连续箱梁悬臂现浇施工临时固结设计计算

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科学之友2012年04月FriendofScienceAmateurs连续箱梁悬臂现浇施工临时固结设计计算赵有泽（山西省交通建设工程监理总公司，山西太原030012）摘要：在目前铁路及公路桥梁设计中，大跨连续梁已被广泛应用，悬臂浇筑施工工艺也已日趋成熟。由于连续梁与桥墩之间采用支座支撑，为了承受T构悬臂施工中产生的不平衡弯矩，需在墩顶设置临时固结措施。文章结合工程实际，介绍了某大桥连续箱梁悬臂现浇过程中，墩顶临时固结构造的设计做法，并对其进行了安全验算。关键词：连续箱梁；悬臂现浇；临时固结；设计；验算中图分类号：U448.21+3文献标识码：A文章编号：1000-8136（2012）12-0075-03（1）《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1—2005）。（2）《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2—2005）。（3）现浇连续梁设计图纸。4临时固结设计计算临时支座在施工主墩墩身上部时，需埋设锚固用精轧螺纹钢，在墩顶浇筑临时支座。临时支座由3层组成，即C55聚丙烯纤维混凝土（厚27.5cm）+C55硫磺砂浆（厚20cm）+C55聚丙烯纤维混凝土（厚27.5cm），在硫磺砂浆层内埋设电阻丝，拆除时，通电预热然后凿除。临时支座上下与墩身及梁体接触处铺设油毛毡，以方便拆除。精轧螺纹钢锚固于0号段箱梁底板与隔墙交接处，锚下砼与梁体一起浇筑。0号段箱梁浇筑完毕达到强度后，张拉精轧螺纹钢至设计吨位。0号段托架在以下计算中不考虑参与受力。为了施工安全，按照以往的施工经验，最不利不平衡荷载出现在悬臂灌注施工至10号梁段时的最大悬臂工况，需考虑施工风荷载、两侧梁体结构不均匀性的重量偏差、左右10号梁段的不同步施工、挂篮坠落，所取参数为最不利工况。在实际施工时应严格控制两侧的重量偏差，不同步施工荷载不得大于20t。1工程简介208国道特大桥位于太原市小店区，25#～28#墩上跨208国道，上部结构为48.75m+80m+48.75m连续箱梁，设计采用挂篮悬浇施工。0#块和1#块采用托架现浇，其余梁段均采用挂篮悬浇施工，见表1。2设计要求（1）悬臂施工时，要求对称浇筑，如难以实现，应控制两侧混凝土浇筑进度差不大于2m3，且两侧施工不平衡荷载不超过20t。（2）墩梁临时固结措施：各中墩临时固结措施，应能承受中支点处最大不平衡弯矩39082kN·m和相应竖向反力32159kN，墩梁固结临时墩在横桥向必须支承在箱梁腹板范围内，其材料及构造由施工单位自行设计确定。此不平衡荷载考虑了：①中墩两侧梁体结构的不均匀性；②施工不平衡荷载；③风荷载；④未考虑安全系数及一侧挂篮坠落的情况，设计临时固结构造时，应酌留富裕量，并应在施工时加强挂篮锚固。3设计依据表1节段主要参数表-75-节段名称012345678910节段长度/cm1200250250250300350350350400400400节段体积/m3312.6248.5746.0343.7247.7047.7045.2842.744.7542.0341.80节段量/t812.80126.27119.67113.66124.03124.03117.74111.03116.36109.28108.69截面编号123456789101112顶板厚度/cm353535353535353535353535腹板厚度/cm10010010010010070707060484848底板厚度/cm10086.378.771.765.558.952.447.343.540.94040截面梁高/cm640576.2540.6508.1478.9448.0417.9394.0376.5364.1360360 赵有泽：连续箱梁悬臂现浇施工临时固结设计计算束，则受拉及受压钢筋根数为600×2/15=67根，采用桥梁博士V3.0软件进行强度及裂缝验算，按中交04规范计算，结果见表2。表2计算结果4.1风荷载计算根据《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1—2005），查得太原地区百年一遇的风速V=28.2m/s，风压力计算公式为：W=K1×K2×K3×W0=1.3×1.0×1.0×497=646Pa式中：W：风荷载强度Pa；W0：基本风压值Pa，W0=V/1.6；2K1：风荷载体形系数，取1.3；K2：风压高度变化系数，取1.0；K3：地形、地理条件系数，取1.0。