低水位区横系梁的设计与施工

摘要：低水位区施工横系梁难度较大，从施工工期和工程造价上来考虑，采用抱箍法施工横系梁是一种可行的方法。结合工程实例，对该工程的设计方案和施工要点进行介绍，为类似工程提供参考。

关键词：桩基础；横系梁；抱箍；型钢混凝土

工程概况

1横系梁设计方案的确定

121m处的横系梁施工时间很短，需要采用其他措施缩短或者延长施工时间。由于本次设计的桩基础均为端承桩，进入中等风化片岩深度6～8m，设计此横系梁的主要目的是加强桩基础之间的横向联系，提高结构体系的稳定性。

根据现场实际情况，设计了四个方案。方案一降低水库水位；方案二设置钢套箱施工；方案三采用钢护筒群+桩基础二次浇注的方法[1]，即在横系梁位置增加钢护筒，桩基础在离系梁底1m位置停止灌装，整理并固定好系梁钢筋后，灌装余下混凝土；方案四采用预制、拼装结构。水库用水涉及到生活、工业、农业灌溉等方面的因素，开闸放水即不经济，实施难度也太大；采用钢套箱施工，工作平台大，施工时间长，造价太高；方案三的施工工序多，施工时间长，施工空间有限，施工难度大；考虑到横系梁是增加桩基础之间的整体性，横系梁的长度不大，可以利用施工栈桥进行吊装，因此本次设计采用预制、拼装结构，其既可以满足施工时间的要求，造价又比较经济。

横系梁的设计方案：采用钢抱箍与桩基础进行固定，将现场制作好的型钢混凝土吊装到安装位置与钢抱箍预留钢板进行焊接固定，钢抱箍外侧及与型钢混凝土接头位置增设一层钢筋混凝土结构。

2钢抱箍设计

钢抱箍由两个略小于半圆的半圆箍拼装而成，其前后连接处预留2cm的空隙。在该连接处，设置一排高强螺栓进行连接固定，根据横系梁的位置，在钢抱箍的前后左右设置牛腿，以便与型钢混凝土的钢构件进行焊接固定。

高强螺栓的预拉力T计算为：

（1）

式中： 为钢板与橡胶板之间的摩擦系数，一般取0.3； 为安全系数，本次设计取3；P为单边荷载；n为传力接触面数目，取1。

高强螺栓的预拉力强度t计算为：

（2）

式中：H为抱箍高度；b1为钢板箍厚度。

3型钢混凝土梁设计

横系梁采用型钢混凝土组合梁主要是为了减轻吊装重量、方便与钢抱箍进行连接固定和避免钢结构防腐维护对水体的污染。型钢混凝土梁根据规范[2]的规定进行设计。本次设计的梁高0.8m，宽0.5米，型钢型号为HK450a。为了方便型钢混凝土梁与抱箍的焊接，其两端各预留0.15m未外包混凝土。

4接头位置设计

钢抱箍一般作为临时结构用于桥梁施工，此处设计的横系梁作为永久结构，为了保证其安全性，在其上下方植入两根25mm钢筋，并在钢抱箍上下各0.4米范围外包一层钢筋混凝土。为了加强钢与混凝土的共同受力，钢抱箍外侧焊接直径为16mm，间距为15cm的钢筋。

5横系梁施工方案

首先搭建桩基础施工的水上平台和施工栈桥，平台之间的支撑体系应与横系梁的位置错开，方便横系梁的安装。

抱箍及型钢混凝土梁应首先制作好，待水库水位下降到横系梁的设计高程后，安装钢抱箍。钢抱箍的安装是整个施工、设计的关键点，应注意以下要点：

（1）抱箍螺栓使用前必须检查其是否有缺陷。只要发现有缺陷坚决不能使用。

（2）螺栓应首先进行预紧，然后用扭力矩的扭力扳手进行检测，确保螺栓建立其预定的预拉力。

（3）抱箍安装在桩基础上时必须与其密贴。

（4）抱箍加压后，在其下方作标记，检测抱箍是否有下沉现象，并做好记录。

抱箍安装完成后，将型钢混凝土梁吊装到设计位置后与钢抱箍进行焊接固定。然后将钢抱箍上下各0.4米范围内的混凝土表面凿毛并重新干净后，绑扎钢筋，立好模板。浇筑混凝土，浇筑时候应注意减少对水源的污染 。混凝土浇筑完成后，应及时养护，待混凝土强度达到75%后，拆除模板。

6结论

低水位区横系梁的施工方法较多，常用的方法是降低水位进行施工。对某一个具体工程项目，可能受到很多因素的制约，采用常用的钢筋混凝土系梁难度太大或者不可行。本文提供了一种新的组合横系梁结构，简单可行，且比较经济，可为此类工程横系梁的设计与施工提供参考。