預(yù)應(yīng)力混凝土懸澆梁0#塊臨時固結(jié)選型及穩(wěn)定性驗(yàn)證

■李玲娜

（南平市高速公路有限責(zé)任公司，南平 353000）

1 工程概況

某橋主跨為（44＋72＋44）m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，左右雙幅設(shè)計(jì)。單幅采用單箱單室截面，支點(diǎn)處箱梁中心梁高4.6m、底板厚95cm、腹板厚70cm，跨中箱梁中心梁高2.6m、底板厚28cm、腹板厚50cm，箱梁高度以及底板厚度由距主墩中心1.25m處往跨中方向33.75m段按2次拋物線變化、腹板厚度在腹板變化段按直線段漸變。頂板厚28cm，頂板寬12.0m，底板寬6.0m，頂板懸臂長度3.0m，懸臂板端部厚16cm，根部厚70cm。箱梁在橫橋向底板保持水平，腹板豎直，頂板設(shè)2%的橫坡，單向橫坡通過內(nèi)外側(cè)腹板高度來調(diào)整。箱梁澆筑分段長度依次為：12m 長 0 號段+3.0m+4×3.5m+3×4.0m，邊、中跨合攏段長均采用2m，邊跨現(xiàn)澆段長6.85m。本橋橋梁結(jié)構(gòu)特殊，施工環(huán)境復(fù)雜，施工難度大。

2 臨時固結(jié)體系選型

常用的連續(xù)梁0#塊臨時固結(jié)體系一般有：體內(nèi)固結(jié)、體外固結(jié)、體內(nèi)固結(jié)加體外支撐以及體內(nèi)固結(jié)加體外固結(jié)四種，目前第三第四種固結(jié)體系使用相對較少，在此不予展開介紹，集中介紹體內(nèi)固結(jié)和體外固結(jié)兩種體系。

2.1 體內(nèi)固結(jié)

體內(nèi)固結(jié)是指墩梁固結(jié)，通過連接件將梁體與墩柱形成一個結(jié)構(gòu)體。由于體內(nèi)固結(jié)臨時支座施工方便，施工時不受主墩周圍環(huán)境的限制，且體系轉(zhuǎn)換時臨時固結(jié)便于解除，因此連續(xù)梁0#塊臨時固結(jié)體系一般均采用體內(nèi)固結(jié)。但對于連續(xù)梁墩梁主墩較窄的情況下，體內(nèi)固結(jié)無法使用。

2.2 體外固結(jié)

體外固結(jié)是通過臨時支墩將承臺和連續(xù)梁0#塊固結(jié)一起。本連續(xù)梁0#塊采用4根φ900mm、壁厚δ=14mm的鋼管砼支架，鋼管內(nèi)填筑C50微膨脹砼且對稱設(shè)置的臨時固結(jié)體系。

2.3 方案確定

由于本橋主墩較窄，懸臂施工不具備墩頂設(shè)置體內(nèi)臨時固結(jié)的條件，連續(xù)梁0#塊臨時固結(jié)體系采用“體外固結(jié)”。

3 體外固結(jié)方案設(shè)計(jì)

本連續(xù)梁0#塊體外固結(jié)采用鋼管支架臨時支承的方案，現(xiàn)擬將主梁掛籃施工時的鋼管支架臨時支承與墩頂0#塊施工用鋼管支架相結(jié)合。澆筑完成承臺、墩身及墊石混凝土后進(jìn)行主墩0#塊混凝土施工，0#塊利用懸臂施工鋼管支架臨時支撐作支承柱、用型鋼作分配梁進(jìn)行支架現(xiàn)澆。在澆筑承臺、墩身混凝土?xí)r注意預(yù)埋鋼管支架及臨時支撐的預(yù)埋件。待0#塊混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度時拆除0#塊施工臨時支撐及支架，鋼管支架臨時支承與0#塊臨時固結(jié)。

3.1 施工結(jié)構(gòu)驗(yàn)算假設(shè)條件

（1）梁體靜載不均勻系數(shù)：4.0%；

（2）掛籃荷載：掛藍(lán)按70t重計(jì)，行走不同步影響系數(shù)兩側(cè)分別取1.2和0.8；

（3）施工機(jī)具荷載分布：0.40t/m；

（4）混凝土澆筑不同步：±5m3砼；

（5）風(fēng)荷載影響系數(shù)：風(fēng)壓按0.5kPa計(jì)，一側(cè)取100%，一側(cè)取50%；

（6）計(jì)算荷載范圍：0#～8# 塊。

荷載分布如圖1所示。

圖1 施工結(jié)構(gòu)荷載分布圖

3.2 抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算

（1）傾覆彎矩計(jì)算

（2）平衡彎矩計(jì)算

（3）抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)

