小半径曲线连续梁悬臂T构临时固结施工技术

摘要：目前，对于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。本文结合京津联下行线子牙河特大桥中单线连续梁悬浇施工的实例，主要探讨小半径箱梁悬浇期间，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；小半径

Abstract: at present, the anti overturning method to design the no unified temporary consolidation, the relevant technical specifications and design documents are required for cantilever construction of pier and beam temporary consolidation with related work, and generally by the on-site technical personnel to do. This paper cast construction of Beijing Tianjin couplet hanging down line Ziya River Bridge in a single continuous beam, the main discussion during cantilever casting box beam temporary consolidation of small radius, overturning and steps of design method, need to pay attention to the problem. Accumulate experience for the design of pier girder consolidation, and provide a reference for the construction site technical personnel.

key word： cantilever construction; pier beam consolidation; overturning design; small radius。

中途分类号：U445.4 文献标识码：A

一、工程概况

京津联下行线子牙河特大桥60+100+60m单线连续梁小曲线半径为1600m，梁体全长221.5m，中支点处梁高7.5m，跨中10m直线段及边跨15.75m直线段梁高为4.5m，梁底下缘按圆曲线变化，半径为30966.7m，边支座中心线至梁端0.75m。截面采用单箱单室，变高度，变截面直腹板形式，箱梁顶宽7.2m,底宽5.4m。

二、临时固结设计

在78#墩、79#墩设置临时支撑，本文以78#墩施工为例，由于墩顶位置较小，所以在承台上设置临时钢支墩，在墩身四周分部4根φ100cm的钢管立柱（编号为1#、2#、3#、4#，延桥墩逆时针布置，1#、2#及3#、4#分别布置在延纵桥向墩身两侧），钢管柱长为12.1m，每根钢管柱顶端为两个半圆型钢管拼装成一个长0.5m的钢管柱，两侧用φ20高强螺栓连接，顶部为1200*1200*4mm钢板与梁底混凝土密贴，钢管柱横桥向间距为4.4m，纵桥向间距为6.25m，两端2m范围灌注C35混凝，中间灌砂洒水，在半圆柱钢管底部的混凝土中间浇筑一层10cm厚的400#硫磺砂浆，立柱底端与承台上预埋法兰盘用螺栓连接，顶端与梁体腹板接触，横桥向钢管用φ32.5cm钢管焊接连接，间距2.65m，节点处用16a槽钢交叉连接，纵桥向用φ32.5cm钢管支撑在墩身上（端部焊接4mm厚钢板与墩身密贴），墩身施工时在φ32.5cm钢管处纵桥向预留4cm孔洞（为了墩身外观完整，故不考虑在墩身预埋钢板，施工完成后将孔洞用环氧砂浆进行封堵），用φ32mm的精轧螺纹钢筋及两端的[10cm双拼槽钢将两侧的钢管柱在纵桥向拉紧，使φ32.5cm钢管端部4mm厚钢板与墩身密贴。

三、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，在结构最大双悬臂状态，考虑每侧各节段混凝土自重偏差为5%，根据图纸设计要求，梁体自重取26.0KN/m3，悬浇挂篮及模板重量等施工荷载总重按P=700KN计，施工荷载中最大偏重按200KN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：A12～B12左右两边挂篮完全对称施工浇筑完成，此时梁体承受中支点处最大不平衡弯矩45973.085kN.m和相应竖向反力37815.600kN，横桥向弯矩为19065.520KN.m。第二种工况：A12～B12左右两边挂篮完全对称施工浇筑完成，此时A12处挂篮(连同新浇筑混凝土)脱落。此时梁体承受中支点处最大不平衡弯矩104559.393kN.m和相应竖向反力36166.600kN，横桥向弯矩为17926.885KN.m的。

风荷载按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)计算：

Wk=βz.μz.μs.W0=1.304KPa

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012)查得

式中：Wk：风荷载标准值

βz：高处Z处的风振系数βz=0.85×(1+2×(0.5×(17/10)-0.16))=1.7

цs：风荷载体型系数цs=1.3，

цz：风压高度变化系数цz=1.18

W0：基本风压W0=0.5

A=270352163.15mm2

F=Wk*A*2=270.352*1.304*2=705.078KN

四、检算临时固结结构：

1 、第一种工况：

假设F1为1#钢管柱上反力，F2为2#钢管柱上反力，F3为3#钢管柱上反力，F4为4#钢管柱上反力。

假设只有纵向最大不平衡弯矩45973.085kN.m和相应竖向反力37815.600kN。

有F1’=F2’,F3’=F4’

