连续梁中墩临时锚固措施设计

作者：单朋亮

来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2012年第02期

        摘要：本文提出了一种悬臂浇筑连续梁墩顶临时锚固方案，并介绍了其设计计算过程，实践证明切实可行。

        关键词：连续梁 临时锚固设计

        1 工程概况

        某特大桥，1285#～1288#墩上跨淮洪新河，上部连续跨径为48.75m+80m+48.75m，设计采用挂篮悬浇施工。0#块采用托架现浇，1#～6#段采用挂篮悬浇施工，7#段为合拢段。

        2 设计要求

        2.1 悬臂施工时，要求对称浇筑，如难以实现，应控制两侧混凝土浇筑不平衡重不超过20吨。

        2.2 墩梁临时固结措施：各中墩临时固结措施，应能承受中支点处最大不平衡弯矩19902KN·m和相应竖向反力19885KN。此不平衡荷载考虑了①中墩两侧梁体结构的不均匀性、②施工不平衡荷载、③风荷载，未考虑安全系数及一侧挂篮坠落的情况，设计临时固结构造时，应酌留富余量，并应在施工时加强挂篮锚固。

        3 临时固结设计计算

        临时支座在施工主墩墩身上部时需埋设锚固用精轧螺纹钢，在墩顶浇筑临时支座。临时支座由三层组成，即C50聚丙烯纤维混凝土（厚17cm）+C50硫磺砂浆（厚10.8cm）+C50聚丙烯纤维混凝土（厚17cm），在硫磺砂浆层内埋设电阻丝，拆除时通电预热然后凿除。临时支座上下与梁体及墩身接触处铺设油毛毡，以方便拆除。精轧螺纹钢锚固于0号段箱梁底板与隔墙交接处，锚下砼与梁体一起浇筑。0号段箱梁浇筑完毕达到强度后，张拉精轧螺纹钢至设计吨位。0号段托架在以下计算中不考虑参与受力。

        为了施工安全，按照以往的施工经验，最不利不平衡载荷出现在悬臂灌注施工至6号梁段时的最大悬臂工况，需考虑施工风荷载、两侧梁体结构不均匀性的重量偏差、左右6号梁段的不同步施工、挂篮坠落，所取参数为最不利工况，实际施工时应严格控制两侧的重量偏差，不同步施工荷载不得大于20吨。

        在悬臂浇注施工过程中，为保证“T”形结构的稳定性，在桥墩顶面（0#块梁底）设置4个0.4m（宽）×1.8m（长）的临时支墩（见图1），临时支墩采用标号C50的混凝土块，每个临时支墩内部配置φ25高强精轧螺纹钢筋42根，同时配置适当的普通钢筋。精轧螺纹钢筋埋入桥墩90cm，埋入梁体90cm。在临时支座底面、顶面各设一层塑料薄膜（或油毛毡）隔离层。临时支座中心距离桥墩中心纵向距离1.25m。

        3.1 临时支墩混凝土抗压强度。临时混凝土支墩的最大压力为R2=20852kN，桥墩一侧临时支墩的受压面积为：2×1.8×0.4=1.44m2

        混凝土的压应力20852/1.44=14.5MPa

        计算中未计螺纹钢的有利因素，强度满足安全性要求。

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        图2 临时固结受力图

        3.2 临时支墩锚固钢筋强度。对于螺纹钢筋，按承受最大的不平衡弯矩假设计算。

        单根螺纹钢筋的极限抗拉(压)力：

        490×700=343000N=343.0kN

        桥墩一侧共68根（只计最外侧2排的钢筋）螺纹钢筋能够抵抗的最大不平衡弯矩是：

        M=2×34×343×2.7=62975kN.m>35486kN.m

        螺纹钢筋能够满足抵抗最大不平衡弯矩的要求，安全系数为n=62974.8/35486=1.77

        3.3 风荷载计算：根据《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005），查得蚌埠地区基本风压值W0=500Pa，风压力计算公式为：

        W=K1×K2×K3×W0=1.3×1.0×1.0×500=650Pa

        其中：W——风荷载强度Pa

        W0——基本风压值Pa

        K1——风载体形系数，取1.3

        K2——风压高度变化系数，取1.0

        K3——地形、地理条件系数，取1.0

        风荷载最不利情况为沿悬浇墩轴线一端全部为从桥面往下的风压力，另一端全部为沿桥底往上的风压力，风荷载为：650Pa×12=7.8KN/m

        3.4 其他不平衡荷载考虑以下因素

        3.4.1 两侧梁体结构不均匀性的重量偏差考虑3%；

        3.4.2 一侧挂篮坠落情况下的最不利工况，挂篮、模板、施工荷载合计600KN；

        3.4.3 施工不同步产生的不平衡荷载按施工6#梁段时产生，按6#段自重的25%即267KN。

        3.5 计算不平衡弯矩。M左＝1068.2×0.75×25＋1092.5×21＋1185.6×17＋1157.1×13.25＋1250.2×9.75＋1322.1×6.25－0.5×7.8×27×27＝96067KN·m

        M右＝1068.2×1.03×25＋1092.5×1.03×21＋1185.6×1.03×17＋1157.1×1.03×13.25＋1250.2×1.03×9.75＋1322.1×1.03×6.25＋600×27＋0.5×7.8×27×27＝127798KN·m

        不平衡弯矩M＝M右－M左＝31731KN·m

        （所考虑的不平衡弯矩大于设计要求的19902KN·m）

        3.6 计算临时支座反力。假设左右临时支座反力方向均为向上，取力的平衡：

        R左＋R右＝梁体自重×1.03+施工挂篮模板等临时荷载+风载压力

        =17780×1.03+600×2+7.8×54=19935KN

        （所考虑的竖向反力大于设计要求的19885KN）

        以箱梁中心取力矩平衡：

        R右×1.475－R左×1.475＝31731KN·m

        得：R左＝-7KN

        R右＝20724KN

        3.7 抗倾覆力矩

        连续梁自重抗倾覆力矩：

        M1’＝17780×1.475＝26226KN·m

        精轧螺纹钢筋抗倾覆力矩

        M2’＝400×16×2.875＝18400KN·m 

        合计抗倾覆力矩M’＝44626KN·m 

        3.8 抗倾覆安全系数K＝M’/M＝44626/31731＝1.406

        3.9 临时支座受力验算。左侧临时支座反力为：400×16-7=5611KN；

        右侧临时支座反力为：400×16+20724=27124KN；

        临时支座面积为0.75×2.4×2=3.6m2

        支座所受最大压应力为27124×10-3/3.6=7.53MPa

        ＜C40混凝土强度设计值19.5MPa。(计算通过，满足要求)。

        4 结束语

        本大桥箱梁悬臂施工墩顶临时锚固严格按照本图施工，箱梁顺利实现合龙，本文提出连续梁中墩临时锚固措施适合墩高15M左右的连续梁桥，本文希望能对类似桥梁的临里锚固起到一个抛砖引玉的作用。

        参考文献：

        [1]混凝土设结构计规范，GB 50010-2002.

        [2]客运专线铁路桥涵工程施工技术指南，TZ-213-2005.

        [3]客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准.铁建设[2005]

        160号.

        [4]铁路桥涵工程施工安全技术规程，TB10303-2009.

        [5]芦勇.东江四桥主桥连续梁临时支墩、支座的设计与施工.铁道建筑技术，2004(4).