掛籃懸澆連續(xù)梁墩頂砂筒和精軋螺紋鋼筋組合臨時(shí)固結(jié)方案研究

成崇山

（鹽城市路橋建設(shè)工程有限公司，江蘇鹽城 224000）

1 工程背景

鹽城市振興路蟒蛇河大橋工程位于鹽都區(qū)張莊鎮(zhèn)，為規(guī)劃振興路上的一座橋梁，橋梁中心線與航道中心線交角約89°。主橋采用63+90+63m變高度預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，橋梁全寬為28m。箱梁0#塊節(jié)段長10m，中支點(diǎn)處箱梁高5.2m，跨中箱梁高2.4m，梁高按二次拋物線變化。兩側(cè)各有10個(gè)懸澆節(jié)段，節(jié)段長度為4×3.5m+4×4m+2×4.5m，懸澆梁段最大節(jié)段重量為143.5t。該橋7#～10#墩為掛籃懸澆連續(xù)箱梁，為抵抗懸臂施工期間不平衡荷載，在8#、9#主墩0#塊底部采用砂筒和鋼筋組合臨時(shí)固結(jié)方案，以避免懸澆連續(xù)箱梁在合攏前傾覆。

2 方案設(shè)計(jì)

在墩頂和梁底之間、永久支座外側(cè)，墩身施工時(shí)預(yù)埋16mm厚尺寸為715×35mm鋼板，其上設(shè)置剛性支撐的砂筒，砂筒由上頂蓋和下筒體兩部分組成。在砂筒的外側(cè)，沿墩身豎向主筋方向布置JL32精軋螺紋鋼筋，每個(gè)墩身設(shè)48根，JL32精軋螺紋鋼筋從墩身上預(yù)埋，穿過墩身箱梁梁體，最終在底板上張拉。JL32精軋螺紋鋼筋強(qiáng)度為785MPa，截面積804.2mm2，破斷力為631.3kN。砂筒和JL32精軋螺紋鋼筋組合，共同組成臨時(shí)固結(jié)體系，體系轉(zhuǎn)換時(shí)先放松精軋螺紋，后解除剛性支撐，固結(jié)體系的建立和解除操作簡單、施工方便、使用安全可靠。臨時(shí)固結(jié)縱斷面圖、平面圖、橫斷面圖如圖1所示。

3 構(gòu)造設(shè)計(jì)

（1）JL32精軋螺紋鋼筋的計(jì)算。①JL32精軋螺紋鋼筋錨固長度計(jì)算：L=k×a×（f1/f2）×d 式中，L 為鋼筋在砼中錨固長度，單位以cm計(jì)；k為安全系數(shù)，本工程k＝2，a為鋼筋外形系數(shù)，光面鋼筋取0.16，帶肋鋼筋取0.14，本工程a=0.14；f1為鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，本工程JL32精軋螺紋鋼筋強(qiáng)度為785MPa；f2為混凝土抗拉強(qiáng)度，本工程墩身C30砼，f2=1.75 MPa，0#塊箱梁C55砼，f2=2.55 MPa，計(jì)算取f2=1.75 MPa；d為鋼筋的公稱直徑，JL32 精軋螺紋鋼筋，d=3.2cm。L=k×a×（f1/f2）×d=2×0.14×（785/1.75）×3.2=402cm，計(jì)算取435 cm。②JL32精軋螺紋鋼筋下料長度計(jì)算：L下料=L1（底板厚度）+L2（下端錨固）+L3（支座+支座墊石）+L4（上端錨固）。根據(jù)設(shè)計(jì)文件，底板厚度為98cm，設(shè)計(jì)取L1=100cm；支座+支座墊石為40 cm；上端錨固L4取25 cm。所以，L下料=L1（底板厚度）+L2（下端錨固）+L3（支座+支座墊石）+L4（上端錨固）=600cm。