①：2F1’+2F3’=37815.60kN

②：（2F1’-2F3’）×6.26=45973.085kN.m

得：F1’=F2’=11289.886kN，F3’=F4’=7617.914kN

当受到19065.520KN.m的横桥向弯矩时，有

③：（F1+F4-F2-F3）×4.4=19065.520kN.m，有F1-F2=4333.073/2=2166.536kN，

F4-F3=4333.073/2=2166.536kNkN.

得：F1=F1’+2166.536/2=12373.154kN,F2=F2’-2166.536/2=10206.618kN

F3=F3’+2166.536/2=8701.182kN，F4=F4’-2166.536/2=6534.646kN

通过计算四根钢管柱均为受压，1#钢管柱承受最大的反力为F1=12373.154kN。

计算1#钢管柱受压情况：

计算钢管柱承载力

N

式中N为轴心压力的设计值，NU轴心受压时截面抗压承载力设计值

NU=f×As+fc×Ac=215×π×(5002-4752)+16.7×π×(500-25)2=28301233.77N

=28301.23KN>12373.154KN,安全系数为2.2。

F、fc — 为钢管及混凝土的抗压强度设计值

As、Ac — 分别为钢管和管内混凝土的面积

计算钢管柱稳定性

N

￠为轴心轴心受压构件稳定系数

钢管混凝土的长细比为：

Φ100cm壁厚为25mm的钢管的截面惯性矩为IS=π×(D4-d4)/64=472770.961cm4。

混凝土的截面模量为Ic=π×d4/64=4435967.56cm4。

i0=√[(IS+Ic×EC/ES)/(As+Ac×fc/f)]=298.3mm

λ=l/i0=40.6

查表的￠=0.939

28301.23×0.939=26574.855>12373.154,安全系数为2.1。

2 、第二种工况：

假设只有纵向最大不平衡弯矩104559.393kN.m和相应竖向反力36166.600kN。

有F1’=F2’,F3’=F4’

①：2F1’+2F3’=36166.600kN

②：（2F1’-2F3’）×6.26=104559.393kN.m

得：F1’=F2’=13217.345kN，F3’=F4’=4865.955kN，

当受到17926.885KN.m的横桥向弯矩时，有

③：（F1+F4-F2-F3）×4.4=17926.885kN.m，有F1-F2=2018.793kN，

F4-F3=2018.793kN.

得：F1=F1’+2018.793/2=14226.741kN,F2=F2’-2018.793/2=12207.948kN

F3=F3’+2018.793/2=5875.352kN，F4=F4’-2018.793/2=3856.558kN

通过计算四根钢管柱均为受压，1#钢管柱承受最大的反力为F1=14226.741kN。

计算1#钢管柱受压情况：

计算钢管柱承载力

根据以上计算情况，钢管柱最大承载力为28301.23KN>14226.741kN，安全系数为1.9。

计算钢管柱稳定性

根据以上计算情况，26574.855KN>14226.741KN,安全系数为1.8。

五、临时固结结构拆除

由于临时结构在梁体的正下方，吊车不能垂直起降，在施工梁体时，在梁体底板位置每个钢管柱旁边预留直径为10cm的孔洞，对应孔洞位置的顶板上设置吊环，在拆除临时固结结构时，利用吊环拆除钢管柱及连接系。施工时将钢管柱顶端的半圆钢管柱拆除，并用喷灯将硫磺砂浆层烤化，利用顶板的吊环将混凝土及钢管柱拆除。

六、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，此时临时墩的压应力会有变化，甚至会有可能产生拉应力，应该进行计算并考虑是否在钢管柱两端安装精轧螺纹钢筋，并计算埋入混凝土深度（充分考虑精轧螺纹钢筋的抗拉强度）③对于曲线桥，应考虑横桥向弯矩的影响。

参考文献：

[1] 《混凝土结构设计规范 》GB50010-2010

[2] 《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

[3]京津联下行线子牙河特大桥60+100+60m预应力混凝土连续梁(单线有砟，曲线)(挂篮悬浇施工)施工图。