作為高墩蓋梁模板支撐體系以其承載能力大、安全可靠等特點得到了廣泛的認(rèn)可。本工程在前期大跨度蓋梁施工中應(yīng)用了碗扣式滿堂支架,在2個墩柱之間架立碗扣式支架,架立至離柱間系梁或蓋梁底標(biāo)高22cm,在頂托上鋪設(shè)10cm×10cm方木。1.2.2雙抱箍承重法抱箍法的關(guān)鍵是要確保抱箍與墩柱間有足夠的摩擦力,以安全地傳遞荷載。在施工中,抱箍采用20mm厚鋼板制作,高700mm,抱箍內(nèi)徑大于柱徑15mm,抱箍的箍身采用不設(shè)環(huán)向加勁肋的柔性箍身,每個抱箍由兩個半圓形鋼箍組成,2個半圓形鋼箍在柱上安裝后相接面有50mm空隙,以保證鋼箍之間用高強(qiáng)螺栓連接好后能與墩柱擠壓緊密,抱箍內(nèi)壁用萬能膠粘貼8mm厚橡膠墊,用以增加抱箍與墩柱的摩擦力。在安裝好的抱箍上墩柱前后兩側(cè)各安設(shè)工56a一條,在工56上安設(shè)工20a作為分配梁,間距為60cm。

2安全性對比分析

2.1滿堂支架承重法安全性分析

滿堂支架承重法的安全性驗算主要是支架立桿的穩(wěn)定性及地基的承重能力驗算,在實際應(yīng)用中,蓋梁的荷載不大,只要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范的規(guī)定搭設(shè)支架,支架的強(qiáng)度及穩(wěn)定性都能滿足要求。至于地基承載力要求,可以進(jìn)行粗略估算。蓋梁高度為2.0m,在蓋梁投影面積內(nèi)的地基承重能力要求為:p=2.0×26+2.5=54.5(kPa),其中2.5kPa為施工活荷載重[2]。

2.2雙抱箍承重法安全性分析

2.2.1工56強(qiáng)度驗算驗算的蓋梁斷面面積為2.61m2,長度為14.36m,跨度為10m。蓋梁體積:V=2.61×14.36=37.5m3蓋梁永久荷載g1:g1=25×37.5÷2÷14.36=32.6kN/m工56永久荷載重g2:g2=1.1kN/m蓋梁可變荷載重q1:據(jù)JGJ162—2008《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》計算:q1=1.8×2.5=4.5kN/m跨中均布荷載設(shè)計值為:q=1.35×(32.6+1.1)+1.4×4.5=51.8kN/m懸挑部分荷載設(shè)計值為(可變荷載對跨中彎矩有利,不計入)q=1.35×(32.6+1.1)=45.5kN/m用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器求解,建立模型如圖1所示:45.551.845.52134(2)(1)(3)圖1工56受力模型經(jīng)軟件受力驗算得到:跨中最大彎矩為:Mmax=538.2kN·m。工56的截面抵抗矩為:Wx=2342cm3。最大拉應(yīng)力為:σmax==230MPa>205MPa因永久荷載考慮了1.35的分項系數(shù),可變荷載考慮了1.4的分項系數(shù),計算得到最大應(yīng)力230MPa略大于許用應(yīng)力205MPa,但未超屈服強(qiáng)度235MPa,作為臨時結(jié)構(gòu),強(qiáng)度滿足要求。經(jīng)軟件位移計算,中跨中點位移為4cm,為跨度的1/250,根據(jù)JGJ162—2014《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》第4.4.1條,滿足要求。2.2.2抱箍承重能力驗算“抱箍”與墩柱間的最大摩擦力等于正壓力與摩擦系數(shù)的乘積,即fmax=μN(yùn)(1)“抱箍”與墩柱間的正壓力N是由螺栓的預(yù)緊力產(chǎn)生的,根據(jù)“抱箍”結(jié)構(gòu)形式,確定每排螺栓個數(shù)n,則螺栓總數(shù)為4n,若每個螺栓預(yù)緊力為F,則“抱箍”與墩柱間的總正壓力:N=4×n×F(2)若臨時設(shè)施及蓋梁重量為G,則每個“抱箍”承受荷載為Q=G/2,由fmax=Q可以得到每排螺栓個數(shù)n。

