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悬浇施工中墩梁临时固结抗倾覆设计的探讨摘要：目前，对于墩梁临时固结的抗倾覆设计暂无统一的方法，相关技术规范及设计文件均要求悬浇施工应对墩梁进行临时固结，而相关工作普遍由现场技术人员来做。本文结合郑开城际铁路郑州特大桥中连续梁悬浇施工的实例，主要探讨箱梁悬浇期间，墩梁临时固结抗倾覆设计的方法、步骤及需要注意的问题。为墩梁固结的设计积累经验，并为现场施工技术人员提供参考。关键词：悬浇施工；墩梁固结；抗倾覆设计一、工程概况： 郑开城际铁路郑州特大桥(DK0+922.75DK028+232.15),长度约27309.4m。其中的(40+64+40)m预应力混凝土连续梁位于DK017+072.085DK017+217.485处480#483#桥墩上，横跨人文路。该桥是一座直线桥，结构形式为变高度连续箱梁，截面形式为单箱单室截面，梁高2.95.3m，箱梁顶板全宽12.2m、底板宽6.5m。设计要求采用挂篮悬浇施工，各中墩采用临时支撑措施。悬臂施工时，理论要求对称浇筑。该连续梁立面见下图(单位：mm)。 二、临时支座设计 该桥的481、482号墩处均设置临时固结支座。本文仅以481号墩处挂篮悬浇施工为例，采用墩顶固结。为确保悬浇施工过程中结构的稳定性，根据施工经验，在桥墩的顶面(即0#块梁底处)永久支座两侧设置4个2m(长)0.6m(宽)的临时支座，该支座采用C50混凝土块。每个临时支座内竖向布置12根直径32，型号PSB830的精轧螺纹钢筋，并贯穿0#段，0#段施工完毕后张拉，形成墩梁临时固结以抵抗水平荷载及部分不平衡弯矩产生的拉力。具体墩顶临时支座平面布置详见下图(单位：cm)。 临时支座与梁体接触面处铺以塑料薄膜隔离，便于拆除。临时支座顶面标高保持一致，并与永久支座平齐，避免拆除临时支座时，下落冲击使梁体受震动。在临时支座与永久支座垫石间隔一层石棉布，防止硫磺砂浆熔化时烧坏永久支座垫石。 三、临时固结的强度验算 1.梁段基本信息及计算弯矩值 左梁段基本信息及计算弯矩值见表1： 表1 右梁段基本信息及计算弯矩值见表2： 表2 2.最不利工况分析。 由于悬臂施工梁段左右梁块的对称位置的几何尺寸完全相同，梁段体积稍有不同，A0号块右边的梁段体积稍大于左边的梁段体积，即G右G左。根据图纸设计要求，梁体自重取26.0KN/m3，悬浇挂篮及模板等施工荷载总重按P=500KN计。 根据分析，悬浇施工过程中的最不利工况有两种。第一种工况：A8B8左右两边挂篮完全对称施工浇筑完成；第二种工况：A8B8左右两边挂篮完全对称施工浇筑完成，此时A8处挂篮(连同新浇筑混凝土)脱落。其结构计算简图如下(单位：mm)： 第一种工况计算： 对零号块中心点进行受力分析，根据受力平衡和力矩平衡可得： (1)Fy=0 P+ -F1-F2+P =0 即：500+11098.1-F1-F2+11194.3+500=0 得：F1+F2=23292.4KN (2)M0=0 PL8+-1.15F1 +1.15F2-PL8=0 即：50029.25+149723.6-1.15F1+1.15F2-152536.15-50029.25=0 得：F2-F1=2445.7KN 对(1)、(2)联立求解，得：F1=10423.35KN,F2=12869.05KN。因此，两临时支座处均受压。 根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范， C50混凝土的中心受压容许应力= 13.4 N/mm2。 左侧临时支座处混凝土中心受压应力： 1=F1/A=10423.35103/(26002000) =4.34N/mm2 右侧临时支座处混凝土中心受压应力： 2=F2/A=12869.05103/(26002000) =5.36N/mm2 第二种工况计算： 对零号块中心点进行受力分析，根据受力平衡和力矩平衡可得： (1)Fy=0 -F1-F2+P=0 即：10164.7-F1-F2+11194.30+500=0 得：F1+F2=21859KN (2)M0=0 -1.15F1+1.15F2-PL8=0 即：122421.65-1.15F1+1.15F2-152536.15-50029.25=0 得：F2-F1=38903.91KN 对(1)、(2)联立求解，得：F1=-8522.45KN(拉),F2=30381.46KN(压)。因此，两临时支座处一边受拉一边受压，即图中左侧临时支座钢筋受拉，右侧临时支座受压。 根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范，32精轧螺纹钢的计算强度fp=0.9*830 N/mm2=747 N/mm2。 32螺纹钢单根截面面积为804.2 mm2，每侧临时支座的钢筋面积为212804.2 mm2=19300.8 mm2 左侧临时支座处钢筋拉应力： 1=F1/A=8522.45103/19300.8=441.56N/mm2 fp=747 N/mm2 右侧临时支座处混凝土中心受压应力： 2=F2/A=30381.46103/(26002000)=12.66N/mm2 = 13.4 N/mm2 3.稳定系数 不平衡弯矩：M=F121.15=8522.4521.15=19601.64KNm 抗倾覆弯矩：M抗= fp 21.15=74710-319300.821.15=33160.70 KNm 稳定系数：K= M抗/ M =33160.70/19601.64=1.691.5 4.精扎螺纹钢筋锚固深度L的计算 该桥墩混凝土强度等级为C35，根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范，修正后螺纹钢筋与混凝土之间的粘结力容许值为：=1.51.04=1.56 N/mm2。按1.5倍安全系数考虑。 dL1.5F1max/24 即：1.563.1432L1.58522.45103/24 得：L3398mm 为保证安全，取精扎螺纹钢筋在桥墩内的锚固深度为3.5m，可满足要求。 四、结束语 通过本文的探讨，总结出墩梁临时固结的抗倾覆设计中应注意以下几点：1、一般不考虑永久支座参与工作。但实际中，永久支座不可能不受力，其受力有利于减轻临时支座的压力。2、最大倾覆弯矩是挂篮悬臂到最远节段时(连同新浇筑的混凝土)坠落，此时临时支座会有拉应力产生。3、对于曲线桥，还应考虑扭矩的影响。 本文介绍的墩梁临时固结的设计方法简单有效，施工方便，为现场技术人员提供了可供参考的设计思路。 参考文献： 【1】 铁路预应力混凝土连续梁(刚构)悬臂浇筑施工技术指南 TZ324-2010 【2】 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-2005、J462-2005 【3】郑开城际铁路(40+64+40)m预应力混凝土连续梁(双线有砟，直线)(挂篮悬浇施工)施工图