式中：M為彎矩；K為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)；R1為左側(cè)反力；R2為右側(cè)反力。

3.3 鋼管強(qiáng)度、穩(wěn)定檢算

施工鋼管支架用Φ900mm、壁厚δ=14mm的鋼管砼支架，鋼管內(nèi)填筑C50微膨脹砼。每側(cè)鋼管支柱柱頂反力按1600t計(jì)，每根鋼管支柱柱頂反力按800t計(jì)，鋼管混凝土臨時支墩及預(yù)埋件布置圖如圖2所示。

圖2 鋼管混凝土臨時支墩及預(yù)埋件布置圖

(1)鋼管混凝土柱考慮長細(xì)比影響的承載力折減系數(shù)

式中：D——鋼管的外直徑；

Le——柱的等效計(jì)算長度。

(2)鋼管混凝土柱考慮偏心率影響的承載力折減系數(shù)φe[1]

式中：e0——柱端軸向壓力偏心距之較大者；

re——核心混凝土橫截面的半徑；

M2——柱端彎矩設(shè)計(jì)值的較大者；

N——軸向壓力設(shè)計(jì)值。

e0=1600×0.1/1600=0.1m

φe=1/(1+1.85×(0.1m/0.436m))=0.702

（3）鋼管混凝土柱的軸向受壓承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算[1]

當(dāng) 0.5＜θ≤[θ]時

式中，N0——鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力設(shè)計(jì)值；

θ——鋼管混凝土的套箍指標(biāo)[1]。

式中，α——與混凝土強(qiáng)度等級有關(guān)的系數(shù)，按表1取值；

[θ]——與混凝土強(qiáng)度等級有關(guān)的套箍指標(biāo)界限值，按表1取值。

式中，Aa——鋼管的橫截面面積；

fa——鋼管的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

Ac——鋼管內(nèi)的核心混凝土橫截面面積；fc——核心混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

表 1 系數(shù)α、[θ][1]

Nu=0.686×0.702×27488747.95N/10000=1323.8t＞800t

(4)檢算結(jié)果

設(shè)置的鋼管混凝土臨時支墩強(qiáng)度、穩(wěn)定均能滿足要求。

4 臨時支墩及預(yù)埋件施工注意事項(xiàng)

（1）臨時支墩及預(yù)埋件在其縱向位置既能夠克服懸澆施工中產(chǎn)生不平衡力矩，又要不影響掛籃后下橫梁、底模板的安裝；

（2）橫向位置又要充分考慮到臨時支座內(nèi)的鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋不能與0#塊的預(yù)應(yīng)力管道沖突，并且盡量不要位于1號塊掛籃主桁架位置上，否則可能會影響掛籃安裝；

（3）截面尺寸及形狀的設(shè)置既要保證臨時支座滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，又要保證截面尺寸布置滿足墩頂?shù)目臻g位置；

（4）0#塊地板與臨時支座接觸位置應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)鋼筋，確保在臨時支墩承壓過程中0#塊地板開裂；

（5）臨時支座設(shè)置還要兼顧后續(xù)體系轉(zhuǎn)換時臨時固結(jié)解除的便捷性，因此臨時支座的設(shè)置對于整個固結(jié)體系是十分重要的。

5 結(jié)語

本橋臨時固結(jié)體系施工的實(shí)踐證明，連續(xù)梁0#塊所采用的“體外固結(jié)”的臨時固結(jié)體系在連續(xù)梁墩梁間不連接的情況下鋼管支架臨時支撐結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定，且結(jié)合本工程實(shí)際情況，將主梁掛籃施工時的鋼管支架臨時支承與墩頂0#塊施工用鋼管支架相結(jié)合的形式既節(jié)約施工成本，又能縮短施工工期。該項(xiàng)施工方法能夠?qū)︻愃乒こ痰氖┕ぞ哂幸欢ǖ慕梃b和推廣價值。

[1]中國工程建設(shè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn).CECS 28：2012，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2012.