懸澆連續(xù)梁墩梁臨時(shí)固結(jié)設(shè)計(jì)與計(jì)算

王蕾

【摘要】本文主要介紹了大西左線太鋼特大橋連續(xù)梁0#塊設(shè)置墩梁臨時(shí)固結(jié)，采用墩頂預(yù)埋精軋螺紋鋼錨固梁體，混凝土臨時(shí)支墩承受豎向荷載；通過對(duì)結(jié)構(gòu)的各種不同不利荷載的分析，利用此方法作為連續(xù)梁臨時(shí)固結(jié)，為相似結(jié)構(gòu)施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)梁；臨時(shí)固結(jié)；設(shè)計(jì)

1、工程概況

大西左線太鋼特大橋采用（32+48+32）m連續(xù)梁橫跨太原市尖草坪街。該連續(xù)梁采用懸澆施工，共8個(gè)塊段（7#塊為合攏段，8#段為邊跨直線段），梁體主墩為2#和3#墩，梁體主墩位置處梁底距離原地面高差分別為：2.42m和4.67m。由于梁底與原地面高差較小，因而采用臨時(shí)固結(jié)墩抗拉及墩身混凝土抗壓受力結(jié)構(gòu)，其中2#主墩頂帽尺寸為2.8m×6.2m，3#號(hào)主墩頂帽尺寸為2.8m×6.2m，兩個(gè)主墩頂單個(gè)支承墊石尺寸均為1.8m×1.8m，兩支承墊石間凈距為1.3m。

2.臨時(shí)固結(jié)設(shè)置

本橋墩梁鉸接，為避免懸澆梁施工時(shí)前后梁段荷載不平衡產(chǎn)生傾斜，且不使永久支座過早受力，在懸灌梁施工過程中，應(yīng)設(shè)置臨時(shí)支座，將臨時(shí)固結(jié)設(shè)于主墩墩頂順橋向墊石兩側(cè)，并臨時(shí)將橋墩與梁體固結(jié)。

臨時(shí)固結(jié)主要承受懸澆時(shí)梁體兩端不平衡重、施工荷載不平衡重，并考慮風(fēng)載、一側(cè)掛籃傾覆及由此引起的一端正在澆筑的混凝土全部墜落所造成的不平衡彎矩，并由此不平衡彎矩及梁自重引起的最大豎向支反力。

根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的各中墩臨時(shí)固結(jié)措施承受中支點(diǎn)處最大不平衡彎矩為11664KN.m，豎向支反力9832KN，其中最大豎向支反力由一側(cè)的臨時(shí)固結(jié)混凝土承受，最大不平衡彎矩引起的拉力由一側(cè)的臨時(shí)固結(jié)中預(yù)埋鋼筋承受。

3.臨時(shí)固結(jié)設(shè)計(jì)及檢算

根據(jù)設(shè)計(jì)所給的最大不平衡彎矩及最大豎向支反力計(jì)算，然后檢算橋墩偏心受壓時(shí)抗傾覆及抗裂性能是否能夠滿足。

3.1荷載計(jì)算

縱向最大不平衡彎矩由懸臂灌注兩端混凝土灌注不平衡重、成型后各節(jié)段由于施工誤差產(chǎn)生的不平衡重、不對(duì)稱設(shè)置的鋸齒塊的不平衡重等引起的。表3.1為（32+48+32）m連續(xù)梁的節(jié)段長(zhǎng)度、節(jié)段重量等主要計(jì)算參數(shù)。

跨徑（32+48+32）m連續(xù)梁階段荷載統(tǒng)計(jì)表 表3.1

長(zhǎng)度 體積 重量 懸臂長(zhǎng)度 懸臂彎矩

0#段 6 63.29 158.225 3 474.675

1#段 3 24 60 6 360

2#段 3.45 25 62.5 9.45 590.625

3#段 3.45 23 57.5 12.9 741.75

4#段 3.45 21 52.5 16.35 858.375

5#段 3.45 20 50 19.8 990

6#段 3.45 20 50 23.25 1162.5

掛籃自重 35.4 25.25 893.85

在結(jié)構(gòu)最大雙懸臂狀態(tài)，勁性骨架鎖定前，臨時(shí)壓重已經(jīng)加載，為臨時(shí)固結(jié)受力的最不利狀態(tài)。

由上部結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的臨時(shí)支座豎向反力為（考慮了掛籃自重、壓重自重）： 臨時(shí)錨固受力簡(jiǎn)圖（如下圖）

R1=R2=（158.225+60+62.5+57.5+52.5+50+50+35.4） =526.125t

在結(jié)構(gòu)最大雙懸臂狀態(tài)，考慮一側(cè)各節(jié)段混凝土自重超重5%，并考慮另外一側(cè)掛籃與梁段混凝土掉落（考慮1.2的沖擊系數(shù)），由此產(chǎn)生的不平衡彎矩為最不利受力狀態(tài)。其彎矩為：

