朱家榮
(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 貴陽 550001)
懸臂澆筑連續(xù)梁墩頂臨時錨固設(shè)計(jì)與驗(yàn)算
朱家榮
(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司貴陽550001)
摘要以重慶市忠縣玉溪二橋85 m+150 m+85 m剛構(gòu)橋?yàn)楸尘埃Y(jié)合橋梁跨徑、橋梁上部結(jié)構(gòu)總體積和橋位地形確定其錨固方式,介紹了懸臂澆筑連續(xù)梁現(xiàn)場臨時錨固的具體施工工藝,此方法不僅簡單且可操作性強(qiáng)。為抵抗墩頂不平衡力矩,進(jìn)行了臨時錨固的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。
關(guān)鍵詞連續(xù)梁臨時錨固設(shè)計(jì)臨時錨固驗(yàn)算
玉溪二橋位于重慶市忠縣,橫跨玉河,大橋全長332.60m,橋面總寬24m,為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋,跨徑組85m+150m+85m,上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,單幅采用單箱單室,根部梁高9.0m,高垮比1/16.7,跨中梁高4.0m,高垮比約為1/37.5,中間梁端采用1.6次拋物線過渡,拋物線方程為:y=0.005 336x1.6。箱梁底板寬6.0m,頂板寬11.99m,遠(yuǎn)離路線中心線側(cè)懸臂3.0m,路線中心線側(cè)懸臂2.99m,翼緣板端部厚20cm,根部厚75cm,箱梁頂板厚28cm,底板厚度從跨中向根部由35cm變化到100cm,腹板厚度從跨中向根部由40cm變化至100cm,橋面采用結(jié)構(gòu)找坡,全橋單幅設(shè)置5道橫隔板,分別為梁端2道,墩頂2道,跨中1道。箱梁混凝土標(biāo)號為C50,箱梁采用掛籃懸臂澆筑,全橋?qū)ΨQ施工,0號塊14m,其余依次為6×3m,6×3.5m,7×4m,邊跨現(xiàn)澆段為9m,合龍段為2m,節(jié)段劃分見圖1。
圖1 節(jié)段劃分示意圖 (單位:mm)
1臨時錨固方式
隨著橋梁建設(shè)的發(fā)展,橋梁的形式和橋梁施工方法的不斷更新,目前主要的有預(yù)制梁和現(xiàn)澆連續(xù)梁,而采用掛籃懸澆的連續(xù)梁為最常見的,在懸臂澆筑的連續(xù)梁中[1],主墩臨時固結(jié)是上部結(jié)構(gòu)施工安全和質(zhì)量的關(guān)鍵工序,其臨時錨固的方式主要受橋梁的主跨跨徑、主墩高度及其施工場地條件等的影響,大致可分為以下3類。
(1) 主墩墩頂內(nèi)錨固,即在墩頂永久性支座的兩側(cè)設(shè)置臨時支座,并在臨時支座內(nèi)預(yù)埋錨固鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋。
(2) 主墩墩頂外錨固,即在墩頂外設(shè)置支架或是支柱,此時需要對支架或是支柱進(jìn)行靜力計(jì)算及其穩(wěn)定性分析,根據(jù)場地條件,支架或是支柱可以設(shè)置在承臺外或承臺上。
(3) 主墩墩頂外和主墩墩頂內(nèi)相結(jié)合的錨固方式,相對較麻煩,故采用的較少。
2現(xiàn)場臨時錨固施工工藝
首先,在墩頂混凝土澆筑前,在倉內(nèi)預(yù)埋錨固筋,待錨固筋驗(yàn)收合格后,即進(jìn)行墩頂混凝土澆筑,墩頂混凝土澆筑和0號塊托架施工完成后,在墩頂設(shè)計(jì)位置施工臨時支座,臨時支座澆筑前先在墩頂涂一層隔離劑,臨時支座采用C55一次性澆筑成型,在臨時支座45cm高度處澆筑一層5cm左右的硫磺砂漿,并在硫磺砂漿內(nèi)預(yù)埋電阻絲,再在硫磺砂漿的頂部澆筑混凝土至頂部,待混凝土節(jié)段澆筑至19號節(jié)段時即合龍前,拆除臨時錨固,轉(zhuǎn)換成永久性支座支撐,利用電阻絲通電使硫磺砂漿融化,使用切割機(jī)和風(fēng)鎬將錨固筋和臨時支座拆除,并對墩頂和梁頂錨固筋頭進(jìn)行封閉[2]。
