懸臂澆注連續梁橋臨時固結方案設計

姜有恒

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市　200092）

懸臂澆注連續梁橋臨時固結方案設計

姜有恒

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市200092）

在預應力混凝土連續梁懸臂施工時，墩頂箱梁理論上宜完全對稱澆筑，但實際施工中可能會出現不平衡荷載。在澆注懸臂澆筑連續箱梁時通常需要增加臨時結構，來克服施工中不平衡荷載對梁體的不利影響，確保梁體結構的穩定、安全。以連續梁橋臨時固結為例進行闡述，有關經驗可供相關專業人員參考。

懸臂施工；連續箱梁；臨時錨固；強度；穩定

0　引言

預應力混凝土連續箱梁懸臂現澆的施工過程中，必須進行墩梁臨時固結。墩梁臨時固結需要考慮墩梁錨固結構和臨時支撐兩個問題。錨固結構采用精軋螺紋鋼筋或者鋼鉸線，臨時支撐采用支架或者臨時支座。墩梁臨時固結的方案有如下幾種：

（1）承臺支墩方案。在承臺上設置臨時支墩，在墩頂設置臨時支座，通過臨時支墩的預應力筋形成承臺與梁底之間的固結。臨時支墩通常采用鋼管混凝土柱或鋼筋混凝土柱，墩頂臨時支座通常采用鋼板和硫磺砂漿混凝土組合而成。

（2）墩梁直接錨固方案。通過在墩頂和主梁0號塊之間設置臨時支座和臨時錨固結構，其臨時支座通常采用硫磺砂漿混凝土或鋼砂箱來制成，而臨時固結則采用預應力束進行錨固。

（3）支架方案。此方案僅僅適合于陸地，或者橋墩不高、水不太深且易于搭設臨時支架的情況。

（4）懸空支架方案。當橋高、水深時，采用布置在墩身上部的三角形支架作為梁段的臨時支撐，采用沙筒或硫磺沙漿塊作為施工中的臨時支座。

在實際施工中，需要綜合考慮橋梁的水文、地質情況、基礎墩臺的結構尺寸以及經濟技術等因素，從而確定合理的臨時固結方案［1-4］。

1　工程概況

某橋上部結構為四跨80 m+140 m+140+80 m三向預應力混凝土變截面連續箱梁，箱梁為單箱雙室斜腹板式整體箱形截面。箱梁底曲線為1.6次拋物線。箱梁頂板寬26 m，底板寬13.343 m（0#塊），翼板懸臂端長為4.25 m，箱梁中支點根部高8 m，跨中梁高3.5 m，在0#塊設有橫隔板，見圖1。

圖1　主橋布置示意圖（單位：mm）

邊墩、主墩墩身均為空心墩，主墩墩身平面尺寸為 13.343 m×3.5 m，邊墩墩身平面尺寸為13.343 m×4 m。主墩墩身高度為8.08 m，邊墩墩身高度為7.234 m。由于本橋主墩縱向尺寸較小，僅為3.5 m，不方便在橋墩上直接設置臨時支撐結構，綜合考慮各種因素后，本設計采用臨時支墩的方案支撐。臨時支墩方案為：采用鋼管混凝土柱作為臨時支墩，硫磺砂漿層和混凝土塊作臨時支座進行支撐。

2　不平衡荷載的計算確定

由于本橋跨度大，理論上懸臂施工時上部結構宜完全對稱澆筑，但實際施工中很難達到理論上要求的完全對稱澆筑，兩邊會出現不對稱情況。假設一端16號段已施工完畢，且掛籃已前移，另一端15號段施工完畢且掛籃前移，以此考慮最大懸臂狀態時錨固位置的受力狀態，見圖2。

設錨固位置A，B距0號段中心的距離為X，分別以X=6 m，5.5 m，5 m，4 m，3.5 m，時進行計算。以X=3.5 m為例進行計算，以支點A為驗算點。

圖2　最大懸臂狀態時錨固位置受力狀態圖

2.1計算荷載

（1）結構自重及施工荷載

a.懸澆梁段結構自重偏差，一側懸臂靜載增加3%，另一側靜載減少3%。

b.掛籃荷載加臨時荷載：P1=P2=1 380 kN。

c.施工期臨時荷載，一側堆載的材料、機具按10 kN/m計，另一側空載；則施工臨時荷載為P3=10×69=69 kN。

（2）豎向風荷載計算（見圖3）

圖3　豎向風荷載施加示意圖

其中：

GV=1.29（B類地形，水平加載長度小于200 m）

陣風風速為：Vg=1.29×1.12×35=50.57 m/s

ρ取 1.25 kg/m，根據經驗升力系數 Cc取0.406，則Fl=1.7 t，即q=17 kN/m，

2.2支反力計算

根據力學公式，建立平衡方程，可以計算得到：

Y1=9 366.06 t

Y2=1 129.86 t

同理可以得到在不同距離情況下的計算結果。

X=6 m，5.5 m，5 m，4 m，3.5 m，2 m，1.7 m時的支點反力見表1。

表1　不同錨固距離時各支點反力

3　臨時支墩設計

常用的臨時固結措施為：在墩身和梁底之間設置臨時墊塊，并將預埋在墩身中的精軋螺紋鋼筋向上穿過加強橫梁，錨固在箱梁上。當墩身兩側產生不平衡彎矩時由精軋螺紋鋼筋承受拉力，梁下臨時墊塊承受壓力，起穩定連接支承作用。