3經(jīng)濟(jì)性對比分析

3.1滿堂支架承重法經(jīng)濟(jì)性分析

經(jīng)成本核算分析,滿堂支架承重法實際施工一個周期20d,按墩高8.0m,蓋梁寬度為2.0m,長度為14.36m進(jìn)行統(tǒng)計分析。平均混凝土施工成本為982.66元/m3。

3.2雙抱箍承重法經(jīng)濟(jì)性分析

經(jīng)成本核算分析,雙抱箍承重法實際施工的一個周期為8d,施工工效相對于滿堂支架承重法顯著提高。在費(fèi)用方面,雙抱箍承重法的措施費(fèi)用主要有模板及木方材料費(fèi)、模板安拆人工費(fèi)、工字鋼安裝人工費(fèi)及機(jī)械費(fèi)、抱箍安拆汽車起重機(jī)使用費(fèi),平均混凝土的施工成本是793.03元/m3,相對于滿堂支架承重法的施工成本節(jié)約近200元/m3,所節(jié)約成本數(shù)額約為滿堂支架承重方案施工成本的20%。

3.3兩種施工方案經(jīng)濟(jì)性對比分析

相對于滿堂支架承重法,雙抱箍承重法的墊層材料費(fèi)及人工費(fèi)都只是滿堂支架承重法的1/4,工字鋼材料租金是支架材料租金的1/10,安裝抱箍的汽車起重機(jī)使用費(fèi)用是支架搭拆的1/3。由此可見,雙抱箍承重施工方案相對于滿堂支架承重方案,主要節(jié)約地基處理以及承重支架的費(fèi)用,當(dāng)墩身越高、原地基越軟弱,雙抱箍承重方案的成本優(yōu)勢越明顯(表1)。

4兩種方案的適用性對比分析

雙抱箍承重方案相比滿堂支架方案具有很強(qiáng)的適用性。由于本工程地基承載力不高(約80kPa),若采用滿堂支架方案施工,對地基必須作換填壓實處理,所以在經(jīng)濟(jì)效益和施工效率方面,雙抱箍承重方案更佳。在前期大跨度蓋梁(大于12m)施工中,經(jīng)對雙抱箍承重方案進(jìn)行驗算,其強(qiáng)度不滿足要求,其變形量亦不滿足要求,需要在跨中增加一個支撐。因墩身高度較低(約為2~3m),搭設(shè)滿堂支架的時間不至于過長,出于安全及變形控制的考慮,前期的蓋梁施工采用滿堂支架進(jìn)行施工(表2)。

5結(jié)束語

(1)在橋梁的蓋梁施工中,相對于滿堂支架承重方案,雙抱箍承重方案的安全性略差,主要是抱箍的承重能力是由摩擦力提供的,摩擦力大小是由摩擦系數(shù)起決定性作用,在實際應(yīng)用中,摩擦系數(shù)的大小具有很大的不確定性,所以在應(yīng)用雙抱箍承重方案前需要做承載力試驗。(2)當(dāng)蓋梁跨度較大(大于10m),墩身高度較低,原地基承載力較高,現(xiàn)場施工條件允許時,傳統(tǒng)的滿堂支架承重法相對于雙抱箍承重法略有優(yōu)勢,優(yōu)勢主要是滿堂支架的承重能力大,施工變形小,強(qiáng)度和剛度更容易達(dá)到規(guī)范要求。(3)當(dāng)蓋梁跨度較大(大于10m),墩身高度較低,原地基承載力較低時,亦可考慮使用雙抱箍承重法,但為減小蓋梁跨中的施工變形,可考慮在跨中再添加一個或多個支撐點,為支撐點單獨(dú)進(jìn)行地基處理以減低地基處理費(fèi)用,這樣可以達(dá)到安全性與經(jīng)濟(jì)性的平衡。(4)當(dāng)蓋梁跨度不太大(小于10m),墩身高度較高時,雙抱箍承重施工方案的安全性有所保障的前提下,相對于滿堂支架承重方案,前者在經(jīng)濟(jì)性方面具有明顯優(yōu)勢。與此同時,雙抱箍承重施工方案相比滿堂支架方案具有較強(qiáng)的適用性,可顯著縮短施工工期。

作者:殷美華 陳明華 王建英 單位:中交四航局第三工程有限公司