懸臂澆筑連續(xù)梁墩頂臨時錨固設計與驗算

朱家榮

(貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司　貴陽　550001)

懸臂澆筑連續(xù)梁墩頂臨時錨固設計與驗算

朱家榮

(貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司貴陽550001)

摘要以重慶市忠縣玉溪二橋85 m+150 m+85 m剛構橋為背景，結合橋梁跨徑、橋梁上部結構總體積和橋位地形確定其錨固方式，介紹了懸臂澆筑連續(xù)梁現(xiàn)場臨時錨固的具體施工工藝，此方法不僅簡單且可操作性強。為抵抗墩頂不平衡力矩，進行了臨時錨固的設計和驗算。

關鍵詞連續(xù)梁臨時錨固設計臨時錨固驗算

玉溪二橋位于重慶市忠縣，橫跨玉河，大橋全長332.60m，橋面總寬24m，為預應力混凝土連續(xù)梁橋，跨徑組85m+150m+85m，上部結構為預應力混凝土箱梁，單幅采用單箱單室，根部梁高9.0m，高垮比1/16.7,跨中梁高4.0m，高垮比約為1/37.5,中間梁端采用1.6次拋物線過渡，拋物線方程為：y=0.005 336x1.6。箱梁底板寬6.0m，頂板寬11.99m，遠離路線中心線側懸臂3.0m，路線中心線側懸臂2.99m，翼緣板端部厚20cm，根部厚75cm，箱梁頂板厚28cm，底板厚度從跨中向根部由35cm變化到100cm,腹板厚度從跨中向根部由40cm變化至100cm，橋面采用結構找坡，全橋單幅設置5道橫隔板，分別為梁端2道，墩頂2道，跨中1道。箱梁混凝土標號為C50，箱梁采用掛籃懸臂澆筑，全橋對稱施工，0號塊14m，其余依次為6×3m，6×3.5m，7×4m，邊跨現(xiàn)澆段為9m,合龍段為2m，節(jié)段劃分見圖1。

圖1　節(jié)段劃分示意圖 (單位：mm)

1臨時錨固方式

隨著橋梁建設的發(fā)展，橋梁的形式和橋梁施工方法的不斷更新，目前主要的有預制梁和現(xiàn)澆連續(xù)梁，而采用掛籃懸澆的連續(xù)梁為最常見的，在懸臂澆筑的連續(xù)梁中[1]，主墩臨時固結是上部結構施工安全和質量的關鍵工序，其臨時錨固的方式主要受橋梁的主跨跨徑、主墩高度及其施工場地條件等的影響，大致可分為以下3類。

(1) 主墩墩頂內錨固，即在墩頂永久性支座的兩側設置臨時支座，并在臨時支座內預埋錨固鋼筋或預應力筋。

(2) 主墩墩頂外錨固，即在墩頂外設置支架或是支柱，此時需要對支架或是支柱進行靜力計算及其穩(wěn)定性分析，根據(jù)場地條件，支架或是支柱可以設置在承臺外或承臺上。

(3) 主墩墩頂外和主墩墩頂內相結合的錨固方式，相對較麻煩，故采用的較少。

2現(xiàn)場臨時錨固施工工藝

首先，在墩頂混凝土澆筑前，在倉內預埋錨固筋，待錨固筋驗收合格后，即進行墩頂混凝土澆筑，墩頂混凝土澆筑和0號塊托架施工完成后，在墩頂設計位置施工臨時支座，臨時支座澆筑前先在墩頂涂一層隔離劑，臨時支座采用C55一次性澆筑成型，在臨時支座45cm高度處澆筑一層5cm左右的硫磺砂漿，并在硫磺砂漿內預埋電阻絲，再在硫磺砂漿的頂部澆筑混凝土至頂部，待混凝土節(jié)段澆筑至19號節(jié)段時即合龍前，拆除臨時錨固，轉換成永久性支座支撐，利用電阻絲通電使硫磺砂漿融化，使用切割機和風鎬將錨固筋和臨時支座拆除，并對墩頂和梁頂錨固筋頭進行封閉[2]。

