浅析盖梁穿棒法在桥梁施工中的应用

盛银涛

中国电建市政建设集团有限公司 天津 300384

在传统的桥梁施工中，桥梁中系梁和盖梁施工均采用满堂支架施工工艺；随着我国基建事业的大力发展，各种等级公路、桥梁建设速度都在大大提高，传统意义的满堂支架法施工工艺已不能满足相应的施工需求。无支架施工工艺顺应而生，盖梁穿棒法施工工艺就是其中一种。盖梁穿棒法施工工艺，是在桥梁墩柱施工时，在墩柱的适当位置预留孔洞，在盖梁施工时，在预留的孔洞内穿入高强钢棒，在钢棒上安装支撑系统及相应的模板系统。

1 工程概况

乌东德水电站攀枝花市移民安置专业项目工程涉及27个单项工程，其中公路工程为9项，涉及桥梁4座。需采用穿棒法施工工艺进行盖梁施工的有两座，分别是钒钛区的金江板桥和仁和区的金拉路2#桥。

金江板桥起点位于金江板桥及接线工程桩号K0+104.500，终点止于桩号K0+152.500，桥梁全长48.0m，宽度为 23.0m，设计桥型为2×20m 预应力混凝土简支空心板。

金拉路2#桥起点位于金拉路桩号Kl+579.206，终点止于桩号Kl+647.206m，桥梁全程68m，宽度7.5m，设计桥型为3×20m预应力混凝土简支空心板梁。

下部结构均设计为直径为130cm的双柱式桥墩，桥墩盖梁均为钢筋混凝土结构。金江板桥盖梁长为21.94m，宽为1.8m，高为1.3m，墩柱高度为8.5m，盖梁自重为138.62吨，混凝土强度等级为C40。金拉路2#桥盖梁长为8.19m，宽为1.7m，高为1.3m，墩柱高度为19.3m，盖梁自重为48吨，混凝土强度等级为C40。

2 穿棒法施工工艺

盖梁施工流程为：穿钢棒→安装型钢支架 → 立底模 → 绑扎钢筋 → 立侧模→ 钢筋、模板验收 → 混凝土浇筑 → 拆模 → 养护。

墩柱施工最后一段墩柱时，根据盖梁位置高程，结合穿棒是所采用的型钢支架尺寸，计算出钢棒的位置，在进行墩柱混凝土浇筑过程中，在相应位置预埋PVC管做钢棒孔，沿墩柱顺桥向贯通。待墩柱模板拆除后，利将钢棒对穿墩柱，钢棒长度保证两头超出墩柱宽度各0.3m。经计算钢棒直径为100mm，长度为1.9m。

承重梁每侧采用1根I42c工字钢，承重梁下设置楔形钢板，便于盖梁底板脱模。承重梁设置分配梁，分配梁采用2[10b槽钢焊接成，分配梁净距按0.1m布置。

盖梁底板采用木模板，底板铺设前，将盖梁轴线放出，铺设时通过盖梁轴线控制底板平面位置，盖梁跨中位置，应根据设计要求设置预拱度，本工程两座桥梁因盖梁跨度较小，设计均未考虑预拱度。

钢筋制安工艺流程为：布置底面受力主筋→搭设顶面受力主筋临时支架→布置顶面受力主筋→底面、顶面受力主筋焊接→绑扎箍筋→绑扎侧面分布钢筋→绑扎勾筋。盖梁钢筋采取地面加工制作好后，使用25t吊车整体吊装到墩柱顶。钢筋骨架组拼完成后，经自检合格后，报监理工程师检验，检验合格后，方可吊装。

盖梁侧模板采用木模板，亩模板安装前，在钢筋周围布置砂浆垫块，垫块厚度与盖梁净保护层同厚，垫块呈梅花型布置。关模前，对模板表面进行除锈处理，除锈采用先打磨，再用水泥浆涂抹模板表面，待水泥浆具有一定强度后，再将水泥浆清除、打磨。模板脱模剂，采用厂家生产的脱模剂，在特殊情况时可考虑用机油和柴油调配使用，不能使用废机油调配。模板连接处宜采用双面胶封堵，防止浇筑混凝土过程中漏浆。模板安装完成后，应进行高程复核，经自检合格后，报监理工程师，经检验合格后进入下一道工序。

浇筑混凝土前，应再次复核模板的标高、尺寸、位置、强度、刚度、牢固性、平整度、内侧的光洁度等内容是否满足要求，不得有缝隙和孔洞。混凝土浇筑过程中，要按一定的顺序和方向分层进行，振捣方式采用插入式振动器。混凝土每层浇筑30cm，一般分层厚度为振捣器作用部分长度的1.25倍。应沿浇筑的顺序方向，采用斜向振捣法，振捣棒与水平面倾角约30°左右。棒头朝前进方向，插棒间距以50cm为宜，防止漏振。应依自动滑动的混凝土坡面循序进行，不得进行跳跃式振捣。有倾斜面时，应从低处开始，逐层扩展升高，并保持水平分层。在折角处，应作为一层处理。用插入式振捣器应快插慢拔，插点应均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到振捣密实。移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍。振捣上一层时应插入下层5cm，以清除两层间的接缝。插入式振捣器的机头，不得贴上模板，靠近模板振动时要保持10cm的间距。当振捣折角处不可避免靠近模板时，可用胶皮包裹机头。每次振捣的时间要严格掌握，插入式振捣器，一般只要15～30s。混凝土应振捣到浆体停止下沉，无明显气泡上升。表面平坦泛浆，呈现薄层水泥浆的状态为止，然后慢提振捣器。振捣时间不宜过长，否则会产生离析现象。

