48 80 48m连续梁临时固结抗倾覆计算.docx

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488048m连续梁临时固结抗倾覆计算

跨津山铁路特大桥（48＋80＋48）m连续梁

0#块临时固结检算书

计算：

复核：

审核：

中铁电化局天津集装箱项目经理部

二〇一四年一月

1计算依据

（1）中铁咨询设计院提供的图纸《有砟轨道预应力混凝土连续梁（双线）》图号津集施桥（参）-01；

（2）新建铁路天津新港北铁路集装箱中心站工程施工图《跨津山铁路特大桥》津集施桥-01-Ⅲ

（3）《混凝土结构设计规范》

（4）《路桥施工手册》。

2临时固结概述

悬臂法施工时，主墩临时固结是上部构造施工安全和质量的关键工序，施工临时固结时，应确保其施工质量。

连续梁在采用分段悬臂浇筑过程中，永久支座不能承受施工中产生的不平衡力矩，施工中需采取临时锚固措施，以提供竖向支撑、抵抗施工中产生的各种不平衡力矩，保证“T”构平衡。

对于铰接的预应力混凝土连续梁悬臂浇筑T构，相关施工技术规范和设计文件均要求在悬臂浇筑前“应先将墩顶梁段与桥墩临时固定”。

设计文件明确悬臂T构的最大不平衡弯矩和竖向反力。

在《有砟轨道预应力混凝土连续梁（双线）》图号津集施桥（参）-01设计说明书施工方法及注意事项中，对墩梁临时固结措施的要求是：

“临时固结措施，应能承受中支点处最大不平衡弯矩23673KN－m和相应竖向反力31466KN。

此不平衡弯矩未考虑一侧挂篮突然坠落的情况，施工中应加强挂篮锚固，杜绝发生此类事故。

临时锚固措施一般可采取墩顶临时固结、在墩旁设置临时墩等方式，施工单位应结合具体荷载进行计算和检算，并相应设计临时锚固措施，其材料及构造由施工单位自行设计确定。

”

墩梁临时固结抗倾覆设计采用计算方法为以设计文件给定的M和N确定临时固结抗压强度；以挂篮连带悬臂节段混凝土状态坠落为最不利倾覆弯矩计算产生的拉应力，确定临时固结的锚固拉力；再以抗压混凝土和锚固钢筋一体化核算规范所要求的安全系数。

这样的计算方法既满足了设计抗倾覆要求，又满足了悬浇的最大风险因素要求，同时也满足施工中最大不平衡荷载20吨的要求。

跨金丽温高速公路1#特大桥100m连续梁临时固结固结采用C50钢筋混凝土块体，尺寸2.2m×0.65m，分列支撑垫石两侧；为方便拆除，临时固结上下设置2层5cm厚同强度硫磺砂浆；并在临时固结内设置锚筋，每个临时固结均采用105根3m长Φ28mm钢筋，锚入墩内1.5m，锚入梁内0.85m。

图2-1临时锚固布置图

3根据设计文件计算

3.1工况分析

在《有砟轨道预应力混凝土连续梁（双线）》图号津集施桥（参）-01设计说明书施工方法及注意事项中，不考虑一侧挂篮突然坠落的情况（施工时应加强挂篮锚固，杜绝该类事故发生），只考虑正常施工的情况，即以下两种工况。

工况1：

悬浇节段工况，即在浇筑混凝土时，考虑施工机具荷载和风荷载的不对称作用，不同步浇筑节段混凝土的重量差为20t（混凝土8m3）。

工况2：

挂篮行走工况，即在挂篮行走时，考虑施工机具荷载和风荷载的不对称作用的同时，不同步移动挂篮。

两种工况的荷载分别计算，不会同时产生。

3.2荷载计算

荷载为竖向荷载和不平衡弯矩。

竖向荷载计算如下：

临时支墩所承受的竖向力为混凝土自重，考虑人群机械及冲击荷载，并取恒载系数为1.2,活载系数为1.4,则:

混凝土重量为:

2955t，（0号块和2倍的1至10号块）

机械:

2.5×1.2×7×8.9=186.9KN

人群:

2.5×1.4×7×8.9=218.05KN

冲击荷载:

2×1.4×7×8.9=174.44KN

菱形角挂篮及模板重量为62.74t

则竖向荷载为:

（627.4+29550）×1.2+186.9+218.05+174.44=36792.27KN

最大不平衡弯矩计算考虑的不平衡荷载有:

（1）一侧混凝土自重超重5%；

（2）一侧施工线荷载为0.48KN/m2,另一侧为0.24KN/m2（即考虑机具、人群荷载）；

（3）施工挂篮的动力系数,一侧采用1.2,另一侧采用0.8；

（4）另一侧风向上吹,按风压强度W=800Pa；

（5）节段浇筑不同步引起的偏差,控制在20t以下；

（6）挂篮行走不同步，挂篮自重62.74t。

根据工况分析及规范要求，可得荷载组合：

组合一:

（1）+

（2）+（3）+（4）

组合二:

（1）+

（2）+（3）+（5）

组合三:

（1）+

（2）+（4）+（6）

以最远端的10号块为计算节段,其自重为89.1t,距离墩中心为37.25m，则：

（1）1477.5×10×5%=738.75KN

（2）（0.48-0.24）=0.24KN/m2

（3）62.74×10×（1.2-0.8）=250.96KN

（4）0.8KN/m2

（5）20×10=200KN

（6）62.74×10=627.4KN

组合一:

M=738.75×18.625+0.24×3.5×8.9×18.625+250.96×37.25+0.8×8.9×37.27×18.625=28189KN-m

组合二:

