王衛(wèi)彪,王煥麗

(石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán))

公路橋梁的下部結(jié)構(gòu)中大部分采用簡單的鋼架結(jié)構(gòu),即橋梁的下部為兩根或多跟樁基礎(chǔ),墩身為圓柱墩,樁間系梁連接,有的不設(shè)系梁。例如已建成的張石高速公路石家莊段滹沱河特大橋,西柏坡一級路滹沱河大橋,以及石家莊市區(qū)高架橋。在這些橋梁的施工中采用了抱箍法,橫穿型鋼法,有成功的經(jīng)驗(yàn)也有失敗的教訓(xùn)。下面就將以上兩種方法分別從工程質(zhì)量,進(jìn)度,費(fèi)用等側(cè)面進(jìn)行簡單分析。

1 抱箍法

其力學(xué)原理是利用在墩柱上部的適當(dāng)部位安裝抱箍,使抱箍夾緊墩柱而產(chǎn)生的最大靜摩擦力,來承擔(dān)附屬設(shè)施和蓋梁的重量。抱箍法的關(guān)鍵是要確保抱箍與墩柱之間有足夠大的靜摩擦力,把荷載傳遞到墩柱上。抱箍的結(jié)構(gòu)形式涉及箍身的形式和連接板上螺栓的排列。抱箍安裝在墩柱上時(shí)必須與墩柱緊密接觸,由于墩柱截面不可能絕對的圓,各墩柱的圓度也不一定相同,因此抱箍的箍身宜采用不設(shè)加勁的柔性箍身,這樣在施加預(yù)拉力時(shí),箍身是柔性的,容易與墩柱密貼。連接板上的螺栓,應(yīng)能保證其預(yù)拉力必須能夠保證抱箍與墩柱間的摩擦力能可靠地傳遞荷載。所以要有足夠數(shù)量的螺柱來保證預(yù)拉力。如果單從連接板和箍身的受力來考慮,連接板上的螺栓在豎向上最好布置成一排。但是這樣箍身高度勢必增大,尤其是大體積蓋梁,需要很多螺栓,箍身高度將會很大,材料投入會增加,而且不靈活,給施工帶來不便。因此,采用厚度足夠的連接板并為其設(shè)置必要的加勁板,一般將連接板上的螺栓在豎向山布置成兩排,縮短了箍身高度,節(jié)約了材料,有利于工程施工。由于抱箍連接板上螺栓按雙排布置,外排螺栓施壓時(shí)對箍身產(chǎn)生較大的偏心力矩,對箍身傳力有不利影響,因此螺栓的不設(shè)置應(yīng)盡可能的緊湊,應(yīng)能保證施工及傳力要求為宜,澆注蓋梁混凝土?xí)r,由于抱箍受力后產(chǎn)生變形,螺栓的拉力值會發(fā)生變化,因此在澆注蓋梁的過程中應(yīng)反復(fù)對螺栓進(jìn)行復(fù)擰,保證箍身與墩柱有足夠的摩擦力來傳遞荷載。實(shí)踐證明抱箍法是完全可行的,例如張石高速石家莊段滹沱河特大橋,墩柱直徑 1.6m,中心距離 8.2m,蓋梁長 16.0m,混凝土量 42m3,墩柱平均高 7m,跨度 30m,全橋 336個(gè)墩柱,168個(gè)蓋梁全部采用抱箍法施工。

抱箍法有很多優(yōu)點(diǎn):(1)抱箍法是將臨時(shí)荷載及蓋梁重量直接傳遞給墩柱,對地基無要求。(2)抱箍的安裝高度可隨墩柱高度變化,不需要額外的調(diào)節(jié)底模高度的墊木。(3)抱箍法適應(yīng)性強(qiáng),不論水中岸上、有無系梁,只要是圓形墩柱就可采用。(4)抱箍法節(jié)省人力、物力,經(jīng)濟(jì)上也比較合算。(5)抱箍法不會破壞墩柱外觀,而且抱箍法施工時(shí)支架不存在非彈性變形?？傊?抱箍法具有施工簡單,適應(yīng)性強(qiáng),節(jié)省投資,施工周期短等優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn):(1)由于很大的靜摩擦力抱箍容易使墩柱上產(chǎn)生黑圈,在拆卸抱箍時(shí),容易劃傷墩柱表面。(2)抱箍重量大,施工時(shí)必須用到施工機(jī)械,所以拆解和搬運(yùn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2 橫穿型鋼法

