连续梁临时固结体内固结方法研究

连续梁临时固结体内固结方法研究

王增强

中铁一局集团有限公司广州分公司 广东 广州 510000

摘要：在桥梁工程连续梁悬臂浇筑施工时，为抵抗悬臂现浇施工中的不平衡倾覆力矩，需要对悬臂浇筑梁进行临时刚性锚固。多数设计图纸要求施工单位自行设计临时固结结构。本文首先介绍了临时固结的三种基本型式，然后结合广佛环城际佛山一环特大桥连续梁施工实例，对其临时固结受力进行了分析。本论文的撰写旨在为大多数施工技术人员提供一种简单的临时固结设计和检算思路。

关键词：连续梁；悬浇；施工；不平衡；临时固结

1 概述

T构临时固结型式，根据其与墩身连接的关系可分为体内固结、体外固结以及体内体外相结合固结等三种型式。

1.1体内固结型式

（1）体内固结型式是指在墩顶设置临时支座和抗倾覆锚索，通过墩身抵抗T构的抗倾覆能力。

（2）体内固结型式适用于墩身很高，同时墩身截面刚度又很大的桥梁条件。墩顶临时混凝土支座结构不会很大，设计施工简单，成本较低。

1.2体外固结型式

（1）体外固结型式是在墩身外设置临时支撑柱和锚固索，临时固结结构与承台连接，形成临时锚固体系。

（2）体外固结型式适用于墩身较矮，同时墩身截面刚度很小的柔性板式桥墩，支撑柱结构不会设置很高，成本较低。

1.3体内体外相结合固结型式

（1）体内体外相结合固结结构型式是指在墩顶和墩身外同时设置支撑结构和锚固结构，形成临时锚固体系。

（2）适用于墩身截面刚度较小的桥梁条件，不受墩高限制。墩身较矮时，可采用在体内设置锚索，体外设置支撑柱，相对成本不是很高。墩身较高时，可采用在体内设置支撑墩，体外设置锚索，避免了临时高墩的成本支出。

2、临时固结计算

经过查阅众多计算资料及文献，总结认为，T构倾覆的最不利工况是：以挂篮连带悬臂节段混凝土意外坠落的不对称偏载为最大倾覆荷载。这种情况是施工单位的最不利因素，这种工况以最大悬臂段节段为最不利。

按照此种工况计算的倾覆荷载，既能满足设计文件的抗倾覆要求，又能满足相关桥涵施工技术规范规定的最大不平衡荷载20吨的要求，也保证了悬浇过程中的施工安全。按此工况倾覆荷载设计的锚固钢筋有理有据，计算方法既合理又合情。

本文以广佛环城际2标佛山一环特大桥连续梁施工为工程背景，对连续梁墩梁临时固结进行了计算分析。

2.1、工程概况：

佛山一环特大桥（41.07+80+41.07）m连续梁，采用单箱单室变高度连续梁，箱梁梁底曲线按二次抛物线变化。跨中直线段、左、右边跨6.57m直线段界面中心梁高3.6m, 中支点截面梁高6.4m。全桥箱梁顶板宽11.6m，底宽6.7m，顶板厚度45cm，腹板厚度为50cm、90cm，底板厚度由跨中的50cm按曲线变化至中支点梁根部的80 cm，底板设30×60cm梗胁，顶板设 40×120cm梗胁；全桥共设4道横隔板，分别设于中支点和端支点，横隔板设有孔洞。中支点处横隔板厚2.5m，边支点处横隔板厚1.5m。全桥共分11种35个梁段，中支点0＃块梁段长度12m，一般梁段长度分成3m、3.5m、4.0m和4.5m，合拢段长2m，边跨直线段为6.57m。墩身底截面8.7m×5m,托盘顶截面9.9m×5m，顶帽截面10.3m×5.4m，墩高21m。

连续梁采用后支点三角挂篮对称悬臂浇注，最大悬臂施工长度34.5m，挂篮自重96t。主梁施工时需采取临时锚固措施。

根据本桥桥墩横向截面刚度较大，具有满足抵抗悬臂倾覆的能力。且墩高较高，故此，临时固结结构易采用体内固结结构型式。

临时固结结构设计为：在墩顶上设置四个C50混凝土条形支座，宽度为0.6m，长度为2.5m，高度从墩顶至梁底约0.7m。在每个墩顶临时支座内靠近边缘处对应箱梁腹板位置埋设6根φ32精轧螺纹钢。

2.2、计算参数选取

（1）抗倾覆安全系数K=1.5；

（2）直径φ32mm精轧螺纹钢筋抗拉强度设计值取735Mpa（屈服强度标准值830MPa）。

（3）梁体混凝土容重： 。

2.3、悬臂T构临时固结荷载计算

按施工意外的最不利工况考虑倾覆荷载，即挂篮和最后节段意外坠落后的偏载弯矩构成T构的最大倾覆荷载。按照最不利工况下计算的抗倾覆荷载，是施工过程的极端的，最大倾覆荷载，其他一些杂碎荷载均可忽略不计，以简化计算程序。按此种工况计算的倾覆荷载，既能满足设计文件的倾覆要求，又能满足相关桥涵施工技术规范规定的最大不平衡荷载20吨的要求，也保证了悬浇过程中的施工安全。

