响水村特大桥连续梁临时固结设计

1.工程概况

响水村特大桥连续梁跨度为48+80+48，其中5#主墩顶帽尺寸为4m×8m，6#号主墩顶帽尺寸为4m×8m，两个主墩顶单个支承垫石尺寸均为2.0m×2.0m，两支承垫石间净距为3.3m。

2.临时固结假定

临时固结主要承受悬浇时梁体两端不平衡重、施工荷载不平衡重，并考虑风载、一侧挂篮倾覆及由此引起的一端正在浇筑的砼全部坠落所造成的不平衡弯矩，并由此不平衡弯矩及梁自重引起的最大竖向支反力。

根据设计所提供的最大不平衡弯矩35486KN.m，最大竖向支反力采用20852KN来计算临时固结。当桥梁位于1200m半径曲线上时，最大悬臂状态，墩梁临时固结构造还将受到3770KN.m的横桥向弯矩作用，其中最大竖向支反力由一侧的临时固结砼承受，最大不平衡弯矩引起的拉力由一侧的临时固结中预埋钢筋承受。

3.临时固结设计计算

为节约成本，方便施工，拟将临时固结设于主墩墩顶顺桥向垫石两侧，根据设计所给的最大不平衡弯矩及最大竖向支反力计算，然后检算桥墩偏心受压时抗倾覆及抗裂性能是否能够满足。各墩顶临时固结设计见附图。

3.1临时固结砼面积计算

拟采用C45砼，设计抗压强度21.1MPa，则所需的最小固结面积为：

Amin=20852KN/21.1 MPa/1000=0.988m2

根据墩顶尺寸及垫石位置，考虑0号块梁腹板位置，墩顶每侧临时固结面积取1.95m2，则安全系数为1.95/0.988=1.97

将4#、7#临时固结外缘距墩身表面15cm，距垫石10cm，4#、7#墩临时固结宽50cm长390cm可以实现, 较5#、6#安全，预埋钢筋计算将只计算5#、6#墩情况。

将5#、6#墩临时固结外缘距墩身表面10cm，5#、6#墩临时固结宽75cm长260cm可以实现，因此两侧临时固结顺桥向中心距为3.05m。

3.2临时固结预埋钢筋计算

最大不平衡弯矩产生的拉力为:    

55720KNm/3.05m=18269KN

单个T构梁自重2010*9.8=19698KN

两只挂篮估计重量约为1000KN，施工人群及机具重约500KN

则受压较小的临时固结所承受的拉应力应为：

18269-（19698+1000+500）/2=7670KN（受拉）

受压较大的临时固结所承受的拉应力应为：

18269+（19698+1000+500）/2=28868KN（受压）

按受压较小侧临时固结布置d=32mm的精扎螺纹钢计算，其单根容许承载力为684KN（此时应力为850MPa，小于屈服强度930MPa），则临时固结所需预埋精扎螺纹钢根数为：

7670/684≈12根，取15根时，安全系数为1.25

由于最大不平衡弯矩不一定发生在11号块施工时，最大竖向支反力为不定值，故实际预埋时按最大不平衡弯矩所产生的拉力进行计算，偏于保守。此时需埋设精扎螺纹钢根数为：

28868/684≈34根, 取56根时，安全系数为1.7

3.3墩身受最大平衡弯矩产生的偏心受压检算

5#、6#受最大不平衡弯矩35486KNm时，由于墩身砼均在1300m3以上，墩身自重可平衡掉1300*2.5*9.8*1.525=48571KNm，既使在不考虑墩身自重时，不平衡弯矩全部由墩身一侧的竖向钢筋承受，根据以下检算也能满足要求。

墩身单侧平直段共有40根直径20mm的HRB335钢筋，其可承受的弯矩为：

40根*300KN/根*4.0m=48000KNm

两侧半圆地段共有78根直径20mm的HRB335钢筋，其可承受的弯矩为：

78根*300KN/根*4.0m/2=93600KNm

(48000+93600)/35486≈3.99，可以满足偏心受压要求。

3.4墩身表面开裂检算

由于受压区检算时砼应变取值小于35MPa，不再检算。只检算当受拉区砼发生与受拉精扎螺纹钢相同的应变时砼的拉应力是否满足要求即可。

C35砼弹模约为30GPa，精扎螺纹钢弹模为200GPa。精扎螺纹钢四周承担受拉区砼最小面积应为:

200*804.2/30=5362 mm2

当精扎螺纹钢间距为12.5cm时，其周边受拉区砼简化为一个半径6.25cm的圆。其面积为3.14*62.5*62.5=12272mm2＞5362 mm2，满足要求。

3.5临时固结内精扎螺纹钢布置

假定临时固结纵向尺寸为75cm宽，横向尺寸为130cm宽，高度为墩顶至梁底60cm。

临时支座距永久支座中心距为2.0/2+0.15+0.75/2=1.525m 。

根据计算临时固结小钢筋砼块每个墩上设4个，每个尺寸为75cm宽、130cm长、高61cm,每个内布设28根d=32mm的精扎螺纹钢。

精扎螺纹钢锚入长度最少需要40*32=1280mm，要求顶帽内1.5m，位于腹板内及腹板内侧15cm范围内采用的1.5m，伸出腹板外即底板内采用0.7m。具体布置见附图。

约需3.61m精扎螺纹钢28*4*2=224根。

5#、6#墩锚固长度范围内自行加配箍筋，箍筋直径不小于0.25d=0.25*32=8mm，采用10mm圆钢,间距不得大于10d=10*32=320mm。

临时固结尺寸及精扎螺纹钢布置见附图，4#、7#墩在未设精扎螺纹钢的两侧自行布设直径16mm普通钢筋做为构造筋防裂，间距15cm，墩顶及梁内锚入深度60cm，两端带70mm直角弯钩，每根长2.08m，相应在梁体及顶帽内自行加入部分箍筋。