M=（474.675+360+590.625+741.75+858.375+990+1162.5）×5%+（1162.5+893.85）×1.2=2726.51t.m

臨時(shí)支座中心距2.15m，由于不平衡彎矩導(dǎo)致臨時(shí)支座處的豎向力為：

R=M/d=2726.51/2.15=1268.14t

R1maxR2max= 1268.14526.125 1794.27t （受壓）

R1min R2min526.125-1268.14=-742.015t（受拉）

臨時(shí)錨固設(shè)計(jì)布置圖（如下圖）

3.2臨時(shí)錨固的檢算

連續(xù)梁在懸灌施工過程中由于在不同工況下，施工管理與控制差異、人為操作的不準(zhǔn)確等因素，連續(xù)梁會(huì)產(chǎn)生一定的不平衡力矩，本段（32+48+32）m懸灌連續(xù)梁不平衡力矩約為2726.51t.m。

（1）臨時(shí)錨固材料的選用

擬采用Ф25精軋螺紋鋼，其材料屬性為：截面面積A=490.87mm2，錨下張拉控制應(yīng)力為735 Mpa，單根拉應(yīng)力=490.87×735=360.79kN。

（2）需要的精軋螺紋鋼的數(shù)量

取臨時(shí)支座中心距2.15m作為計(jì)算受力間距，則單根螺紋鋼提供的抗力為：

抗拔力：Nd360.79kN36.1t

抗傾覆彎矩：Md 2.1536.177.62t.m

則抗拔需要螺紋鋼根數(shù)：

n1742.015/36.121根

抗傾覆需要螺紋鋼根數(shù)：

n22726.51/77.6235根

需要的精軋螺紋鋼根數(shù)為（取滿足條件的最大根數(shù)）：

n max （n1，n2）=（21，35） 35根，則一側(cè)不少于35根。

精軋螺紋鋼每個(gè)臨時(shí)支座擬布置3排，每排布置9根，這樣單側(cè)兩個(gè)臨時(shí)支座N=9×3×2=54根

單個(gè)橋墩共計(jì)n 254108根：

抗傾覆安全系數(shù)：k =54/35=1.54

（3）墩身精軋螺紋鋼錨固長(zhǎng)度：

lab=a×fpy÷ft×d=0.14×735÷23.4×25=109.9cm

la=ξalab=1.1*109.9=120.9cm =121cm。

a：錨固鋼筋的外形系數(shù) 取0.14

fpy：預(yù)應(yīng)力筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

ft：墩身C35混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度

d：錨固鋼筋的直徑

la：受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度

ξa：錨固長(zhǎng)度修正系數(shù) 取1.1

（4）梁體精軋螺紋鋼錨固長(zhǎng)度：lab=a×fpy÷ft×d=0.14×735÷35.5×25=72.46cm

la=ξalab=1.1*72.46=80cm

a：錨固鋼筋的外形系數(shù) 取0.14

fpy：預(yù)應(yīng)力筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

ft：梁體C55混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度

d：錨固鋼筋的直徑

la：受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度

ξa：錨固長(zhǎng)度修正系數(shù) 取1.1

支承墊石與支座高60cm，則臨時(shí)錨固精軋螺紋鋼筋長(zhǎng)度為：121+80+60=261cm，墩身預(yù)埋長(zhǎng)度為121cm，梁體錨固80cm；預(yù)埋精軋布置形式為每個(gè)支座單側(cè)設(shè)3排，每排9根，共27根，單墩共108根；

（5）臨時(shí)錨固承壓計(jì)算

臨時(shí)錨固混凝土強(qiáng)度擬采用C45混凝土，C45混凝土的容許壓應(yīng)力[]=21.1MPa。

根據(jù)設(shè)計(jì)支承墊石與主墩墩帽的結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系，臨時(shí)錨固的橫截面尺寸擬為0.27×1.6m，最大豎向力為1794.27t，則臨時(shí)錨固混凝土壓應(yīng)力為： 1794.27t/（0.27*1.6*2）= 20.76MPa≤[]滿足要求。

4、結(jié)語(yǔ)

通過理論設(shè)計(jì)與計(jì)算，連續(xù)梁臨時(shí)固結(jié)采用精軋螺紋鋼作為拉桿，臨時(shí)混凝土支墩作為承壓構(gòu)件，很好解決了連續(xù)梁由于條件限制鋼管臨時(shí)支墩難以實(shí)施的難題，并且施工中操作簡(jiǎn)便靈活。相比鋼管支墩臨時(shí)固結(jié)大大節(jié)約了施工成本，該方法在大跨度懸澆梁中也可以應(yīng)用，為以后的同類型橋梁建設(shè)積累了成熟的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]TZ 213-2005 客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理》，科學(xué)出版社，何淅淅主編2005.8

[3]《簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)》 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 江正榮，朱國(guó)梁 編著 /2005-07-01）