悬臂浇筑箱梁施工临时固结检算

悬臂浇筑箱梁施工临时固结检算

张广海

张广海

中铁二十三局集团第一工程有限公司山东日照276826

摘要：悬臂现浇箱梁因具有大跨度的优势，在跨越公路、河流等地段时被广泛使用，在施工中，工艺比较繁琐，主墩临时固结设计及施工安全是悬浇段合龙前施工安全和质量的保证。本文针对新通扬河大桥的施工实践，通过施工过程各种不同荷载的分析，对本桥主墩临时固结的设计进行了全面的检算。

关键词：悬臂；箱梁；临时固结；检算

引言

悬浇连续箱梁在分段悬臂浇筑过程中，永久支座不能承受施工中产生的不平衡力矩，施工中需要采用临时固结措施，以提供竖向支撑及抵抗施工中产生的各种不平衡力矩，保证T构平衡。施工临时固结，应经过精确安全计算，并确保其施工质量。

1、工程概况

新通扬河大桥位于南通市海安县，主桥为50m+85m+50m三跨变截面预应力混凝土连续箱梁，上跨三级航道新通扬河运。箱梁宽17m，圆端形桥墩，尺寸为11.4m*3m，在两侧各有1.0m圆弧，采用挂篮对称悬臂浇筑施工。

2、设计图中临时固结概述

墩顶两侧临时固结垫块采用C50混凝土条形块，为方便以后拆除，分上下两层，中间设2cm厚硫磺砂浆。单侧条形块平面尺寸为：9.4m*0.5m，高度为0.6m（墩顶至梁底）。

Φ32精轧螺纹钢每侧60根，均距桥墩中心线距离为1.3m，每根预埋到墩身及梁体0#块内各3.25m。

3临时固结检算

3.1设计假定

根据新通杨河大桥施工图中，对于主桥施工过程中单“T”构的施工工况设计，结合本桥的合龙顺序（先边跨后中跨）进行验算，设计的不平衡荷载有：

（1）一端堆放的材料、机具按1.5kN/m2*17m=25.5KN/m计，作用在一侧最后两个节段内，另一侧空载。

（2）施工中一侧悬臂端部作用200KN集中力，另一侧空载。

（3）全套挂篮重量620kN，一侧动力系数取1.2，另一侧取0.8。

（4）最大悬臂时，一端承受最大风载，另一端空载。风载按6级风计，风压强度200Pa，则17m×200=3.4kN/m

（5）考虑箱梁自重的不均匀性，一侧悬臂自重增加3%，另一侧为设计重量。

（6）边跨合拢时，合拢段与吊架重量的50%按500kN计。

3.2求悬臂节段重量合力力臂

各节段参数表

3.3求临时固结最不利状态下的受力数值

3.3.1工况一计算

工况描述：最后一个块件（11#）施工时，出现下列不平衡力：

①一侧箱梁自重增加3%，另一侧为设计重量。

②一侧块件末端有200kN集中力，另一侧无。

③挂篮设备620kN作用于10#块件与11#块件之间，一侧动力系数取1.2，另一侧取0.8。

④一侧施工机具荷载25.5kN/m作用在一侧10#、11#块件内，另一侧空载。

⑤一侧风荷载3.4kN/m（上），另一侧空载。

（1）以B点为支点，根据力矩平衡原理，求A点支反力

集中力+挂篮设备（B侧）+箱梁自重（G2）+工机具+风荷载=挂篮设备（A侧）+箱梁自重（G1）+A点临时锚固力矩：

200*（41.5-1.3）+620*1.2*（38-1.3）+103%*19581*（16.542-1.3）+25.5*7*（38-1.3）+3.4*41.5*（41.5/2+1.3）=620*0.8*（38+1.3）+19581*（16.542+1.3）+2.6Ra

经计算得出：Ra=-6324.5kN（↑）

（2）以A点为支点，根据力矩平衡原理，求B点支反力

集中力+挂篮设备（Rb侧）+箱梁自重（G2）+工机具+风荷载=挂篮设备（Ra侧）+箱梁自重（G1）+B点临时锚固力矩：

200*（41.5+1.3）+620*1.2*（38+1.3）+103%*19581*（16.542+1.3）+25.5*7*（38+1.3）+3.4*41.5*（41.5/2-1.3）=620*0.8*（38-1.3）+19581*（16.542-1.3）+2.6Rb

经计算得出：Rb=34902.5kN（↑）

3.3.2工况二计算

工况描述：边跨合拢段施工时，有下列不平衡荷载

①一侧箱梁自重增加3%，另一侧为原设计重量。

②边跨合拢段混凝土与吊架重量和的50%为500kN，作用在11#块件末端。

③一侧施工机具荷载25.5kN/m作用在一侧10#、11#块件内，另一侧空载。

④一侧风荷载3.4kN/m（上），另一侧空载。

求10个块件时合力作用时合力臂：

X=ΣM/ΣG=279062/18060=15.45m

（1）以B点为支点，求A点支反力：与工况一计算理论相同：Ra=10634.6kN（↓）

（2）以A点为支点，求B点支反力：Rb=53634.6kN（↑）

3.3.5临时固结的受力检算结果

（1）根据以上计算结果，得出最大拉力及压力出现在工况四：

Ra=10634.6kN（↓）

Rb=53634.6kN（↑）

（2）压力检算：

临时固结垫块混凝土抗压强度f=N/A=53634.6KN/4.7m2=11.4MPa<28.5MPa（C50混凝土轴心抗压强度设计值），施工安全。

（3）拉力检算：

Φ32精轧螺纹钢标准强度标准值为785MPa，按设计图纸张拉控制力0.9*785=706.5Mpa，公称截面积804.2mm2，

需要预埋罗纹钢数量：

10634.6/（804.2*785/1000）=17（根）<30根，施工安全。

（4）精轧罗纹钢在混凝土中锚固长度检算

根据《混凝土结构设计规范》，精轧罗纹钢需要锚入墩身长度：

L=K*a*（fy/ft）*d=2*0.14*（706.5/2.15）*3.2=294cm。设计图中，每根精轧罗纹钢锚入墩身及0#块各3.25m，施工安全。

4结束语

通过理论计算，连续梁在墩顶设置临时固结，用精轧罗纹钢作为拉杆，临时混凝土支墩作为承压构件，完全能够承受施工中出现的各种不利状况，施工操作简便灵活。相比钢管支墩临时固结节约了施工成本，并且很好的解决了主墩在高水位、深基坑时的施工难题，在悬浇连续梁施工中具有较强的推广价值。

参考文献：

[1]混凝土结构设计规范，GB50010-2010.

[2]周水兴，何兆益.路桥施工计算手册.人民交通出版社，2001.

[3]王永岩.理论力学.科学出版社，2007.