連續(xù)彎梁橋臨時支座設計及受力分析

朱小峰（浙江義達工程監(jiān)理咨詢有限公司，浙江 義烏322000）

某鐵路橋上部結構采用（33.06+56+33.06）m連續(xù)梁橋結構，位于半徑為1000m的平曲線上。梁體采用C50混凝土，為三向預應力體系。箱梁梁底曲線按圓曲線變化。連續(xù)梁的邊跨直線段采用膺架現(xiàn)澆施工；0號節(jié)段采用墩旁臨時支架現(xiàn)澆施工，合攏段采用吊架澆筑施工，其余節(jié)段采用掛籃懸澆對稱施工。為保證懸臂施工過程中的安全性，需要在橋墩頂部設置臨時支座，抵抗施工過程中的不平衡彎矩。臨時支座的設計是否合理將影響到施工階段結構體系轉(zhuǎn)換施工的難易程度和轉(zhuǎn)換過程對結構本身安全的影響程度。

1 常用臨時支座形式

在以往的橋梁工程臨時支座設計中，常用的臨時支座形式有以下幾種。

1）硫磺砂漿支座（鋼筋混凝土支座）：強度高、整體性能好，配置一定的精軋螺紋鋼后，抗傾覆能力較高，但其中電路線容易損壞，一旦電路線損壞，鑿除硫磺砂漿的困難程度將加大。

2）砂箱臨時支座：砂箱易拆除，可以重復使用，但對加工的要求較高，要求砂由良好的級配，承載力和鋼桶尺寸及加工水平有關，最好使用圓形鋼桶。

3）磚臨時支座：制作簡單，施工方便，好鑿除，但同時也有它的局限性，就是磚容易在梁體重量很大的情況下壓碎，在大于20m的簡支梁施工時就不能使用。

4）木墩支座：對木頭的材質(zhì)和含水量要求很高，必須使用強度較高的柳木及榆木、松木等，而且含水量要適中，含水最大，木墩變形大，容易損壞，含水量小，本身就容易開裂，造成過早損壞。而且通過以往大橋使用木墩發(fā)現(xiàn)了新的問題，就是拆除困難，尤其木墩較矮的時候，墩臺較高的時候，需要時間長，鑿除又費力，無論從安全和時間上考慮，都不理想。

2 臨時支座設計及構造

臨時支座采用鋼筋混凝土支座的形式。每排由兩個混凝土支座構成，一個墩上共4個臨時支座。

單個臨時支座由一個承壓混凝土塊與32根?32mm精軋螺紋鋼筋組成。混凝土塊中心距橋墩橫橋向中心線l225mm，單個臨時支座混凝土承壓面尺寸為1900mm×850mm?；炷敛捎肅40，精軋螺紋鋼筋，抗拉強度標準值830MPa。

3 臨時支座受力分析

3.1 計算模式及步驟

施工過程中最大懸臂階段臨時支座受力最為不利，本文利用BSAS軟件對最大懸臂狀態(tài)下的多種對稱與不對稱受載圖式展開力學分析。力學模式為兩排支承下的雙懸臂結構。計算中不考慮永久支座的承壓能力，計算主要步驟如下：

1)計算臨時支座的承載力。

2)建立懸臂施工下的模型，計算單種荷載情況下臨時支座所承受的力。包括梁體自重，施工機具荷載，掛籃荷載，不平衡澆筑荷載，風荷載等。

3)利用線性疊加原理，考慮多種施工模式在多種荷載同時作用下的臨時支座承受的力，對支座進行檢算。

3.2 不平衡彎矩計算

1）節(jié)段澆注差

按一端多澆注1/2節(jié)段考慮，最后一個懸澆節(jié)段混凝土體積約為20.5m3。

2）掛籃移動不同步

按一側(cè)掛籃走行到位，另一側(cè)未動考慮，根據(jù)施工經(jīng)驗，確定掛藍、模板、施工機具重為450kN，且施工機具位置考慮一個階段差，則：M2=450×3.5=1575kNm。