临时固结抗倾覆计算荷载为：

最大竖向反力：N=Q+2T=33005.96+2×960=34925.96KN

最大不平衡弯矩：M=(1.2W+T)L=(1.2×1495.1+960) ×32.25=88820.37KN.m

其中Q为最大T构箱梁自重（其中最后一节段自重考虑1.2的冲击系数），T为单支挂篮自重，W为悬浇最后一节段自重，L为悬浇最后节段距桥墩的重心距离，1.2为混凝土浇筑冲击系数。

2.4、临时固结结构内力计算

在临时固结设计上，视永久支座不受力，悬臂T构倾覆固结结构的力学特征简图如下：

图一：悬臂T构倾覆固结结构简图

图二：悬臂T构倾覆固结结构的力学特征简图

根据结构受力特征，求得临时固结结构的内力计算方程为：

R_A+R_B=N ①

LR_B=M_倾+LR_A ②

解公式①②可求得临时支座内力为：

③

④

将已知参数代入方程③③，可得：R_A=-4742.11KN；R_B=39668.07 KN。

其中R_A为负值，表明T构发生最大倾覆荷载时支座存在受拉作用，需要进行抗拔设置。

式中：L为左右支座中心距离桥墩中心距离，2.0m。

2.5、墩梁临时固结结构设计

2.5.1、计算临时支座混凝土强度标号

临时支座平面布置图如下图所示

图三：临时支座平面布置图 尺寸单位:cm

单侧临时支座支撑面积A=30000cm²

临时支座支撑截面对称纵向桥墩中心惯性矩为：

；

临时支座边缘处最大及最小应力为：

混凝土边缘处最大压应力为14.27MPa。其中y_max为临时支座外边缘距离墩中心距离，230cm。

考虑抗倾覆稳定系数K=1.5，临时支座混凝土标准抗压强度应大于21.4MPa。选用C50混凝土，其标准抗压强度为f_ck=32.4MPa，强度安全系数大于1.5，满足要求。

2.5.2、抗拔锚固钢筋设计

2.5.2.1计算抗拔钢筋根数

经过计算结果得知，在最大倾覆荷载作用下，临时支座存在最大R_A=-4742.11KN的抗拔力。

抗拔锚固钢筋拟选用直径φ32mm、抗拉强度设计值σ=735MPa（型号PSB830）精轧螺纹钢筋锚栓。

抗拔锚固钢筋作用中心点按在临时支座中心处考虑。每根精轧螺纹钢筋根据抗拔力F=591KN；考虑K=1.5安全储备系数，每侧临时支座需要锚固钢筋根数n：

，取n=12根。

则每个临时支座内锚固钢筋为6根，每个T构合计需要24根φ32mm精轧螺纹钢筋。精轧螺纹钢筋上下配带16mm厚锚板、锚帽。

2.5.2.2精轧螺纹钢筋锚固长度计算

锚固钢筋抗拔，是握裹混凝土抗剪作用。假设螺纹钢筋锚固长度为L_ab，应有：

；

其中：f_t——墩柱C40混凝土抗拉强度设计值1.71MPa，梁体C50混凝土抗拉强度设计值为1.89MPa。

φ32mm精轧螺纹钢筋抗拉强度设计值f_py=735MPa；

φ32mm精轧螺纹钢筋直径d=32mm；

螺纹钢筋外表系数α=0.14；

代入数值，得梁体内锚固长度L_ab=1.74m；

墩柱内锚固长度L_ab=1.93m。

鉴于精扎螺纹钢设置成后张的形式更有利于受力，直接将埋入梁体的精扎螺纹钢延伸至梁顶部，外套波纹管，在梁顶安装锚具，0#块施工完成后进行张拉，张拉力按60吨/根控制）。

墩柱内锚固长度L_ab=1.93m，取1.93×2=3.8m。

2.5.2.3临时支座钢筋配置

临时支座属于矮柱受压杆件。为增强整体抗压能力，按照混凝土设计规范的一般规定，配置水平约束网片。网片钢筋采用直径10mm普通钢筋，水平网格间距200mm，上下两层间距200mm，共设置三层。网片随着混凝土浇筑进度逐层放置。

3 结束语

本文以广佛环城际2标佛山一环特大桥（41.07+80+41.07）m连续梁施工为背景，对连续梁墩梁内体临时固结型式，进行了详细的结构受力分析计算，分析了最不利工况下临时支座的受力情况，同时对临时支座及锚固钢筋进行了相应的结构计算。本文介绍的临时固结计算方法，简单易于操作，省去了复杂的模型建立等程序，可为同类工程提供一定的参考。

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