摘要:本文结合工程实际，分析了其受力原理，并对抱箍的结构形式、受力计算、抱箍施工盖梁工艺等做了详细分析。可为类似工程提供一定参考。
关键词:桥梁；抱箍法；盖梁施工；受力分析；
抱箍法进行盖梁施工是适应现阶段桥梁建设市场的需要而诞生的，它克服了满堂支架法受桥下不良地基限制的弊端，也解决了预埋型钢牛腿法、预留孔穿型钢法留有施工缺陷的难题，具有施工速度快、适应性强、周转次数多、质量可靠等优点，是目前盖梁施工的更新换代技术。实践证明，盖梁采用摩擦抱箍法施工具有沿用施工技术无法比拟的优点，如:不受桥下软弱地基的限制，操作方法简单，施工效率高，施工质量容易保证，不留施工痕迹等。
1工程概况
某分离式立交全桥长1007.04m，桥宽33.5m，双向六车道，分左右两幅，孔跨布置为[(5×25)×4+(30+4×35+30)+(6×25)×2]m共计38跨。上部构造采用后张法预应力混凝土箱梁，下部采用柱式墩，柱墩直径分为1300mm和1500mm两种，桥墩盖梁为钢筋混凝土结构，截面尺寸分170cm×160cm和180cm×160cm两种，盖梁自重分别为96t和122t，混凝土强度等级C30。由于该桥处于佛山市南海区规划高科技工业园区内，建设方为保证桥梁外观与周围环境协调，要求在盖梁施工中不得采用墩柱预留孔穿钢锭法。而该桥处于珠江三角洲冲积平原，底下鱼塘棋布，属于典型的软土地基，地质比较复杂，如采用满堂支架支撑法施工，由于满堂支架对地基承载力要求较高，地基处理成本巨大；且工期紧迫，需投入大量支架周转，材料成本同样巨大。后经多次方案比选，决定采用抱箍法施工盖梁。
2抱箍法的力学原理
抱箍法的力学原理是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静摩擦力，来支撑抱箍以上施工支架、盖梁自重以及其他荷载的重量。抱箍的形式必须根据墩柱的大小、间距、盖梁的大小确定。
1)箍身的结构形式。抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴。由于墩柱截面不可能绝对圆，各墩柱的不圆度是不同的，即使同一墩柱的不同截面其不圆度也千差万别。因此，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垫以橡胶带。
2)连接板上螺栓的排列。抱箍上的连接螺栓，其预拉力必须能够保证抱箍与墩柱间的摩擦力能可靠地传递荷载。因此，要有足够数量的螺栓来保证预拉力。如果单从连接板和箍身受力来考虑，连接板上的螺栓在竖向上最好布置成一排。但这样一来，箍身高度势必较大。尤其是盖梁荷载很大时，需要的螺栓较多，抱箍的高度将很大，将加大抱箍的投入，且过高的抱箍也会给施工带来不便。因此，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。
3抱箍的结构形式
抱箍的结构形式分为箍身的结构形式和连接板上螺栓的排列形式。
3.1箍身的结构形式
抱箍采用15mm厚钢板制作，高600mm，每个抱箍由两个半圆形钢箍组成，两个钢箍在柱上安装后相接面有50mm空隙，以保证钢箍之间用高强螺栓连接好后能与墩柱挤压紧密。为获取最大静摩擦力，抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴，而墩柱截面不可能绝对圆，各墩柱的不圆度是不同的，即使同一墩柱的不同截面其不圆度也千差万别。因此，为适应各种不圆度的墩身，箍的箍身采用不设环向加劲肋的柔性箍身，这样在施加预拉力时，由于箍身是柔性的，容易与墩柱密贴。竖向在相接面处采用15mm钢板设置两道竖向加劲肋，间距≤50mm。另外，为保证密贴的效果更加明显，在柱箍内壁用万能胶粘贴8mm厚橡胶垫，用以增加柱箍与墩柱的摩擦力，同时保证不啃伤墩柱混凝土。
3.2连接板上螺栓的排列
抱箍上的连接螺栓采用M30高强螺栓连接，其预拉力必须能够施加足够压力，以保证抱箍与墩柱间的静摩擦力能可靠地承受荷载，因此，要有足够数量的高强度螺栓来保证预拉力。如果单从连接板和箍身的受力来考虑，连接板上的螺栓在竖向上最好布置成一排。但这样一来，箍身高度势必较大。尤其是盖梁荷载很大时，需要的螺栓较多，抱箍的高度将很大，这样会增加抱箍的制造成本，且过高的抱箍也给施工中安装时带来不便。因此，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(图1)。这样做在技术上是可行的，实践也证明是成功的。
图1抱箍形式大样图（单位mm）
3.3连接螺栓数量的计算
抱箍与墩柱间的最大静摩擦力等于正压力与摩擦系数的乘积，即F=f×N。
