贝雷抱箍组合在独柱式小体积盖梁中的应用

侯 小 龙

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100025)

贝雷抱箍组合在独柱式小体积盖梁中的应用

侯 小 龙

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100025)

基于福建省靖海高速公路A1合同段K5+050车行天桥盖梁施工中贝雷片、保险抱箍组合工艺的应用，通过流程阐述及受力分析，表明此方案在独柱式小体积盖梁施工中操作快捷、安全可行。

独柱墩，盖梁，贝雷片，保险抱箍，施工应用

1 工程概况

靖海高速公路A1合同段K5+050车行天桥为跨线桥，与主线60°斜交，共计4孔。该桥2号墩为独立式墩柱，柱高4.844 m，直径1.2 m，其上盖梁为长5.6 m、宽1.7 m、高1.2 m的钢筋混凝土结构，盖梁混凝土方量11 m3。由于墩柱高度较低，该盖梁施工拟采用贝雷片及保险抱箍组合法施工。

2 工艺流程

施工放样→基底处理→底座浇筑→支架搭设→底模安装→钢筋安装→侧模安装→盖梁浇筑→模板拆除→支架拆除。

3 结构设计

主体结构设计图见图1。

侧模：δ5 mm定制钢模，肋高8 cm。

侧模竖带：2[10槽钢，间距70 cm、高1.6 m。

侧模拉杆：φ16拉杆筋，上下拉杆间距1.4 m。

底模：δ5 mm定制钢模，肋高8 cm(可用方木竹胶板代替)。

分配梁：[14a型槽钢，间距53 cm，长4 m(施工平台预留)。

纵梁：321型贝雷片×4片，两两对接，位于墩柱两侧，由拉杆加固。

支架：321型贝雷片×4组，两两叠放，位于纵梁两端。

保险抱箍：直径1.2 m，M24高强螺栓加固(可垫橡胶片提高摩擦力)。

临时底座：C20混凝土，长200 cm，宽80 cm，高50 cm(可用多排枕木代替)。

4 受力分析

4.1 侧模受力计算

对竖直模板来说，新浇筑的混凝土的侧压力是它的主要荷载，当混凝土浇筑速度在6 m/h以下时，作用于侧面模板的最大压力Pmax可按下式计算，并取两者中的较小值，如下所示：

Pmax=0.22γt0K1K2v1/2。

Pmax=γH。

其中，Pmax为新浇筑混凝土对侧面模板的最大应力，kPa；H为混凝土浇筑层(在水泥初凝时间以内)的高度，m；v为混凝土的浇筑速度，取2 m/h；t0为新浇混凝土的初凝时间，取3 h；γ为混凝土的重度，取26 kN/m3；K1为外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺缓凝作用的外加剂时取1.2；K2为混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30 mm时，取0.85，50 mm～90 mm时，取1.0，110 mm～150 mm时，取1.2。

混凝土不掺外加剂并按110 mm～150 mm坍落度考虑，振捣对侧面模板产生的压力按4 kPa考虑。

Pmax=0.22γt0K1K2v1/2≈29.1 kPa。

Pmax=γH=31.2 kPa。

取Pmax=29.1 kPa。

总应力：P=29.1+4=33.1 kPa。

按最不利情况考虑，作用在侧模上横向每延米产生的最大荷载：

qc=33.1×1.2=39.72 kN/m。

4.2 拉杆受力计算

由于竖带间距为70 cm，此范围内混凝土浇筑时所产生的侧压力由上、下拉杆承受，则需：

N≤2Anf。

其中，N为混凝土对模板的侧压力；An为拉杆截面面积，取0.008 m；f为拉杆抗拉设计强度，取140 MPa。

N=0.7qc≤2πr2f≈56 kN，拉杆满足要求。

4.3 竖带受力计算

将竖带上下拉杆作为支点，竖带受力可按简支梁考虑，梁长ls=1.4 m。[10槽钢的弹性模量E=2.1×105MPa；惯性矩Ix=198.3 cm4；抗弯模量Wx=39.4 cm3。同样按最不利情况考虑，则作用在竖带上均布荷载：