3臨時錨固計(jì)算
由于連續(xù)梁在懸臂施工過程中會因?yàn)槭┕ず奢d的不對稱而導(dǎo)致墩頂中心產(chǎn)生不平衡力矩,為抵抗不平衡力矩,故設(shè)置臨時支座,并預(yù)埋錨固筋[3]。
3.1臨時錨固設(shè)計(jì)
(1) 臨時錨固設(shè)計(jì)尺寸及其位置見圖2。
圖2 臨時錨固示意圖(單位:cm)
(2) 在墩頂設(shè)置4個臨時支座,沿縱向的中心間距為285cm,每個臨時支座采用相同截面尺寸,即260cm×40cm的矩形體,混凝土標(biāo)號為C50。
(3) 每個臨時支座預(yù)埋了2排精軋螺紋鋼筋,每排8根,所以墩頂一側(cè)的精軋螺紋鋼筋的根數(shù)為32根,間距30cm。
3.2臨時錨固計(jì)算
不考慮一側(cè)掛籃突然墜落的情況(施工時應(yīng)加強(qiáng)對掛籃的錨固,杜絕該類事件發(fā)生),只考慮正常施工情況,即以下2種工況。
工況1。懸澆節(jié)段工況,即在澆筑混凝土?xí)r,施工機(jī)具的不對稱作用,不同步澆筑節(jié)段混凝土的重量差為250kN(10m3)。
工況2。掛籃行走工況,即掛籃行走,考慮施工機(jī)具的不對稱作用的同時,不同步移動掛籃。
3.2.1豎向荷載計(jì)算
臨時支墩所承受的豎向力為混凝土自重,考慮人群機(jī)械及沖擊荷載,并取恒載系數(shù)1.2,混凝土重量為2 619.4m3×2.5=65 485 kN,機(jī)械考慮取值為200 kN,人群考慮取值為300 kN,掛籃及模板總量800 kN(一套掛籃模板重),則豎向荷載為
N=(65 485+800×2)×1.2+200+300=81 002kN
3.2.2最大不平衡彎矩計(jì)算考慮的不平衡荷載
以最遠(yuǎn)段20號節(jié)段為計(jì)算對象,其自重為995kN,距離墩中心74m。
(1) 由于工人的操作等原因,導(dǎo)致移動掛籃的不同步,按最大節(jié)段4m計(jì)算。
M1=800×4=3 200 kN·m
(2) 按最大懸臂節(jié)段計(jì)算施工過程不對稱澆筑,每車10m3。
M2=250×74=18 500 kN·m
(3) 澆筑過程中可能產(chǎn)生局部超方,但根據(jù)概率論原則,0號塊對稱的混凝土塊都有可能超方,且此橋的節(jié)段數(shù)較多,最大的懸臂長度較大,故偏安全考慮取混凝土總量1%。
M3=65 485×0.5×0.01×74÷2×0.2=12 115kN·m
(4) 施工器具(50kN)和少量施工材料(100kN),停放位置不平衡對稱,按總重150kN考慮放置于2/3垮處。
M4=150×74×2÷3=7 400 kN·m
(5) 由于在調(diào)膜或者張拉等施工過程中的偶然因素會對橋梁造成一定的沖擊,取最大機(jī)具重量的1.2倍。
M5=50×1.2×74×2÷3=2 960 kN·m
(6) 施工活載(主要是施工人員)的不對稱,按30人最不利位置考慮(位于梁跨2/3位置)。
M6=30×70÷1 000×74×2÷3=1 036 kN·m
顯然工況1的彎矩遠(yuǎn)大于工況2的不平衡彎矩:
M傾=M2+M3+M4+M5+M6=42 011 kN·m
3.3臨時錨固驗(yàn)算
墩頂臨時支座結(jié)構(gòu)示意圖見圖3,臨時支座的受力結(jié)構(gòu)分析如下:
圖3 墩頂臨時支座結(jié)構(gòu)示意圖
根據(jù)平衡條件可得平衡方程:
RA+RB=N
(1)
由式(1)可求得
(2)
BA=33 131 kN, BB=47 871 kN, 精軋螺紋鋼受力:T=M/L=42 011/2.85=14 741kN。
按每根直徑32mm精軋螺紋鋼承受最大拉力為500kN計(jì)算,墩身兩側(cè)對稱設(shè)置12 722.8/50=26根<32根,滿足要求。
支座混凝土壓應(yīng)力驗(yàn)算:σ=47 871/(5.2×4.0)=23.0MPa<[σ]=24.14MPa,滿足要求[4]。
收稿日期:2014-10-21
DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.01.011