临时支座待永久支座安装后浇筑，并采用C55梁部混凝土灌注。为使施工中永久支座不受力，临时支座的顶面标高要比永久支座高5-10mm，施工时以绝对标高进行控制。

4临时固结解除

4.1硫磺砂浆层设置位置

同一T构墩顶两侧的临时固结需同步进行解除,以减少对梁部应力的影响。本工程采用硫磺砂浆中间埋设电阻丝的方式设置临时固结,采用通电熔解硫磺砂浆解除临时固结。由于4#～7#墩墩顶至梁底的高度为600mm，为保证硫磺砂浆熔化时不引起墩顶及梁底砼受热影响砼质量，在距墩顶45cm高处的临时固结中夹设4cm厚硫磺砂浆层，截面面积与临时固结砼相同。临时固结顶部抹面收平后，铺一层厚塑料布与梁底隔离，以便凿除临时固结后不再修补梁底。

4.2硫磺砂浆配比

硫磺砂浆是指将硫磺加热到一定温度形成液态并充分脱水后加入适当比例的水泥和粒径1.25mm以下的细骨料，形成的一种新型热塑性材料。

4.2.1原材料

硫磺是硫磺砂浆的胶粘剂和熔化剂,选用工业粉状硫磺或块状硫磺，要求纯度高、杂质少、水份少、含量应不少于98%、水分小于1%。

水泥自拌合站取出后在使用前必须烘干。细骨料自拌合站取出后要进行过筛清先，使含泥量不大于1%，1.25mm筛孔筛余量不大于5%,使用前需烘干脱水。

4.2.2 硫磺砂浆配合比

配合比中水泥增加会使硫磺砂浆抗压强度增加，但会增加熔化的难度。通过以前的施工经验，下面给出了三种不同的硫磺砂浆配合比（其中2#配合比为推荐配合比）。

硫磺砂浆配合比

4.2.3 硫磺砂浆的熬制方法

常温下硫磺为淡黄色固体，硫磺的熔化脱水温度为130～150℃；与粉料、细砂的混合温度为140～160℃；温度低时因粘度大不能混匀，温度高达170℃以上时，熔融的硫磺,其粘度变化较为复杂。因此硫磺在施工过程中温度应介于115～160℃之间，易于操作施工，其施工步骤如下：

组装模具→浇筑第一层硫磺砂浆→穿电热丝并固定→浇筑第二层硫磺砂浆→冷却成型→脱模→对电热丝进行防护

①先将硫磺打成2～5cm的小块，按比例称好分批放入锅中，加热130～150℃熔化，边熔边放边搅，注意防止局部过热，以达到充分脱水的目的。

②硫磺脱水后，分批将已搅拌均匀的130℃烘干细骨料、水泥放入锅中不断搅拌、脱水，混合均匀；注意要严格控制熬制温度，一般为140～160℃，最高不超过170℃，约熬制3~4小时。

③待硫磺砂浆熬制均匀、颜色一致、汽泡完全消失时，先取样检查，以确定其熬制质量，如不符合要求时，应继续熬制，直到合格。

④硫磺砂浆质量鉴定,在140℃时，浇入抗拉试模中观察，冷却时应无涌泡、凹陷、不密实、分层现象；将其打断观察，断面内肉眼看可见小孔多于5个，说明熬制时间不够，通过延长熬制时间，直到眼见小孔小于或等于5个为止。

4.3硫磺砂浆的解除

4.3.1 电阻丝埋设

硫磺砂浆的清理方法有氧气烧化、预埋电阻丝电热软化以及人工凿除等。考虑到施工过程中梁体下降的均匀性要求，我们采用预埋电阻丝通电软化的方案。为防止电阻丝中间断裂，电阻丝采用并联方式布置。

首先将硫磺砂浆灌注至20mm高度，待其表层初步结晶后，将已事先定型好的电阻丝按设置图纸小心布置在表层，接着浇注到顶。电阻丝应均匀分布，并留有一定的间隙，一般以2～4cm为宜，不宜过近或过远，以防出现短路和产热不均匀。

根据试验经验，硫磺砂浆中预埋96Ω电阻丝（即500W电阻丝）软化效果较好，此时每个临时固结内埋设有25根（间距按3cm考虑）并联的96Ω电阻丝，然后将同一墩顶的4块之间进行串联。总功率为：

N=U2/R=2202/（96÷25）×4=50417W

4.3.2 硫磺砂浆临时支座同步熔化的措施

1）每一根电阻丝严格逐根用万用表量测，不合标准的坚决不用。

2）硫磺砂浆原材料选用同一批一次性进库材料。

3）硫磺砂浆熬制熔化过程中，严格控制熔化温度，专人用温度计测试，专人上下不断地翻动搅拌。

4）同一墩顶4块临时支座一起一次浇注硫磺砂浆。

5）浇注后，对每一块支座中的每一根电阻丝用万用表量测，数据不符的坚决不用。

6）安装后的硫磺砂浆支座专人负责保护，临时固结解除前对每根电阻丝进行复测，确保合格。接线时专职电工负责按方案接电。

7）避开风、雨天气落梁。

4.4硫磺砂浆施工中的防毒措施

硫磺砂浆熬制过程中会产生大量的有毒气体SO2。因此在熬制过程中，施工人员需佩带防毒口罩以防中毒，并应将施工场地布置在通风处。