懸臂澆筑箱梁施工臨時固結(jié)檢算

摘要：懸臂現(xiàn)澆箱梁因具有大跨度的優(yōu)勢，在跨越公路、河流等地段時被廣泛使用，在施工中，工藝比較繁瑣，主墩臨時固結(jié)設(shè)計及施工安全是懸澆段合龍前施工安全和質(zhì)量的保證。本文針對新通揚河大橋的施工實踐，通過施工過程各種不同荷載的分析，對本橋主墩臨時固結(jié)的設(shè)計進行了全面的檢算。

關(guān)鍵詞：懸臂;箱梁;臨時固結(jié);檢算

引言

懸澆連續(xù)箱梁在分段懸臂澆筑過程中，永久支座不能承受施工中產(chǎn)生的不平衡力矩，施工中需要采用臨時固結(jié)措施，以提供豎向支撐及抵抗施工中產(chǎn)生的各種不平衡力矩，保證T構(gòu)平衡。施工臨時固結(jié)，應(yīng)經(jīng)過精確安全計算，并確保其施工質(zhì)量。

1、工程概況

新通揚河大橋位于南通市海安縣，主橋為50m+85m+50m三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，上跨三級航道新通揚河運。箱梁寬17m，圓端形橋墩，尺寸為11.4m*3m，在兩側(cè)各有1.0m圓弧，采用掛籃對稱懸臂澆筑施工。

2、設(shè)計圖中臨時固結(jié)概述

墩頂兩側(cè)臨時固結(jié)墊塊采用C50混凝土條形塊，為方便以后拆除，分上下兩層，中間設(shè)2cm厚硫磺砂漿。單側(cè)條形塊平面尺寸為：9.4m*0.5m，高度為0.6m（墩頂至梁底）。

Φ32精軋螺紋鋼每側(cè)60根，均距橋墩中心線距離為1.3m，每根預(yù)埋到墩身及梁體0#塊內(nèi)各3.25m。

3" 臨時固結(jié)檢算

3.1 設(shè)計假定

根據(jù)新通楊河大橋施工圖中，對于主橋施工過程中單“T”構(gòu)的施工工況設(shè)計，結(jié)合本橋的合龍順序（先邊跨后中跨）進行驗算，設(shè)計的不平衡荷載有：