风荷载最不利情况为沿悬浇墩轴线一端全部为从桥面往下的风压力，另一端全部为沿桥底往上的风压力，风荷载为：646Pa×11.99=7.75kN/m（梁顶面宽度为11.99m）4.2其他不平衡荷载考虑以下因素（1）两侧梁体结构不均匀性的重量偏差为3%。（2）一侧挂篮坠落情况下的最不利工况，挂篮、模板、施工荷载合计650kN。（3）施工不同步产生的不平衡荷载按10#梁段重量的25%考虑，即271.7kN。4.3计算不平衡弯矩M左=1086.9×0.75×37+1092.8×33+1163.6×29+1110.3×25.25+1177.4×21.75+1240.3×18.25+1240.3×15+1136.6×12.25+1196.7×9.75+1262.7×7.25－0.5×7.75×39×39=223704kN·mM右=1086.9×1.03×37+1092.8×1.03×33+1163.6×1.03×29+1110.3×1.03×25.25+1177.4×1.03×21.75+1240.3×1.03×18.25+1240.3×1.03×15+1136.6×1.03×12.25+1196.7×1.03×9.75+1262.7×1.03×7.25+650×39+0.5×7.75×39×39=278085kN·m不平衡弯矩M=M右－M左=54381kN·m（不平衡弯矩大于设计要求39082kN·m）4.4计算临时支座反力假设左右临时支座反力方向均为向上，取力的平衡：R左+R右=32272kN（竖向反力大于设计要求32159kN）以箱梁中心取力矩平衡：R右×1.625-R左×1.625=54381kN·m得：R左=-596kNR右=32868kN4.5抗倾覆力矩连续梁自重抗倾覆力矩：M1’=N总×1.625=32272×1.625=52442kN·m精轧螺纹钢筋抗倾覆力矩：M2’=400×20×3.25=26000kN·m合计抗倾覆力矩：M’=78442kN·m4.6抗倾覆安全系数K=M’/M=78442/54381=1.4424.7临时支座受力验算左侧临时支座反力为：400×20-596=7404kN右侧临时支座反力为：400×20+32868=40868kN临时支座面积为0.75×5.6=4.2m2支座所受最大压应力为40868/4.2=9.73MPa＜C50，混凝土强度设计值13.4MPa。[满足]4.8墩身验算作用于墩顶的竖向力为32272kN，弯距为54381kN·m，墩身截面换算为矩形b×h=5m×4m，钢筋间距为15cm，两根一（1）承载能力极限状态荷载组合I强度验算结果:最大轴力强度验算:截面受力性质:下拉偏压内力描述:Nj=3.87e+04kN,Qj=0.0kN,Mj=6.53e+04kN/m截面抗力:NR=1.23e+05kN>=Nj=3.87e+04kN（满足）最小配筋面积Agmin=4.8e-02m**2<实际配筋面积Ag=4.93e-02m**2（满足）最小轴力强度验算：截面受力性质:下拉偏压；内力描述:Nj=3.23e+04kN,Qj=0.0kN,Mj=5.44e+04kN/m截面抗力:NR=1.23e+05kN>=Nj=3.23e+04kN（满足）最小配筋面积Agmin=4.8e-02m**2<实际配筋面积Ag=4.93e-02m**2（满足）最大弯矩强度验算：截面受力性质:下拉偏压内力描述:Nj=3.87e+04kN,Qj=0.0kN,Mj=6.53e+04kN/m截面抗力:NR=1.23e+05kN>=Nj=3.87e+04kN（满足）最小配筋面积Agmin=4.8e-02m**2<实际配筋面积Ag=4.93e-02m**2(满足)最小弯矩强度验算：截面受力性质:下拉偏压内力描述:Nj=3.23e+04kN,Qj=0.0kN,Mj=5.44e+04kN/m截面抗力:NR=1.23e+05kN>=Nj=3.23e+04kN（满足）最小配筋面积Agmin=4.8e-02m**2<实际配筋面积Ag=（满足）4.93e-02m**2计算成功完成。（2）正常使用极限状态荷载组合I抗裂性验算:上缘:长期荷载弯矩:M=5.44e+04kN/m全部使用荷载弯矩:Mo=5.44e+04kN/m长期荷载裂缝宽度:d_f=0.0mm容许裂缝宽度:d_fo=0.2mm上缘抗裂性验算满足。下缘:长期荷载弯矩:M=5.44e+04kN/m全部使用荷载弯矩:Mo=5.44e+04kN/m长期荷载裂缝宽度:d_f=0.198mm容许裂缝宽度:d_fo=0.2mm下缘抗裂性验算满足。计算成功完成。墩身受力验算均满足要求。5结束语（下转第78页）-76-内力最大轴力最小轴力最大剪力最小剪力最大弯矩最小弯矩轴力3.87e+043.23e+043.23e+043.23e+043.87e+043.23e+04剪力0.00.00.00.00.00.0弯矩6.53e+045.44e+045.44e+045.44e+046.53e+045.44e+04道路与交通 宋世闯，章福亮：公路应急救援能力评价体系建立（1）判断矩阵。