关于桥梁施工中抱箍承载力计算方法的探讨

摘要：在桥梁施工前制定科学合理的施工方案，对桥梁施工质量安全及进度的控制提供技术保障是目前桥梁施工的必备条件。抱箍做为支撑是圆柱形高墩施工中被普遍使用的工具，此施工工艺有施用方便快捷，比起滑模等施工工艺成本大大降低，是云贵川等山区圆柱形高墩施工的常用方法。然而抱箍施工方法一旦发生事故，产生的后果将不堪设想，为避免安全事故的发生，别于常规计算方法，本次简算考虑预紧摩阻损失对圆形抱箍承载力进行计算，安全系数明显的提高。

关键词：圆柱形高墩；抱箍；承载力

中图分类号：[TU997] 文献标识码：A

一、工程概况

某标段高墩桥梁（按墩柱高度大于30m计）全长381m，上部结构为9跨40m预应力T梁，大桥桥墩为钢筋砼双柱式圆墩（Ф2.0m），最高墩37.27m。桥区内地势起伏较大，地表受溶蚀、侵蚀作用强烈，桥区附近海拔339.9～437.0m，相对高差97.1m；桥轴线地表高程在343.2～382.4m之间，相对高差39.2m。根据现场情况及成本分析，此方案确定采用翻模法进行施工，支撑采用抱箍法，抱箍采用分片式，由两片半圆形箍片组成。

施工工艺

翻模施工由三节钢模板、抱箍、塔式起重机、电动葫芦组合而成的施工工艺。施工时第一节模板立于已完成墩身基础上固定，第二节模板立于第一节模板上，第三节模板立于第二节模板上。第一次浇筑6米高墩柱混凝土，待混凝土浇筑完毕终凝后，绑扎第下一节段层钢筋。绑扎完毕后，利用塔式起重机和电动葫芦拆除模板，并将其翻升至下一节段上，模板翻升后最低端模板与抱箍进行连接，使模板自重承受于抱箍上。以后每次按6米高施工，形成作业平台，钢筋绑扎，拆模、翻升立模，测量定位，浇筑混凝土，养生，标高复核的循环作业，直到设计标高。

施工工艺流程：

绑扎第一节钢筋——安装第一节模板——浇筑第一节混凝土——安装抱箍——绑扎下一节段钢筋——安装下一节模板——浇注砼并养护——拆除模板——提升并安装抱箍进入下一节段循环。

抱箍承载力计算

对抱箍承载力的影响因素有很多，承载力分析、抱箍结构以及施工误差等是主要因素，而承载力分析计算是其中比较关键的因素，有关文献对此进行了分析，但未考虑预紧摩阻损失的影响。因抱箍为分片式即由两片组成，安装使用时，必须进行预紧，由环向预紧力产生径向的压力然后产生摩阻力，进而达到承载上部荷载的目的。当施加预紧力时，柱体与抱箍之间的摩阻使得抱箍轴力减小，导致抱箍对墩身的径向压力减小，进而影响承载力。对承载力计算若不考虑此摩阻力损失，则会使抱箍承载力计算值的安全系数降低。基于上述原因，本次简算考虑预紧摩阻的损失对圆形抱箍承载力进行计算。

（一）考虑预紧摩阻力损失的抱箍承载力计算

1、预紧摩阻力损失

预紧摩阻力损失是指施加预紧力时，摩阻引起预紧力沿圆周的损失。引用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中的计算方法，根据力学原理，应力的损失为：

…………（1）

当采用两片式抱箍时，值取0，取，取0.55，抱箍中间点的应力损失为：

可以看出，当采用两片式抱箍时，在每片抱箍的中点处，拉力损失约42.2%，如图1，阴影部分径向长度为抱箍轴力的值。

两片式抱箍，自预紧力施加处到中点位置的轴向力计算式为：图1

…………（2）

2、径向压力分析

在圆周上，对于某一微段抱箍，径向力为:

把抱箍圆周的径向合力对称分4段计算，每段合力为如图2所示的面积。抱箍合力：

……（3）

将=0.55代入（3）公式，得

图2

3、抱箍承载力

设竖向摩阻系数为，K为安全系数，则

…………（4）

将=0.55代入公式，得

（二）计算结果

1、不考虑预紧摩阻损失的计算承载力约是考虑预紧摩阻损失的计算承载力的1.45倍，如果考虑预紧摩阻损失，则抱箍承载力计算值偏于安全，对施工生产有利。

2、按公式（4）进行承载力计算。

（1）设计荷载计算

F=G+Q=(725.4*8+400)g=62.032KN。

（2）承载力计算

采用公式(4) =

将=0.55代入以上公式，得

=4.21*0.3*420/ 1.3=408KN＞F=62.032KN，满足承载力要求。

T=3*140=420KN，混凝土与钢材间的摩阻系数为0.3～0.4。取=0.3。K取1.3。

总结

综上所述，考虑预紧摩阻损失计算的承载力结果安全系数明显提高，为高桥墩施工提供了安全可靠的保障。使得抱箍法这种低成本安全高效率的施工工艺得到了更好的推广。

参考文献：

[1]路桥施工计算手册：北京:人民交通出版社,周水兴 何兆益 邹毅松,2001.5.

[2]公路桥涵施工技术规范：JTG_TF50-2011—北京:人民交通出版社,中交第一公路工程局有限公司主编,2011.7.

[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范：JTD D62-2004—北京:人民交通出版社,2004.6.