qs=33.1×0.7=23.17 kN/m。

σ=Mmax/2Wx≈72.3MPa<[σW]=145MPa(容许弯曲应力)。

最大挠度：

竖带满足要求。

4.4 分配梁受力计算

盖梁钢筋混凝土自重G1=11m3×26kN/m3=286kN；模板自重G2=29kN；施工平台自重G3=6kN；其他荷载G4=18kN。

分配梁上的总荷载：Gf=G1+G2+G3+G4=339kN。

单根分配梁上的均布荷载：qf=(339/5.6)×0.53/1.7≈18.9kN/m。

分配梁[14a型槽钢的弹性模量E=2.1×105MPa；惯性矩Ix=563.7cm4；抗弯模量Wx=80.5cm3。分配梁支点间距按墩柱直径120cm考虑，故[14a型槽钢分配梁计算跨径l=1.2m。由于盖梁底宽为1.7m，故分配梁两端悬臂按a=25cm考虑，则跨中处存在最大弯矩(即X=1.7m/2位置处)。

σ=Mmax/Wx≈34.9MPa<[σW]=145MPa(容许弯曲应力)。

最大挠度(约)：

分配梁满足要求。

4.5 纵梁受力计算

贝雷片纵梁材料性质：单片尺寸3.0m×1.5m；弹性模量E=2.1×105MPa；惯性矩Ix=250 500cm4；断面率WR=3 570cm3；允许弯矩Mo=975kN·m；重量270kg/片；连接销双剪状态容许剪力550kN。

分配梁自重：G5=145.3N/m×4m×10根≈6kN。

纵梁自重：G6=2 700N×4片≈11kN。

纵梁上的总荷载：GZ=G1+G2+G3+G4+G5+G6=356kN。

单片纵梁所承受的均布荷载：qz=(GZ/2)/6≈29.7kN/m。

图2为一次超静定结构，采用位移法计算：

由C点位移为零的条件计算支座反力：

∑fC=fC′+fC″+fC‴=0。

求得：RC=1.75qz↑。

由静力平衡方程解得：

RA+RB+RC=qz(l+2a)。

叠加法计算弯矩：

故最大弯矩出现在A，B位置处。

σ=MA/WR≈4.2MPa<[σ]=210MPa(容许弯曲应力)。

为增加保险系数，也可按去除悬臂段及支座反力RC时，最不利情况考虑跨中最大弯矩及挠度：

此外可按去除跨中段最不利情况考虑悬臂段挠度：

由于连接销抗剪安全储备较大，故当无保险抱箍时，贝雷片纵梁仍能满足要求。但考虑施工中其他不利因素，可在跨中处设置保险抱箍抵消挠度，增加整体稳定性。

4.6 保险抱箍受力计算

抱箍C点所承受的支座反力RC=1.75qz≈52.0kN，即作用在抱箍上的竖向压力。故抱箍体需产生的摩擦力52.0kN，且由M24的高强螺栓的抗剪力产生。

每个M24螺栓的抗剪容许承载力为：

其中，高强螺栓的预拉力P值取225kN；摩擦系数μ取0.3；传力摩擦面数目n取1；安全系数K取1.7。

螺栓数目：

实际保险抱箍使用螺栓12个，满足要求。

5 结语

在跨线车行天桥施工中独柱式小体积盖梁较常见，施工以三角托架及满堂架法居多，操作较为繁琐。靖海高速公路K5+050车行天桥即为此形式，其当日放样安装、次日加固浇筑，使贝雷保险抱箍法得到了成功的应用，相比前者两种施工法更能体现其安全性高、拆装快捷、劳务成本低的特点，具有较好的推广应用价值。

[1] 田克平.《公路桥涵施工技术规范》实施手册[M].北京:人民交通出版社,2011:73-75.

[2] 周水兴,何兆益,邹毅松,等.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社,2001:172-177,426-427,740-760,781-797.

The application of Bailey hoop combination in single column small volume cap beam

HOU Xiao-long

(CCCCFourthHighwayEngineeringBureauLimitedCompany,Beijing100025,China)

Based on the application of Bailey piece, insurance hoop combination process of K5+050 car bridge cap construction of A1 contract section in Fujian Jinghai highway, through the process elaboration and stress analysis, showed that this scheme operation quickly, safe and feasible in single column small volume cap construction.

single column pier, cap beam, Bailey piece, insurance hoop, application

1009-6825(2014)07-0202-02

2013-12-28

侯小龙(1988- )，男，助理工程师

U445

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