式中:F为抱箍与墩柱间的最大静摩擦力；N为抱箍与墩柱间的正压力；f为抱箍与墩柱间的静摩擦系数。
而正压力N与螺栓的预拉力是对平衡力，根据抱箍的结构形式，假定每排螺栓个数为n，则螺栓总数为4n，若每个螺栓预紧力为F1，则抱箍与墩柱间的总正压力为N=4nF1。
对于抱箍这样的结构，为减少螺栓个数，一般均采用材质45号钢的M30大直径高强螺栓。单个螺栓的允许拉力为[F]=As×[σ]
式中:As为螺栓的横截面积，As=πr2；[σ]为钢材允许应力，查规范知45号钢:[σ]=2000kg/cm2。
因此:[F]=πr2[σ]=3.14×1.52×2.0=14.13t；取F1=14t；
橡胶与混凝土间的摩擦系数为0.3～0.4，取f=0.3；
抱箍与墩柱间的最大静摩擦力为F=f×N=f×4×n×F1=0.3×4×n×14=16.8n。
若施工荷载、临时设施及盖梁重量总重为G，由于盖梁的全部施工荷载均由柱箍承受，则
每个抱箍承受的荷载为Q=G/2。
取安全系数为λ=1.3，则有Q=F/λ，即G/2=16.8n/1.3；n=0.039×G取n为整数。
4受力验算
以截面尺寸为170cm×150cm的盖梁为例进行受力验算。
4.1抱箍内应力验算
由公式：
式中:t—抱箍厚度为10mm；
B—抱箍高度为500mm；
r—墩柱半径为650mm；
经计算得:σ2=87.53MPa<f=215MPa
式中:f为Q235钢抗拉、压、弯强度设计值，查规范得215MPa。
4.2荷载集度q的确定
盖梁长为13.5m，宽1.7m，高1.6m，盖梁混凝土体积为36.7m3，钢筋混凝土重力密度取26kN/m3，则混凝土总重力为954.2kN，模板及贝雷架总重为65kN，施工荷载取自重的5%。由两排贝雷架共同承受荷载，因此对其中一排贝雷架进行验算即可，按常规取1.3的安全系数。因此荷载集度为:q=1.3G/2L，经计算得51.5kN/m。
4.3贝雷架应力验算
选用标准贝雷桁架片，则E=2.1×105MPa，Ix=250497cm4，w=3578.55cm3，施工过程中最不利荷载假设:以普通盖梁立柱形式为例，立柱间距为7.91m；
(1)贝雷桁架应力验算σ=M/w≤[σ]
式中:M为受力弯矩，取最大弯矩Mmax；w为截面矩；[σ]为容许应力，查规范得345MPa，经计算得Mmax=292.95kN•m
σ=81.86MPa≤[σ]=345MPa满足要求。
(2)挠度验算
施工过程中，挠度最大会发生在跨中：
fmax=(5-24a2/l2)ql4/384EI≤[f]
式中:q为均布荷载；l为计算跨径；E为弹性模量；I为惯性矩；[f]为容许挠度，查规范得[f]=13.2mm；经计算得fmax=6.94mm，满足要求。
5抱箍法施工过程
安装抱箍前先在墩柱四周用钢管搭设简易操作架，精确计算好柱箍安放高度，以保证盖梁的设计高程和坡度，然后用吊车将抱箍安装到位，在抱箍连接处用高强螺栓拧紧，使柱箍与墩柱贴和紧密，橡胶垫被充分压缩。
每片纵梁已提前按需要长度用贝雷片组装好，纵梁用汽车吊吊装至抱箍上，为防止两片纵梁侧向倾覆，两片纵梁之间用槽钢连接，使纵梁稳定。当纵梁安装完毕并将高程调整至设计和规范要求后，即可安装次龙骨和支设盖梁模板。次龙骨采用10×10×200cm道木，间距50cm，同时次龙骨兼做操作平台，龙骨两边各伸出盖梁25cm，上铺跳板。先在次龙骨上铺设盖梁底模，次龙骨和操作平台安装搭设完毕后，即可拼装盖梁模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土。
当盖梁混凝土强度达到规定强度后，方可拆除支承体系。拆除时先拆除盖梁侧模，放松抱箍，使纵梁和次龙骨顺势下降，次龙骨脱离盖梁底模，再人工拆除底模，然后依次拆下次龙骨、贝雷片纵梁，再拆除柱箍紧固螺栓，将柱箍吊至地面，最后拆除墩柱四周的简易操作架。
具体盖梁施工工序如下:抱箍安装→贝雷架安装→底模安装→复核底模→测定轴线→吊装已绑扎好的盖梁钢筋骨架→安装盖梁侧模→安装预埋件→浇筑混凝土→拆除侧端模→拆除底模、抱箍→进入下一循环。
6结语
利用钢制抱箍作为悬空支承点的施工方法，克服了支撑盖梁底模对地基承载力的要求，施工简便，使用周转材料少且能缩短工期，经济效益可观，特别是在高墩施工、地质复杂墩柱、水中墩柱施工过程中更是显示出了其他方案不具有的优势。
参考文献:
[1]周水兴，等.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社，2005.
[2]公路桥涵施工技术规范(JTJ041—2000)[S].北京:人民交通出版社，2000. 论文发表