在墩柱內(nèi)預(yù)先埋設(shè)預(yù)留孔,在孔中穿入型鋼,由型鋼支撐架、模板及整個(gè)蓋梁的重量。其原理是支架、模板及整個(gè)蓋梁的重量通過型鋼傳遞至墩柱,由墩柱承受。傳力途徑簡單明確,不存在支架下沉得問題,施工中容易操作,輕巧靈活,方便施工,所以很多橋梁都采用橫穿型鋼法。例如西柏坡一級公里滹沱河大橋,墩柱高度平均 8m,在崗南水庫下游,常年有水,水深 1.2m,蓋梁長 12m,寬 1.8m,高 1.5m,因此采用橫穿型鋼法施工。

橫穿型鋼的優(yōu)點(diǎn):(1)穿鋼容易架設(shè),節(jié)省時(shí)間,拆卸和搬運(yùn)都比較輕便,有利于施工進(jìn)度快的工程。(2)不下沉,不變形,施工中容易控制。(3)多用于河道有水的墩柱,不用架設(shè)施工平臺,就能完成穿鋼施工。(4)使用型鋼材料少,節(jié)省費(fèi)用。

缺點(diǎn):(1)墩柱預(yù)留孔影響墩柱表觀質(zhì)量。(2)預(yù)留孔的位置很難控制在合適的位置。

3 支架法

支架可用萬能桿件也可采用鋼管支架搭設(shè)。蓋梁施工的所有臨時(shí)設(shè)施重量及蓋梁重量均由支架承受,直接傳到地面。

支架法的優(yōu)點(diǎn):(1)支架的形式及高低可根據(jù)墩周圍的地形和墩柱的高度等隨機(jī)變化,方法靈活;(2)不用在墩柱上設(shè)置預(yù)埋件,不會對墩柱外觀造成影響。

缺點(diǎn):(1)支架法施工對地基的承載力要求比較高 ,一般均要求對地基進(jìn)行壓實(shí),對軟土地基還需要澆筑混凝土地坪。因此,對地基的處理要花費(fèi)較多人力物力。如果對地基的處理稍有不慎,即可造成支架整體下沉,嚴(yán)重影響蓋梁的施工質(zhì)量。(2)墩柱較高時(shí),必須對支架進(jìn)行預(yù)壓以消除非彈性變形,這需要消耗大量人力物力。(3)由于墩柱高度的變化而調(diào)整底模高度;對于鋼管支架,從經(jīng)濟(jì)上講都是不合算的,而且還要大量不必要的人力。(4)墩柱較高時(shí),支架龐大,需要巨額投入而且安裝支架費(fèi)時(shí)耗力。(5)水中施工無系梁橋墩時(shí),支架法很難用得上。由此可知,支架法施工雖然方便靈活,但該法有其自身固有的缺點(diǎn),在施工時(shí)尤需注意支架的穩(wěn)定性、非彈性變形及地基沉降等方面的問題。支架法多用于地面情況比較好的市政工程,例如石家莊市的二環(huán)路高架橋,槐安路高架橋以及中山路、裕華路高架橋。

總之,蓋梁支撐方法比較多,還有預(yù)埋鋼板法等等,就不在列舉。通過以上分析,各種方法都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),而且每個(gè)工程的施工環(huán)境都不同,可以因地制宜,選擇合適的施工方法,可以節(jié)約人力、物力、費(fèi)用,還能保證施工質(zhì)量,加快施工進(jìn)度,減少施工費(fèi)用。