悬臂浇筑连续梁墩顶临时锚固设计与验算

朱家荣

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司　贵阳　550001)

悬臂浇筑连续梁墩顶临时锚固设计与验算

朱家荣

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司贵阳550001)

摘要以重庆市忠县玉溪二桥85 m+150 m+85 m刚构桥为背景，结合桥梁跨径、桥梁上部结构总体积和桥位地形确定其锚固方式，介绍了悬臂浇筑连续梁现场临时锚固的具体施工工艺，此方法不仅简单且可操作性强。为抵抗墩顶不平衡力矩，进行了临时锚固的设计和验算。

关键词连续梁临时锚固设计临时锚固验算

玉溪二桥位于重庆市忠县，横跨玉河，大桥全长332.60m，桥面总宽24m，为预应力混凝土连续梁桥，跨径组85m+150m+85m，上部结构为预应力混凝土箱梁，单幅采用单箱单室，根部梁高9.0m，高垮比1/16.7,跨中梁高4.0m，高垮比约为1/37.5,中间梁端采用1.6次抛物线过渡，抛物线方程为：y=0.005 336x1.6。箱梁底板宽6.0m，顶板宽11.99m，远离路线中心线侧悬臂3.0m，路线中心线侧悬臂2.99m，翼缘板端部厚20cm，根部厚75cm，箱梁顶板厚28cm，底板厚度从跨中向根部由35cm变化到100cm,腹板厚度从跨中向根部由40cm变化至100cm，桥面采用结构找坡，全桥单幅设置5道横隔板，分别为梁端2道，墩顶2道，跨中1道。箱梁混凝土标号为C50，箱梁采用挂篮悬臂浇筑，全桥对称施工，0号块14m，其余依次为6×3m，6×3.5m，7×4m，边跨现浇段为9m,合龙段为2m，节段划分见图1。

图1　节段划分示意图 (单位：mm)

1临时锚固方式

随着桥梁建设的发展，桥梁的形式和桥梁施工方法的不断更新，目前主要的有预制梁和现浇连续梁，而采用挂篮悬浇的连续梁为最常见的，在悬臂浇筑的连续梁中[1]，主墩临时固结是上部结构施工安全和质量的关键工序，其临时锚固的方式主要受桥梁的主跨跨径、主墩高度及其施工场地条件等的影响，大致可分为以下3类。

(1) 主墩墩顶内锚固，即在墩顶永久性支座的两侧设置临时支座，并在临时支座内预埋锚固钢筋或预应力筋。

(2) 主墩墩顶外锚固，即在墩顶外设置支架或是支柱，此时需要对支架或是支柱进行静力计算及其稳定性分析，根据场地条件，支架或是支柱可以设置在承台外或承台上。

(3) 主墩墩顶外和主墩墩顶内相结合的锚固方式，相对较麻烦，故采用的较少。

2现场临时锚固施工工艺

首先，在墩顶混凝土浇筑前，在仓内预埋锚固筋，待锚固筋验收合格后，即进行墩顶混凝土浇筑，墩顶混凝土浇筑和0号块托架施工完成后，在墩顶设计位置施工临时支座，临时支座浇筑前先在墩顶涂一层隔离剂，临时支座采用C55一次性浇筑成型，在临时支座45cm高度处浇筑一层5cm左右的硫磺砂浆，并在硫磺砂浆内预埋电阻丝，再在硫磺砂浆的顶部浇筑混凝土至顶部，待混凝土节段浇筑至19号节段时即合龙前，拆除临时锚固，转换成永久性支座支撑，利用电阻丝通电使硫磺砂浆融化，使用切割机和风镐将锚固筋和临时支座拆除，并对墩顶和梁顶锚固筋头进行封闭[2]。

3临时锚固计算

由于连续梁在悬臂施工过程中会因为施工荷载的不对称而导致墩顶中心产生不平衡力矩，为抵抗不平衡力矩，故设置临时支座，并预埋锚固筋[3]。

3.1临时锚固设计

(1) 临时锚固设计尺寸及其位置见图2。

图2　临时锚固示意图(单位：cm)

(2) 在墩顶设置4个临时支座，沿纵向的中心间距为285cm，每个临时支座采用相同截面尺寸，即260cm×40cm的矩形体，混凝土标号为C50。

(3) 每个临时支座预埋了2排精轧螺纹钢筋，每排8根，所以墩顶一侧的精轧螺纹钢筋的根数为32根，间距30cm。

3.2临时锚固计算

不考虑一侧挂篮突然坠落的情况(施工时应加强对挂篮的锚固，杜绝该类事件发生)，只考虑正常施工情况，即以下2种工况。

工况1。悬浇节段工况，即在浇筑混凝土时，施工机具的不对称作用，不同步浇筑节段混凝土的重量差为250kN(10m3)。

工况2。挂篮行走工况，即挂篮行走，考虑施工机具的不对称作用的同时，不同步移动挂篮。

3.2.1竖向荷载计算

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1.2，混凝土重量为2 619.4m3×2.5=65 485 kN，机械考虑取值为200 kN，人群考虑取值为300 kN，挂篮及模板总量800 kN(一套挂篮模板重)，则竖向荷载为

N=(65 485+800×2)×1.2+200+300=81 002kN

3.2.2最大不平衡弯矩计算考虑的不平衡荷载

以最远段20号节段为计算对象，其自重为995kN,距离墩中心74m。

(1) 由于工人的操作等原因，导致移动挂篮的不同步，按最大节段4m计算。

M1=800×4=3 200 kN·m

(2) 按最大悬臂节段计算施工过程不对称浇筑，每车10m3。

M2=250×74=18 500 kN·m

(3) 浇筑过程中可能产生局部超方，但根据概率论原则，0号块对称的混凝土块都有可能超方，且此桥的节段数较多，最大的悬臂长度较大，故偏安全考虑取混凝土总量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)，停放位置不平衡对称，按总重150kN考虑放置于2/3垮处。

M4=150×74×2÷3=7 400 kN·m

(5) 由于在调膜或者张拉等施工过程中的偶然因素会对桥梁造成一定的冲击，取最大机具重量的1.2倍。

M5=50×1.2×74×2÷3=2 960 kN·m

(6) 施工活载(主要是施工人员)的不对称，按30人最不利位置考虑(位于梁跨2/3位置)。

M6=30×70÷1 000×74×2÷3=1 036 kN·m

显然工况1的弯矩远大于工况2的不平衡弯矩:

M倾=M2+M3+M4+M5+M6=42 011 kN·m

3.3临时锚固验算

墩顶临时支座结构示意图见图3，临时支座的受力结构分析如下：

图3　墩顶临时支座结构示意图

根据平衡条件可得平衡方程：

RA+RB=N

(1)

由式(1)可求得

(2)

BA=33 131 kN, BB=47 871 kN, 精轧螺纹钢受力：T=M/L=42 011/2.85=14 741kN。

按每根直径32mm精轧螺纹钢承受最大拉力为500kN计算，墩身两侧对称设置12 722.8/50=26根<32根，满足要求。

支座混凝土压应力验算：σ=47 871/(5.2×4.0)=23.0MPa<[σ]=24.14MPa,满足要求[4]。

收稿日期：2014-10-21

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.01.011