向一定数量的专家组开展调查，由专家打分后回收，根据打分表，构造判断矩阵，结果见表1。表1判断矩阵表3权重表（2）计算判断矩阵每一行元素的乘积Pi、Pi的4次方根、特征向量、最大特征根。表2矩阵计算姨从应急监测能力、应急响应能力、应急决策与救援能力、日常管理等4大方面，12个细节构建了高速公路应急救援能力评价体系；并运用层次分析法（AHP）合理地确定了各个评价指标的权重。作者简介：宋世闯，男，1985年出生，湖北随县人，研究方向：工程管理，工程师。参考文献：[1]郝琪，贾元华.公路应急能力评价指标体系研究[J].交通标准化，010，220（9）：189-193.[2]林佳武，赵新.交通应急能力评价指标体系研究[J].科技创新导报，2010，27：9-10.[3]唐正锋.高速公路紧急救援系统研究[D（]硕士论文），西安：长安大学，2007.（编辑：贾芳）41（UA）UA=u.a,λmax=4Σ=4.0104ai=1i（3）一致性和随机性检验。1CI=（λ-m），CR=CI/CR=0.011＜0.1m-1max因此，准则层各个指标的权重向量为A=（0.141，0.263，0.455，0.141)T。采用同样的方法可得指标层的权重。见表3。4结束语HighwayEmergencyRescueCapabilitiesEvaluationSystemSongShichuang，ZhangFuliangAbstract:TheestablishmentofHighwayemergencyrescuecapabilitiesfromtheEquipment,emergencyresponse,decision-makingandemergen-cyrescue,andthedailymanagement,andusetheAHPtodeterminetheweightofeachevaluation.Keywords:trafficengineering;evaluation;index;emergencyrescuecapabilities;（上接第76页）结合工程实例，从结构安全及施工方便两方面综合考虑，较为详细地介绍了现浇连续箱梁临时固结设计与计算过程，可为同类工程施工提供参考，具有较强的实用价值。（编辑：何晓转）Continuousboxgirdercantilevercast-in-placeconstructionofthetemporaryconsolidationofdesigncalculationsZhaoYouzeAbstract:Thedesignoftherailandroadbridgesspancontinuousbeamhasbeenwidelyused,cantileverplacementandconstructionprocesshasbecomeincreasinglymature.Continuousbearingsupportbetweenthebeamsandpiers,inordertowithstandtheimbalanceintheT-FrameCan-tileverBeammoment,needtosetatemporaryconsolidationmeasuresinthepiertop.Basedonengineeringpractice,abridgecontinuousboxgirdercantilevercast-in-placeprocess,thetemporaryconsolidationconstructedpiertopdesignpractices,andsecuritychecking.Keywords:continuousboxgirder;cantilevercast-in-place;temporaryconsolidation;design;checking-78-P4P特征向量a设备1/60.63890.141应急响应21.18920.263决策与救援182.05980.455管理1/60.63890.141各指标相对重要度/u设备应急响应决策与救援管理设备11/21/31应急响应211/22决策与救援3213管理11/21/31目标层准则层指标层高速公路应急能力指标权重指标权重设备0.141公路沿线交通安全设设施配备、维护情况0.5事件检测时间0.5应急响应0.263预警信息的发送效率0.5预警信息的发送效率0.5决策与救援0.455决策合理与有效性0.190应急指挥能力0.105事故致死率0.515事故处理时间0.190管理0.141应急预案完整性0.250应急预案合理性0.250应急培训0.190应急演练0.310道路与交通