待混凝土初凝后用麻袋浸水覆盖养护7d以上，待混凝土强度达到设计强度80%时拆除模板及承重系统进入下一根盖梁施工。

3 穿帮法受力分析

选取金江板桥盖梁进行受理分析，该盖梁长21.94m,宽1.8m，高1.3m,该盖梁下设计为4根直径1.3m墩柱，墩柱中心距离4.5m，悬臂端悬臂长度为2.27m。

墩柱施工时，距墩顶70cm位置预埋Φ110mm的PVC管作为纵向孔洞，拆模后穿Φ100mm钢棒支撑墩柱，两侧各一根,40c工字钢作为承重托架，在工字钢上铺 [10槽钢作分配梁搭建平台，槽钢净距10cm。

3.1 荷载计算

盖梁自重：G1=2 1.9 4 m×1.3 m×1.8 m×2.7 t/m3=138.62t=1386.2KN；

模板及连接件重量：G2=(（1.3×1.8+1.3×21.94）×2+1.8×21.94)×0.9吨/平米=0.76吨=7.6KN

槽钢重量：G3=147根×2m×10kg/m=2940kg=29.4KN

工字钢重量G4=24m×2根×80.158kg/m=3847.58kg=38.48KN

总恒载=1386KN+7.6KN+29.4KN+38.48KN=1461.48 KN

施工荷载：浇筑砼振捣荷载取2KN/m；小型机具、堆放荷载取2.5KN/m；

总活荷载为4.5KN/m

3.2 槽钢验算

1 强度验算

图1 槽钢受力模型图

槽钢每延米均布荷载：q=1.2×(1461.48KN/21.94m×0.15/1.8)+1.4×4.5KN/m =12.96KN/m；

悬臂端长度较小，在支座处产生的负弯矩可以忽略不计，跨中弯矩可按照梁端铰止来计算跨中弯矩，则跨中最大弯矩：Mmax=1/8 ql2=1/8×12.96×1.4422=3.37KN2m；

查表可得槽钢的截面抵抗矩：W=39.7×10-6m3；

最大正应力σmax= Mmax/W=3.37 KN3m /(39.7×10-6)m3=84.89MPa；

查表可得：［σ]=235MPa＞σmax=84.89MPa，满足要求。

2 挠度验算

查表所得：槽钢的E= 2.06×105N/mm2,I=4.14×10-4mm4；

fmax=5ql4/384EI=5×12.96×1.4424/(384×2.06×105×4.14×10-4)=8.5×10-3mm；

容许挠度：［f]=l/500=1.442m/500=2.884mm＞ fmax=8.5×10-3mm，满足要求。

3.3 工字钢验算

1 强度验算

承重梁选用I40c工字钢，每侧安装1根I40c工字钢，单根长24m，分为三跨，墩柱中心间距5.8m，计算跨径取l=5.8m；盖梁悬臂长a=2.27m，盖梁长L=21.94m；

单根工字钢承受荷载：q=(1.2×(1461.48KN/21.94m)+1.4×4.5 KN/m)/2=43.122 KN/m；

图2 工字钢受力模型图

最大弯矩：Mmax=ql2（1-4a2/l2)/8=43.122×5.82（1-2.272/5.82）/8=154.13 KN·m；

查表可得I40c的截面抵抗矩：W=1190×10-6m3；

最大正应力σmax= Mmax/W=154.13 KN·m /(1190×10-6)m3=129.52MPa；

查表可得：［σ]=235MPa＞σmax=129.52MPa，满足要求。

2 挠度验算

查表所得：工字钢的E= 2.06×105N/mm2,I=15.2×10-4mm4；

fmax=ql4(5-24a2/l2) /384EI =43.122×5.84(5-24×2.272/5.82) /(384×2.06×105×15.2×10-4)= 5.3724mm；

容许挠度：［f]=l/500=11.6mm＞ fmax=5.3724mm。

3.3 钢棒验算

锭选用直径1 0 0 m m的钢棒，钢棒作用点受力：P=43.122×21.94/8=118.26KN；

直径为100mm截面积S=3.14×502=7850mm2

最大剪应力 Fmax=P/S=118.26×1000/7850=15.06MPa;

查表可得钢棒的许用剪切力［σ]=125MPa＞ Fmax=22.5MPa,满足要求。

4 穿棒法施工的优点

盖梁穿棒法施工存在如下优点：穿棒法施工的所有荷载通过钢棒传递至墩柱，对墩柱周边的地基承载力没有特殊要求，只需将地基处理至能够承受脚手架的承载力即可；省略了支架搭设，节约了桥梁施工工期，且减小了钢管材料大量消耗，节约施工成本。

5 结束语：

盖梁穿棒法施工是盖梁无支架施工的典型施工工艺，它具有可实施性强，施工条件不受限制等优点；且减少了施工周转材料的消耗，缩短了施工工期，降低了施工成本。因此，穿棒法施工工艺值得在桥梁施工中广泛推广。