（1）一端堆放的材料、機具按1.5kN/m²*17m=25.5KN/m計，作用在一側(cè)最后兩個節(jié)段內(nèi)，另一側(cè)空載。

（2）施工中一側(cè)懸臂端部作用200KN集中力，另一側(cè)空載。

（3）全套掛籃重量620kN，一側(cè)動力系數(shù)取1.2，另一側(cè)取0.8。

（4）最大懸臂時，一端承受最大風載，另一端空載。風載按6級風計，風壓強度200Pa，則17m×200=3.4kN/m

（5）考慮箱梁自重的不均勻性，一側(cè)懸臂自重增加3%，另一側(cè)為設(shè)計重量。

（6）邊跨合攏時，合攏段與吊架重量的50%按500kN計。

3.2 求懸臂節(jié)段重量合力力臂

各節(jié)段參數(shù)表

從上表可得懸臂節(jié)段合力G作用點距橋墩中心線：

X= 323919/19581=16.542m

3.3 求臨時固結(jié)最不利狀態(tài)下的受力數(shù)值

3.3.1工況一計算

工況描述：最后一個塊件（11#）施工時，出現(xiàn)下列不平衡力：

①一側(cè)箱梁自重增加3%，另一側(cè)為設(shè)計重量。

②一側(cè)塊件末端有200kN集中力，另一側(cè)無。

③掛籃設(shè)備620kN作用于10#塊件與11#塊件之間，一側(cè)動力系數(shù)取1.2，另一側(cè)取0.8。

④一側(cè)施工機具荷載25.5kN/m作用在一側(cè)10#、11#塊件內(nèi)，另一側(cè)空載。

⑤一側(cè)風荷載3.4kN/m（上），另一側(cè)空載。

（1）以B點為支點，根據(jù)力矩平衡原理，求A點支反力

集中力+掛籃設(shè)備（B側(cè)）+箱梁自重（G2）+工機具+風荷載=掛籃設(shè)備（A側(cè)）+箱梁自重（G1）+A點臨時錨固力矩：

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

經(jīng)計算得出：Ra= -6324.5kN（↑）

（2）以A點為支點，根據(jù)力矩平衡原理，求B點支反力

集中力+掛籃設(shè)備（Rb側(cè)）+箱梁自重（G2）+工機具+風荷載=掛籃設(shè)備（Ra側(cè)）+箱梁自重（G1）+ B點臨時錨固力矩：

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

經(jīng)計算得出：Rb=34902.5kN（↑）

3.3.2工況二計算

工況描述：邊跨合攏段施工時，有下列不平衡荷載

①一側(cè)箱梁自重增加3%，另一側(cè)為原設(shè)計重量。

②邊跨合攏段混凝土與吊架重量和的50%為500kN，作用在11#塊件末端。

③一側(cè)施工機具荷載25.5kN/m作用在一側(cè)10#、11#塊件內(nèi)，另一側(cè)空載。

④一側(cè)風荷載3.4kN/m（上），另一側(cè)空載。

（1）以B點為支點，求A點支反力：與工況一計算理論相同：Ra=-4690.3kN（↑）

（2）以A點為支點，求B點支反力：Rb=39442.7 kN（↑）

3.3.3工況三計算

工況描述：最后一個塊件（11#）施工完成后，退移掛籃時一側(cè)掛籃脫落。有下列不平衡力：①一側(cè)箱梁自重增加3%，另一側(cè)為設(shè)計重量。②掛籃設(shè)備（按620kN計）退移時一側(cè)脫落。③一側(cè)風荷載3.5kN/m（上），另一側(cè)空載

（1）以B點為支點，求A點支反力：與工況一計算理論相同：得出：Ra=-6189.1kN（↑）

（2）以A點為支點，求B點支反力：Rb=34039.3kN（↑）

3.3.4工況四計算

工況描述：①最后一個塊件（11#）澆筑即將完成時，一側(cè)掛籃連同11#塊件脫落，另一側(cè)混凝土澆筑完成，即一側(cè)只有10個塊件，另一側(cè)有11個塊件加掛籃重量，另有不平衡力：一側(cè)箱梁自重增加3%，另一側(cè)為原設(shè)計重量。

求10個塊件時合力作用時合力臂：

X=ΣM/ΣG=279062/18060=15.45m

（1）以B點為支點，求A點支反力：與工況一計算理論相同：Ra=10634.6kN（↓）

（2）以A點為支點，求B點支反力：Rb=53634.6kN（↑）

3.3.5臨時固結(jié)的受力檢算結(jié)果

（1）根據(jù)以上計算結(jié)果，得出最大拉力及壓力出現(xiàn)在工況四：

Ra=10634.6 kN（↓）

Rb=53634.6 kN（↑）

（2）壓力檢算：

臨時固結(jié)墊塊混凝土抗壓強度f=N/A=53634.6KN/4.7m2=11.4MPalt;28.5 MPa（C50混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值），施工安全。

（3）拉力檢算：

Φ32精軋螺紋鋼標準強度標準值為785MPa，按設(shè)計圖紙張拉控制力0.9*785=706.5 Mpa，公稱截面積804.2mm²，

需要預(yù)埋羅紋鋼數(shù)量：

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

（4）精軋羅紋鋼在混凝土中錨固長度檢算

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，精軋羅紋鋼需要錨入墩身長度：

L=K*a*（fy/ft）*d=2*0.14*（706.5/2.15）*3.2=294cm。設(shè)計圖中，每根精軋羅紋鋼錨入墩身及0#塊各3.25m，施工安全。

4" 結(jié)束語

通過理論計算，連續(xù)梁在墩頂設(shè)置臨時固結(jié)，用精軋羅紋鋼作為拉桿，臨時混凝土支墩作為承壓構(gòu)件，完全能夠承受施工中出現(xiàn)的各種不利狀況，施工操作簡便靈活。相比鋼管支墩臨時固結(jié)節(jié)約了施工成本，并且很好的解決了主墩在高水位、深基坑時的施工難題，在懸澆連續(xù)梁施工中具有較強的推廣價值。

參考文獻：

[1] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，GB50010-2010.

[2] 周水興，何兆益. 路橋施工計算手冊. 人民交通出版社，2001.

[3] 王永巖. 理論力學(xué). 科學(xué)出版社，2007.