鋼管混凝土支架主要承受軸向壓力，在設計時需要著重考慮支承鋼管的受壓穩定性及強度問題；同時，應考慮鋼管的軸向壓縮變形。本設計取錨固距離為5.5 m進行驗算。

（1）穩定性驗算和強度驗算

鋼管面積A1=0.055 m2，混凝土面積A2=0.58 m2。

鋼管混凝土換算截面（鋼）面積A為：A=0.146 m2。

鋼管混凝土換算慣性矩（鋼）I為：I=0.009 6 m4。

回轉半徑：i=0.256 m，長細比λ=μl/i=24.3（一端固結一端鉸接）。

查表得縱向彎曲系數φ=0.9。

靜力驗算得 σ=N/φA=134.7 MPa。如采用Q235鋼材，仍有較大安全余地，可以滿足要求。

（2）彈性壓縮量

由此得出不同錨固距離時的應力狀態和彈性壓縮量，見表2。

表2　立柱不同距離時的應力和壓縮量

考慮到墩和承臺的尺寸，建議取錨固距離為5 m，見圖4、圖5。

圖4　縱向錨固平面圖（單位：mm）

圖5　橫向錨固平面圖（單位：mm）

4　臨時支墩、支座施工注意事項

（1）承臺內預埋鋼板須力求平整，四角高差不超過5 mm，箱梁底板預埋鋼板力求與鋼管頂端緊貼；承臺內預埋錨固筋和鋼筋網；鋼管臨時支墩固定前要嚴格控制垂直度，防止偏心和傾斜度過大；鋼管內澆筑混凝土時須保證混凝土振搗密實。平聯焊接部分須焊縫飽滿，達到施工規范要求的焊縫標準。

（2）臨時支座用高強度混凝土和10 mm厚的高強度硫磺砂漿層共同制作。首先澆筑高強度混凝土作臨時支座基底，同時制作高強度硫磺砂漿，硫磺砂漿入模前，均勻預埋電阻絲，待冷卻后再澆筑硫磺砂漿上層的高強混凝土，直至與箱梁0號塊底面水平。

（3）可采用單向張拉的錨固方式，錨固材料采用預應力鋼鉸線或者精軋螺紋鋼筋視施工單位方便自行決定。預應力束，穿過箱梁處可加設30～40 cm厚的橫隔板1道，并在箱梁頂板錨固，錨固處應設鋼墊板。

5　臨時固結拆除方案

本橋臨時支座采用硫磺砂漿墊層，拆除時只需對電阻絲通電至硫磺融化即可輕松拆除臨時支座。為了保證拆除臨時固結不對結構產生影響，臨時支座側面及箱梁底板需采取必要的防護措施。

6　結語

本橋主橋連續箱梁臨時支墩、支座從方案選擇、結構設計、結構計算均得到了認可。實踐證明本橋的臨時支墩、支座方案設計較為合理，施工難度較小，工程費用較少，相對其他支撐方案比較經濟。

［1］黃法沛，李曉玲.臨時錨固新構思［J］.公路，2004（4）:88.

［2］陳偉，李明.橋梁施工臨時結構設計［M］.北京:中國鐵道出版社，2002.

［3］盧勇.東江四橋主橋連續梁臨時支墩、支座的設計與施工［J］.鐵道建筑技術，2004（4）:28.

［4］雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計［M］.北京:人民交通出版社，2000.

公路瀝青路面數據調查及數據擬合，采用的瀝青路面使用性能衰變方程如下：式中：PPI為路面使用性能指數（PCI、RQI、RDI、SRI等）；PPI0為路面初始使用性能指數；x為路齡；a、b為模型參數。

該方程形式簡單，便于回歸，并且各參數具有明確的物理意義。選定使用年數（路齡）x作為唯一變量，不僅充分考慮了荷載因素的作用，而且較好地計入了非荷載因素對路面使用性能的影響。PPI0一般情況下為100，有時略小于100，表示路面開始使用時的使用性能最好。a、b為兩個回歸參數，均大于0時，路面使用性能單調減小；當x=0時，PPI=PPI0；當x→∞時，PPI→0。

5　結　論

（1）通過瀝青路面狀況評價，提出預防性養護標準；確定不同預養護措施的效益與費用，提出預防性養護對策的選擇方法與流程。

（2）研究瀝青路面預養護措施實施的最佳時間，提出一種確定最佳預養護時間的方法和理論，以指導公路瀝青路面預養護實踐，充分發揮預養護措施的性能，并最終以最小的養護費用獲得最大的效益。

U448.21+5

B

1009-7716（2016）06-0091-03

2016-02-25

姜有恒（1981-），男，甘肅蘭州人，工程師，從事城市橋梁設計工作。