连续梁临时支撑设计计算

大桥连续梁悬臂施工临时固结设计计算

郑州市白松路跨南水北调总干渠桥梁工程主桥跨径为45＋80＋45(m)预应力混凝土三孔连续箱形梁结构，设计主桥箱梁0＃段长12m，悬臂对称灌注13段，悬臂对称灌注箱梁分段长度为3×3m +7×3.5m +3×4m。4m节段的最大重量为125t，3.5m节段的最大重量为135t，3m节段的最大重量为150t，合拢段重量为60t。设计对无锡金城大桥工程上部结构施工技术要求桥墩两侧悬臂施工时相对不平衡荷载为：移动挂篮时其位移差不超过一个节段，浇注混凝土时其重量差不超过半个节段，以尽量接衡施工为宜。

一、设计原理

连续梁在双伸臂施工过程中，为保证结构几何体系不变，墩梁间予以临时固结，以承受两侧悬臂由于重量不平衡产生的作用力（弯矩）。

二、固结要求

结构简单，制作和拆除方便，安全可靠。

三、临时支撑设计

由于主墩顺桥向长度为3.0m，支座垫板顺桥向长度为2.4m，若采用墩梁临时固结已不具备临时固结措施的施工空间位置，所以采用临时立柱墩梁固结方式（施工图设计亦有考虑，并在连续箱梁作了相应的设计处理）。

临时立柱支撑沿主墩墩身纵向对称0号节段横轴线布置，间距为3.0m；横向对称梁的纵轴线布置，间距为5.0m。临时立柱的根数为4根，截面尺寸为2m×1m。

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四、载荷系数及作用在临时支撑上的载荷及其检算

1、根据设计要求挂篮及施工总荷载（包括挂篮、模板、设备、施工荷载等）对箱梁的作用力不得超过100t。金城大桥连续梁悬臂施工采用的菱形挂篮重量为70t（包括挂篮、模板、设备等），为安全起见，检算时以挂篮及施工总荷载对箱梁的作用力采用100t。

连续梁在双伸臂施工过程中的不平衡力矩为移动挂篮时其位移差和浇注混凝土时的重量差产生。

混凝土超灌系数1.03，动载系数1.2。

2、最大不平衡弯矩检算

桥墩两侧悬臂施工时相对不平衡荷载为：移动挂篮时其位移差不超过一个节段，浇注混凝土时其重量差不超过半个节段 。以下分别检算如下：

由于临时立柱与梁身采用铰接方式，在连续梁悬臂施工过程中球型钢支座不允许受力。所以本检算模式采用简支梁模式，支点（该支点为虚拟支点）位于0号节段中轴线上；荷载为挂篮和梁体混凝土自重，按集中荷载计算，临时立柱位置对称0号节段轴线纵向布置，其轴线距0号节段轴线3m,截面尺寸为2M×1M，立柱个数为4个，布置示意图附后：

①、计算不平衡弯矩

根据理论分析得出：连续梁在双伸臂过程中所受的不平衡力矩的最大值时，最不利荷载位置位于第十三节。

a、浇筑混凝土相差半个梁体

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假设浇筑第十三节梁体，示意图如下 ：

F挂47.5m50.5m47.5m3.0mF挂F1/2梁体T拉 浇筑时相差1/2梁体，该段梁体长为4m，重量为125T，距轴线位置为50.5m；由于为对称浇筑混凝土，所以对主墩所产生的不平衡弯矩由该1/2梁体产生，所以施加的预拉力T拉大小为：

T拉 ×3.0Mm=125T/2×9.8KN×50.5M×1.03×1.2

所以T拉为12743.675KN

b、移动挂篮时相差一个梁段，

浇筑第十三节梁体时，示意图如下：

F挂43.5m47.5m3.0mF挂T拉 挂篮移动相差一个梁段时，不平衡弯矩由挂篮产生。挂篮重量为70T，所施加的预拉力大小为： T拉×3.0m=100T×9.8KN×(47.5m-43.5m)×1.03×1.2

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所以T拉为1615.04 KN。

c、浇筑混凝土相差1/4个梁段，示意图如下：

F挂47.5m51m47.5m3.0mF挂F1/4梁体T拉 浇筑时相差1/4梁体，该段梁体长为4m，重量为125T，距轴线位置为51m；由于为对称浇筑混凝土，所以对主墩所产生的不平衡弯矩由该1/4梁体产生，所以施加的预拉力T拉大小为：