圖1 臨時(shí)固結(jié)縱斷面圖、平面圖、橫斷面圖

（2）橋墩臨時(shí)固結(jié)受力計(jì)算分析。①荷載分布圖（見圖2）。取現(xiàn)澆至L10時(shí)計(jì)算，已澆筑塊件體積差取±3%；懸澆進(jìn)度差、施工荷載差、堆積材料差、風(fēng)力影響等采用在澆懸臂端作用G1=250kN集中力（一般采用一個(gè)底板重加其他）取代進(jìn)行近似計(jì)算，掛籃自重G2=32.5T。②墩頂垂直荷載和偏載力矩計(jì)算。作用在墩頂上所有垂直荷載 Q 計(jì)算：Q=Q0+Σ（Q1～Q10）×2+（G1+G2）×2=6399+（1435+1347+1266+1196+1292+1222+1147+1063+1144+1128）×2+（325+250）×2=89630kN。以永久性支座為支撐點(diǎn)，計(jì)算偏載所產(chǎn)生的力矩M：M=Σ（Qi×3%×ei）×2+（G1+G2）×e=（1435×3%×6.75+1347×3%×10.25+1266×3%×13.75+1196×3%×17.25+1292×3%×21+1222×3%×25+1147×3%×29+1063×3%×33+1144×3%×37.25+1128×3%×41.75）×2+（325+250）×44=41935.81kN·m。③精軋螺蚊拉應(yīng)力驗(yàn)算。偏載端（即受壓側(cè)）壓應(yīng)力由條形砂筒支座承擔(dān)，抵抗偏載端（即受拉側(cè)）拉應(yīng)力由精軋螺蚊鋼筋承擔(dān)。永久性支座脫空是不安全的，若脫空在體系轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)引起梁的橫向扭轉(zhuǎn)，這種情況是絕不允許的。一般按盆式支座承受垂直力的80%考慮。P=Q/2×20%-M/e0=89630/2×20%-41935.81/2.7=-6568.78kNσ=P/（n×S）=-6568.78×103/（24×π×162）=-340.5MPa＜fpk（抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值）=785MPa。精軋螺蚊鋼筋fpd（抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）=650MPa，則安全系數(shù)K≈2。

圖2 荷載計(jì)算簡圖（單位：t）

（3）砂筒的筒壁拉應(yīng)力驗(yàn)算。砂筒上頂蓋筒體外徑為30cm，壁厚0.8cm，高度6cm，頂蓋筒體內(nèi)灌注C30砼；下筒體外徑32.5cm，壁厚0.8cm，下口焊接1cm封底。因上頂蓋筒體采用砼封灌，故只計(jì)算下筒體鋼板的受力情況，下筒體內(nèi)放置干燥的黃砂，以便于能快速卸載。單側(cè)單個(gè)砂筒所承受的最大拉力（不考慮永久性支座） 為：F=Σ（G塊件+G1+G2）/20；F=（6399+1435+1347+1266+1196+1292+1222+1147+1063+1144+1128+325+250）/20=960.7kN；單個(gè)砂筒側(cè)壁鋼板所承受的最大拉力為：T=Fd1H/d02=960.7×309×100/3002=329.8kN；砂筒側(cè)壁鋼板所承受的最大拉應(yīng)力為：σ=T/［（H+h）×2δ］（δ 為砂筒下筒體鋼板的厚度=8mm）=329.8×103/［（100+90）×2×8］=108.5 MPa＜【σ】=140MPa說明方案中所設(shè)計(jì)的砂筒滿足不考慮永久性支座承受荷載情況下的受力要求。

4 該固結(jié)法優(yōu)缺點(diǎn)

在實(shí)際施工過程中，我們發(fā)現(xiàn)此法有如下的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：（1）對于梁體較重、設(shè)計(jì)考慮的偏載較大，該種固結(jié)法較為穩(wěn)定；（2）砂筒作為墩梁固結(jié)的受壓體系拆卸較為方便，加快了合攏時(shí)間；（3）砂筒可對稱拆除，避免了沒有對稱拆除墩梁固結(jié)而產(chǎn)生偏載；（4）砂筒標(biāo)高易控制準(zhǔn)確；（5）對于專業(yè)施工掛籃的隊(duì)伍，砂筒可作為周轉(zhuǎn)材料準(zhǔn)備，有利于節(jié)約工程成本。缺點(diǎn)：砂筒在梁體重量和施工荷載的作用下會(huì)有較小的沉降，造成砂筒受力不均勻。

5 結(jié)語

結(jié)合工程實(shí)例詳細(xì)計(jì)算、淺析了鋼筋和砂筒結(jié)合作為掛籃懸澆連續(xù)梁臨時(shí)固結(jié)法的運(yùn)用，并對該固結(jié)法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，為在實(shí)際施工中選用此法提供了參考。