3臨時錨固計算

由于連續(xù)梁在懸臂施工過程中會因為施工荷載的不對稱而導致墩頂中心產(chǎn)生不平衡力矩，為抵抗不平衡力矩，故設置臨時支座，并預埋錨固筋[3]。

3.1臨時錨固設計

(1) 臨時錨固設計尺寸及其位置見圖2。

圖2　臨時錨固示意圖(單位：cm)

(2) 在墩頂設置4個臨時支座，沿縱向的中心間距為285cm，每個臨時支座采用相同截面尺寸，即260cm×40cm的矩形體，混凝土標號為C50。

(3) 每個臨時支座預埋了2排精軋螺紋鋼筋，每排8根，所以墩頂一側的精軋螺紋鋼筋的根數(shù)為32根，間距30cm。

3.2臨時錨固計算

不考慮一側掛籃突然墜落的情況(施工時應加強對掛籃的錨固，杜絕該類事件發(fā)生)，只考慮正常施工情況，即以下2種工況。

工況1。懸澆節(jié)段工況，即在澆筑混凝土時，施工機具的不對稱作用，不同步澆筑節(jié)段混凝土的重量差為250kN(10m3)。

工況2。掛籃行走工況，即掛籃行走，考慮施工機具的不對稱作用的同時，不同步移動掛籃。

3.2.1豎向荷載計算

臨時支墩所承受的豎向力為混凝土自重，考慮人群機械及沖擊荷載，并取恒載系數(shù)1.2，混凝土重量為2 619.4m3×2.5=65 485 kN，機械考慮取值為200 kN，人群考慮取值為300 kN，掛籃及模板總量800 kN(一套掛籃模板重)，則豎向荷載為

N=(65 485+800×2)×1.2+200+300=81 002kN

3.2.2最大不平衡彎矩計算考慮的不平衡荷載

以最遠段20號節(jié)段為計算對象，其自重為995kN,距離墩中心74m。

(1) 由于工人的操作等原因，導致移動掛籃的不同步，按最大節(jié)段4m計算。

M1=800×4=3 200 kN·m

(2) 按最大懸臂節(jié)段計算施工過程不對稱澆筑，每車10m3。

M2=250×74=18 500 kN·m

(3) 澆筑過程中可能產(chǎn)生局部超方，但根據(jù)概率論原則，0號塊對稱的混凝土塊都有可能超方，且此橋的節(jié)段數(shù)較多，最大的懸臂長度較大，故偏安全考慮取混凝土總量1%。

M3=65 485×0.5×0.01×74÷2×0.2=12 115kN·m

(4) 施工器具(50kN)和少量施工材料(100kN)，停放位置不平衡對稱，按總重150kN考慮放置于2/3垮處。

M4=150×74×2÷3=7 400 kN·m

(5) 由于在調膜或者張拉等施工過程中的偶然因素會對橋梁造成一定的沖擊，取最大機具重量的1.2倍。

M5=50×1.2×74×2÷3=2 960 kN·m

(6) 施工活載(主要是施工人員)的不對稱，按30人最不利位置考慮(位于梁跨2/3位置)。

M6=30×70÷1 000×74×2÷3=1 036 kN·m

顯然工況1的彎矩遠大于工況2的不平衡彎矩:

M傾=M2+M3+M4+M5+M6=42 011 kN·m

3.3臨時錨固驗算

墩頂臨時支座結構示意圖見圖3，臨時支座的受力結構分析如下：

圖3　墩頂臨時支座結構示意圖

根據(jù)平衡條件可得平衡方程：

RA+RB=N

(1)

由式(1)可求得

(2)

BA=33 131 kN, BB=47 871 kN, 精軋螺紋鋼受力：T=M/L=42 011/2.85=14 741kN。

按每根直徑32mm精軋螺紋鋼承受最大拉力為500kN計算，墩身兩側對稱設置12 722.8/50=26根<32根，滿足要求。

支座混凝土壓應力驗算：σ=47 871/(5.2×4.0)=23.0MPa<[σ]=24.14MPa,滿足要求[4]。

收稿日期：2014-10-21

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.01.011