T拉 ×3.0Mm=125T/4×9.8KN×51M×1.03×1.2

T拉 =34.925KN

所以T拉为34.925KN

综合考虑施工过程中，我单位严格控制浇筑梁体混凝土的对称施工速度：最多不相差1/4个梁体。所以T拉为34.925KN。

五、计算预应力锚固钢筋Φ32锚入长度L

a、计算单根预应力锚固钢筋的受力

临时立柱两根，设置预应力锚固钢筋Φ32共20根，则每根预应力锚固钢筋Φ32所受的拉力为：

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T拉1=34.925 KN/20根

所以T拉1为321.75 KN

b、计算锚固长度L

查表可得：光面钢筋在C30混凝土中的粘结力[C]=0.88MPa，相应的螺纹钢筋在在C30混凝土中的粘结力为光面钢筋的1.5倍。因为：

[C]= T拉1/πd L

所以： L=321.75 KN÷π÷0.032M÷1.5÷0.88 MPa

L=2.43m

所以预应力钢筋锚固长度为2.43m。

布置示意图附后

六、临时立柱的强度检算

a、每根临时立柱所受的力

每根临时立柱所受的力由三部分组成：一为施加的预拉力；一为箱梁的自重；一为两个挂篮的自重。

所以每根临时立柱受力N=T拉/2+2G挂篮/4+ G梁自重/4

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G梁自重=866.013T×1.03+(3×150+7×135+3×125)×2×1.03

其中：0号节段重量为866.013T

所以：G梁自重=4538.193T

每根临时立柱受力

N=34.925 KN /2+2×100T×9.8 KN/4 ×1.2+4538.193T×9.8KN/4

N=15512.04 KN

b、临时立柱强度检算，假设临时立柱为轴心受压杆件

每根临时立柱受力：N=15512.04 KN

[σh]=11MPa 临时立柱截面尺寸为2M×1M

所以临时立柱的混凝土所受的压应力为：

σ= N/Ah

=15512.04×1000N/2M×1M=7.8 MPa＜[σh]=11MPa

所以不考虑临时立柱受力钢筋的配筋，但考虑到受压杆件的受力性能，则需配置一些构造钢筋。

c、临时立柱的构造钢筋的配筋

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1006×300=1800N2100020002503002509N1Φ22100 主筋采用Φ22mm的的钢筋，箍筋采用φ10mm的光面钢筋；加劲筋采用Φ12mm的钢筋间距为2.0m布置。钢筋保护层厚度设计为10cm。

d、临时立柱的稳定性的检算

临时立柱考虑为一端与承台刚性连接，一端与梁体为不移动的铰接。

所以： l0=0.7L

l0=0.7×8.98m=6.286m

l0/b=6.286m/1m=6.286

查表可得：纵向弯曲系数φ=1.0，

所以，临时立柱的稳定性不需检算。

七、锚具及垫板和张拉

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锚具及垫板采用YGM-32型锚具。单向上端张拉。锚垫板和预应力管道位置必须准确，锚垫板和预应力管道必须垂直。不需压浆处理。

八、施工中应严格注意的事项

1、预应力临时锚固抗拉钢筋距支点的距离为3m，悬浇梁最大悬臂长度为51.5m，悬臂长度与临时支矩之比为51.5∶3，该比值在同类型桥施工中是较高的，因此在施工中必须严格控制不对称荷载，在悬臂对称浇筑过程中，必须有专人记录、指挥混凝土的灌注速度和灌入量。为了减小临时立柱受力，悬浇节段时应两侧同步对称均衡进行浇筑梁体,两侧梁体混凝土的灌入量差值不得超过5m3(重量11.5t,仅为一节梁段重量的9.2%)

2、为了便于拆除临时立柱，在临时支撑内设置约200mmd的硫磺砂胶，硫磺砂胶具有抗压强度高，加热容易软化的特点。所采用的硫磺砂胶在施工前必须经过反复试验。使之固结后抗压强度不小于40MPa。而且通电后的15分钟内全部熔化，所以在施工过程中必须严格按照施工工艺进行操作，电阻丝排列要准确，解除临时固结时，两侧同时通电熔化拆除，避免受力不均。

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