钢筋混凝土锚固公式

吕军

（中铁八局厦深铁路工程指挥部，广东 普宁515300）

摘要   本文简要介绍了厦深铁路广东段XSGW-1标白马河连续梁悬灌施工，中墩临时固结措施方案比选及设计检算全过程。

关键词   临时固结措施   优化   检算

1工程概述

白马河连续梁主要为跨越324国道而设，孔跨布置为一联32+48+32米，全联长113.1m。梁体为单箱单室、斜腹板、变高度、变截面结构，箱梁顶宽12.2m，底宽在0#段处为5.56m，底板加厚段最厚处为90cm，最薄处（非加厚段根部）为60cm，其余底板按圆曲线变化，底板厚度向跨中逐渐减薄至30cm，梁体砼标号为C50；下部共设四个墩身，分别为31#、32#、33#、34#墩，均为矩形桥墩，砼标号为C35，其中32#、33#墩为中墩，32#墩墩高为5.5米，33#墩墩高为6米。0#段梁体几何尺寸（见图1）。

临时固结措施设在32#、33#墩，设计图要求临时固结措施应能承受中支点处最大竖向力为13338KN，不平衡重为8t，相应不平衡弯矩为4491KN.m的要求。临时固结措施原设计（见图2）。

2   临时固结措施方案比选

2.1  原设计临时固结措施弊端

2.1.1  原设计图临时固结措施理念是靠墩身内提前预埋的竖向精轧螺纹钢与0#段梁体底板砼之间的握裹力、粘结力来抵抗施工过程中的不平衡弯矩。

2.1.2  因竖向精轧螺纹钢在梁体底板内的尺寸很短，每根仅0.79m，握裹力、粘结力有限，根本达不到锚固力的要求，为了能抵抗不平衡弯矩，故精轧螺纹钢数量需很大，一个墩设计为3米长Φ32精轧螺纹钢共180根，540米长，重3407kg，浪费较大。

2.1.3  原设计临时固结措施每处精轧螺纹钢为3根，每个墩共45处，体系转换时拆除不方便，且梁体底板外漏钢筋头不易处理完美。

2.2  临时固结措施目的

不管采用何种施工方法，临时固结措施的目的只有一个，就是为抵抗施工中的不平衡荷载、不平衡弯矩，通过临时固结措施将施工中产生的倾覆力矩予以完全抵消，并达到稳定系数不小于2的要求，使梁体在施工过程中不至倾覆，处于可控的安全状态。

2.3  临时固结措施方案比选

从节约和方便施工考虑，经多种方案计算比选，采用将预埋在墩身内的精轧螺纹钢加长伸出梁体底板，每个墩只需8根5m和8根6m的Φ32精轧螺纹钢，共88m长，重555kg，利用千斤顶对精轧螺纹钢进行张拉到容许控制应力，使梁体底板与墩身之间存在一个预拉力，来抵抗施工中的不平衡弯矩，使梁体处于稳定状态。

3   优化后临时固结措施检算

3.1   设计图

3.1.1梁体节段参数及立面（见图3）

3.1.2优化后临时固结措施设计（见图4）

3.2  竖向承载力检算

  临时支墩采用C30砼浇筑，其抗压强度设计值为：fc=15Mpa

承压面积为：A=0.6*1.7*2=2.04m2

容许承受的最大竖向支反力为：

F= fc *A=15*1000*2.04=30600KN＞13338KN，满足要求。

3.3  最大不平衡弯矩检算

每个墩单侧采取8根Ф32精轧螺纹钢，抗拉强度标准值fpk=785Mpa，两端均带锚具，每根张拉吨位为54t。拟采取以下三种方案进行检算：

3.3.1当悬臂段浇筑至中跨跨中6#段，跨中一侧出现不平衡重20t（出于安全考虑按20t计算）时，检算如下：

M倾覆=2941/2×（4/2－1.5）+926×（3/2+4－1.5）+874×（3/2+7－1.5）+845×（3/2+10－1.5）+747×（3/2+13－1.5）+814×（4/2+16－1.5）+822×（4/2+20－1.5）+200×（4/2+20－1.5）=63100.3KN.m