M=738.75×18.625+0.24×3.5×8.9×18.625+250.96×37.25+200×37.25=30696.7KN-m

组合三:

M=738.75×18.625+0.24×3.5×8.9×18.625+0.8×8.9×37.27×18.625+627.4×3.5=21036.73KN-m

按照设计文件要求，临时固结措施要承受中支点处最大不平衡弯矩2367.3KN.m及相应竖向支反力31466KN，检算时取设计与计算的较大值，即最大支撑力为36792.27KN，最大不平衡弯矩为30696.7KNm。

3.3设计计算

墩顶临时固结结构示意图、临时固结的受力结构分析如下图所示：

根据平衡条件可得：

……………①

由公式①可求得：

…………②

由公式②计算出A、B两临时固结处的反力，即混凝土的最大压应力，以确定混凝土标号；计算出竖向主筋（墩梁锚固钢筋）的最大压力和最大拉力，按最大值（一般拉应力偏大）配置墩梁锚固钢筋。

计算时，按钢筋混凝土设计规范和桥梁施工技术规范选取材料安全系数和抗倾覆安全系数。

本计算中L=1.625m，N=36792.27kN，M=30696.7kNm，可求得

均为压力。

按照设计文件计算的最大不平衡弯矩M和相应竖向反力N计算结果，墩顶临时固结大多为压应力，极少有拉应力。

按此结果设置混凝土临时固结就可满足抗倾覆要求，可根据此压力确定临时固结的混凝土标号。

临时固结的横截面尺寸为0.65×2.2m，最大竖向力为27841.27KN，固结混凝土采取C50，压应力为：

4考虑施工中特殊荷载

4.1工况分析

在施工中，悬臂浇筑到最后节段，如果没有做好挂篮锚固，会发生挂篮连带混凝土坠落事故，这是施工单位最担心的特殊事件，此时也不希望引发T构倒塌，避免带来更大的损失。

在这种工况下，最不利的倾覆弯矩会产生拉应力。

对应这种拉应力，就该设置抗拉锚固钢筋。

4.2荷载计算

荷载主要是竖向荷载和不平衡弯矩，竖向荷载计算同上节，为36792.27KN。

不平衡弯矩计算时应考虑挂篮坠落的最大荷载，此时其他荷载均应免去，可以大大简化计算程序。

即考虑一侧各节段混凝土自重超重5%，以及一侧挂篮与梁段混凝土掉落，由此产生的不平衡弯矩为最不利受力状态。

4.3设计计算

根据上节分析得

……………①

由公式①可求得：

…………②

⑴按最大弯矩计算

本计算中取L=1.625m，N=36792.27kN，M1=68126.48kNm，可求得

即最大压力为20896.56kN,最大拉力为2565.86kN，通过最大压力确定混凝土标号；最大拉力配置墩梁锚固钢筋。

考虑采用Ф28螺纹钢，材料属性为：

截面面积A＝615.8mm2,标准强度设计值取400MPa，弹性模量取2×106Mpa，单根力＝615.8×400＝246.32kN。

故需设置螺纹钢为2565.86/246.32=11根。

⑵按2倍安全系数的最大弯矩计算

本计算中L=1.625m，N=36792.27kN，考虑2倍安全系数，最大不平衡弯矩值取计算值得2倍，M2=2*68126.48=136252.96kNm，可求得

即最大压力为60320.12kN,最大拉力为23527.9kN。

综合上述所有计算可知，考虑2倍安全系数时的工况，压力、拉力最大，以最大压力确定混凝土标号；最大拉力配置墩梁锚固钢筋。

临时固结的横截面尺寸为0.65×2.2m，最大竖向力为60320.12KN，固结混凝土采取C50，压应力为：

考虑采用Ф28螺纹钢，材料属性为：

截面面积A＝615.8mm2,标准强度设计值为400MPa，弹性模量取2×106Mpa，单根力＝615.8×400＝246.32kN。

故需设置螺纹钢为23527.9/246=96根。

本桥临时固结采用C50混凝土、且每个临时固结上设置96/2=48根Ф28锚筋可以满足抗压、抗倾覆要求，安全系数为2.

⑶钢筋锚固长度计算

受拉钢筋的锚固长度应按下列公式计算：

普通钢筋La=a（fy/ft）d：

式中fy—普通钢筋的抗拉强度设计值；ft—混凝土轴心抗拉强度设计值，当混凝土强度等级高于C40时，按C40取值；d—钢筋直径；a—钢筋的外形系数（光面钢筋a=0.16，带肋钢筋a=0.14）。

A.当HRB335、HRB400以及RRB400级钢筋的直径大于25mm时，其锚固长度应乘以修正系数1.1；

B.当HRB335、HRB400以及RRB400级的环氧树脂涂层钢筋，其锚固长度应乘以修正系数1.25；

C.当HRB335、HRB400以及RRB400级钢筋在锚固区的混凝土保护层厚度大于钢筋直径的3倍且配有箍筋时，其锚固长度可应乘以修正系数0.8；

D.经上述修正后的锚固长度不应小于按公式计算锚固长度的0.7倍，且不应小于250mm；

E.纵向受压钢筋的锚固长度不应小于受拉钢筋锚固长度的0.7倍。

纵向受拉钢筋的抗震锚固长度LaE=La。

由上公式得：

锚固长度La=0.14*（540/1.71）*28*1.1*0.8=1089mm

>0.14*（540/1.71）*28=867mm,故La=1089.

临时固结钢筋长度为L=1089*2+（3.5*28*π/2+5*28）*2+677=3443mm。