3）梁體自重不均勻（如脹模等）

考慮一側(cè)梁體比另一側(cè)梁體重5%，最不利一側(cè)的彎距如表1所示。

M3=5%×∑Gi×e=5%×66426.159==332 1.3kNm。

4）風荷載

按一側(cè)風力為100%，另一側(cè)為50%考慮。

風壓值：基本風壓W0=500Pa。

基本風速：

設計基準風速Vd：Vd=K1V10；

式中：K1—考慮不同高度和地表粗糙度的無量綱參數(shù)。

橋址區(qū)屬Ⅱ類場地，高度約為12.85m。

取K1=1.30，

豎向風荷載：

式中：ρ—空氣密度，一般取1.225；Cv-系數(shù)，Cv=0.75×0.4=0.3

表1 由梁體自重不均勻引起的不平衡彎矩計算

5）最大不平衡反力

在最大雙伸臂施工階段，由上述四種荷載產(chǎn)生的總不平衡彎矩為：

組合1：M=6855+3321+3453=13629kNm

組合2：M=1575+3321+3453=8349kNm

取繞Mx=15000kNm作為施工的（繞橫向軸X軸）縱向不平衡彎矩。橫向（繞縱向軸Y軸）根據(jù)BSAS模型分析結果取11050kN·m。

4 臨時支座檢算

4.1 強度驗算

根據(jù)設計圖，中支點支座最大反力12102.6kN，繞橫向X軸最大不平衡彎矩15000kN m，繞縱向Y軸最大不平衡彎矩為11050kNm。

每個墩布置4個臨時支座，雙向不平衡彎矩及豎向力由4個臨時支座共同承擔，假定梁底為剛性，則臨時支座可以看成一個整體，作為偏心受壓構件按照鐵路工程設計規(guī)范計算。

1）繞橋橫向軸彎矩作用

混凝土正應力為：hσ=4.97MPa<=[hσ]=17.55MPa；受壓鋼筋應力為：受拉鋼筋應力為：gσ=36.51MPa<=[gσ]=780.00MPa。

2)繞橋縱向軸彎矩作用

3）累加作用

混凝土最大正應力：

受壓鋼筋最大應力為：

受拉鋼筋最大應力為：

滿足規(guī)范要求。

4.2 臨時支座抗傾覆能力計算

抗傾覆計算思路如下：以受壓支座為旋轉(zhuǎn)中心，穩(wěn)定系數(shù)K0按下式計算：

K0=穩(wěn)定力矩/傾覆力矩

繞X軸的穩(wěn)定力矩

=（36×3.1415926×0.032×0.032/4）×747×1000×2.72=58827kN?m；

繞Y軸的穩(wěn)定力矩

=（36×3.1415926×0.032×0.032/4）×747×1000×3.175）=68668kN?m。

繞X軸，

即縱向穩(wěn)定系數(shù)K0=58827/15000=3.92；繞Y軸，即橫向穩(wěn)定系數(shù)

5 臨時支座檢算結論

經(jīng)以上計算可知，臨時支座能滿足偏心受壓、抗傾覆的要求，結構是安全的。

為確保懸臂施工的安全性，提出如下建議：

1）施工中施工材料、機具等盡量少堆放，必須堆放，盡量保證懸臂兩側(cè)平衡，或盡量堆放于懸臂根部。

2）懸臂澆筑混凝土時，盡量使兩邊同時澆筑，無法同澆筑時，可采取分階段交替澆筑。在混凝土分階段交替澆時，兩側(cè)懸臂端澆筑的混凝土最大不平衡量應嚴格控制在5方以內(nèi)。

3）臨時支座應設置一定的普通構造鋼筋，臨時支座與梁、橋墩接觸面應設置鋼筋網(wǎng)片。

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