M稳定=2941/2×（4/2+1.5）+926×（3/2+4+1.5）+874×（3/2+7+1.5）+845×（3/2+10+1.5）+747×（3/2+13+1.5）+793×（4/2+16+1.5）+809×（4/2+20+1.5）+（540×8）×3=90740.8KN.m

M稳定－M倾覆=270.5 KN.m＞2*4491KN.m=82 KN.m，满足要求。

3.3.2当悬臂段浇筑至中跨跨中1#段，跨中一侧出现不平衡重20t（出于安全考虑按20t计算）时，检算如下：

M倾覆=2941/2×（4/2－1.5）+926×（3/2+4－1.5）+200×（3/2+4－1.5）

=5239.3KN.m

M稳定=2941/2×（4/2+1.5）+926×（3/2+4+1.5）+（540×8）×3

=24588.8KN.m

M稳定－M倾覆=19349.5KN.m＞2*4491KN.m=82 KN.m，满足要求。

3.3.3所有不平衡弯矩均由精轧螺纹钢承受，M倾覆=2*4491KN.m

M稳定=540*8*3=12960KN.m＞M倾覆=2*4491KN.m=82 KN.m，满足要求。

3.4  精轧螺纹钢下锚长度检算

根据《建筑施工计算手册》p533，φ32mm精扎螺纹钢在混凝土中达到自锚所需锚固长度为： 

式中，α——钢筋外形系数，带肋钢筋取0.14；fy——精轧螺纹钢抗拉强度设计值（Mpa）；ft——混凝土轴心抗拉强度设计值（Mpa），当砼强度等级高于C40时，按C40取值；d——精轧螺纹钢直径（mm），当钢筋直径大于25mm时，考虑1.1的修正系数。

考虑预埋钢筋与混凝土的握裹力、粘结力，在砼施工过程中会受施工影响而降低，趋于安全考虑，施工时，将精轧螺纹钢两端均带上锚具。

3.5  箱梁底板砼张拉时抗弯检算

趋于安全考虑，按单筋矩形截面计算，梁高按750mm，梁宽按45度分散角1500mm考虑，受拉钢筋面积As=15*π*82=3016mm2

砼受压区高度x=fyAs/fcmb=310*3016/26*1500=24mm

ξ=x/h0=24/(750-60)=0.035＜ξb=0.544,属于适筋梁

所能承受的弯矩Mu容= fcmbx(h0-x/2)

                  =26*1500*24*(690-24/2)=634.6KN.m

实际工况，梁体底板张拉时受荷载（见图5）

箱梁底板实际承受弯矩为：

M实=1080*0.75-540*0.6-540*0.2

=378KN.m＜Mu容=634.6KN.m，满足要求。

3.6  箱梁底板砼张拉时抗剪检算

箱梁底板能承受的抗剪力为：

F容=0.07fcbh0=0.07*23.5*1500*690=1702575N=1702.6KN＞F实=1080KN，满足要求。

4几点体会

4.1   此临时固结措施用于小跨度连续梁是方便的、可行的，具体适用跨度大小需通过计算确定，以能抵抗不平衡弯矩为目的，大跨度连续梁可采取在承台或原地面搭设钢管立柱支撑（结合0#段现浇支架考虑）来抵抗不平衡弯矩。

4.2   为方便临时支墩的拆除，最好在临时支墩中间设置一层硫磺砂浆层，强度必须满足竖向力承载力要求，工艺成熟时采用，其表面、底面铺设双层油毛毡。

4.3   在施作临时支墩和0#段梁底板时，切记让精轧螺纹钢表面与砼完全隔离。

作者简介：吕军（1977-），大本，工程师