连续梁悬臂浇筑临时固结验算书

1、鹤壁至辉县高速公路工程南水北调大桥(7012070)m连续梁悬臂浇筑0#块墩梁临时固结验算书施工单位:中城建鹤壁至辉县高速公路项目部计算:江光军2014年3月1. 计算依据(1) 鹤壁至辉县高速公路南水北调大桥设计图；(2)公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004；(3)钢管混凝土结构技术规程CECS 28 : 2012；(4)混凝土结构设计规范GB 50010-2002；(5)钢结构设计规范GB 50017-2003。 2. 临时固结概述悬臂法施工时，主墩临时固结（临时支座）是上部构造施工安全和质量的关键工序，施工临时支座时，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

2、承受施工中产生的不平衡力矩，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。同时，验算不考虑固定支座受力（并不是固定支座不能受力，而是因为墩梁固结后，在悬臂荷载作用下，固定支座受力很小，所以不予考虑，这样偏安全），所有荷载均由临时支座(支撑)承担。本桥设计文件提供了临时固结方案，采用“墩顶临时垫块”和“墩外钢管支撑加预应力”两套措施。并要求施工单位“自行补充构造细节”，作必要的计算，选择支撑钢管的根数、尺寸、规格及预应力数量。根据现行连续梁悬臂施工临时固结的习惯做法，一般只在墩顶或墩外采用一套固结措施，以提供竖向支撑、抵抗施工中产生的不平衡力矩。本着这一思

3、路，施工单位拟对本桥采用墩外钢管柱加锚固钢筋，取消预应力，取消墩顶临时垫块的施工方案。3. 临时固结验算3.1悬臂施工荷载组合设计文件未提供不对称荷载作用时的支座不平衡弯距数据，现对桥墩两侧悬臂施工不平衡荷载设定为：a、浇筑混凝土相差1/4个梁体节段；b、移动挂篮时相差一个梁段；c、风荷载；d、结构自重；e、其它施工荷载，以荷载系数计入。a、b两项取其中最大者与c、d进行荷载组合，计入荷载系数，以此计算出单根临时固结立柱的最大轴力及最小轴力。临时固结支撑布置图3.2不同工况下不平衡力距产生的支座反力(轴力)计算连续梁在双伸臂过程中所产生的不平衡力矩，当条件相同时，距离越远力矩越大，所以取最后一

4、个节段即第15节段计算。a、浇筑混凝土相差1/4个梁体节段假定浇筑混凝土时相差1/4梁段，当浇筑第15节梁段时，示意图如下 ：该段梁体长为4m，重量为1045KN，考虑混凝土超灌系数1.05，动载系数1.2，不平衡荷载为：1045/4×1.05×1.2=329KN，取节段中点为力作用点,距一侧支撑距离为54m，不平衡荷载产生的支座反力计算如下：R拉 =329×54/6=2961KN R压 =329+2961=3290KNb、移动挂篮时相差一个梁段浇筑第15节梁体前，挂篮在第14节梁体上移动，当一侧挂篮到位时，距临时支撑52m，另一侧挂篮如果未动，距临时支撑48m，

5、挂篮重量按80T=80×10=800KN计算，如下图所示： 由此不平衡荷载产生的支座反力计算如下：R拉 ×6800×54=800×52R拉 =800×(52-54)/6=-267KNR拉为负值,说明计算结果临时支座未出现拉力。显然，“浇筑混凝土相差1/4个梁体节段”比“移动挂篮时相差一个梁段”产生的不平衡反力大得多，所以，不平衡荷载组合只需考虑a项。c、风荷载计算（1）风荷载参照公路桥涵设计通用规范提供的公式计算：Fwh=K0F1F3WDAWH式中：Fwh横桥向风荷载标准值（KN）；WD设计基准风压（KN/）；按当地50年一遇的基本风压，查表得

6、0.4 KN/；AWH横向迎风面积（）；K0设计风速重现换算系数，对施工架设期桥梁K0=0.75；K1风载阻力系数，按桥面系构造的风载阻力系数取值，K1=1.0；K3地形、地理条件系数，一般地区K3=1。（2）横向迎风面积迎风面积按上图计算：AWH1=59×3=177AWH2=4.5/2×59=133（3）风荷载计算将以上各项数据代入公式：Fwh1=K0F1F3WDAWH=0.75×1×1×0.4×177=53KNFwh2=K0F1F3WDAWH=0.75×1×1×0.4×133=40KN(4)

7、由风荷载产生的不平衡拉(压)力风荷载受力简图如上图所示，单侧立柱4根，上端与梁体锚固，下端锚固在桥墩承台上，为一框架结构，可用结构力学求解器解算。将梁体视为刚体，下端支座按固结，计算参数只需计算立柱的EA、EI值。EA、EI值计算表材质规格E(KN/m2)I(m4)A(m2)EIEAQ235630×10mm2.06×1080.0007560.01561557363213600C40614mm3.25×1070.0070.2961227500 9623250风荷载受力图风荷载轴力图如上图所示,由风荷载产生的不平衡轴力为±96KNd、结构自重计算该桥位于R=

8、2200m曲线上，如上图所示,与直线梁比较,曲线梁每个节段重力作用点都偏离墩中心，以0号段为例，偏心值f如下图所示:f=2200-2200×cos（弧度）设偏心距离为e,各梁段对墩中心的力距为M，梁段重力为N，e等于各梁段对墩中心力距之和除以各梁段重力之和，即：e=0.19各项参数计算见下表：梁体偏心各项参数计算表节段编号节段长(m)L(m)圆心角(弧度)f(m)N(KN)M(KN.m)052.50.0011363640.00142054323.76 136.50.0029545450.00960231831.418 239.50.0043181820.02051131758.836

9、 3312.50.0056818180.03551131684.260 4315.50.0070454550.0546021605.588 53.518.750.0085227270.07990011678.4134 63.522.250.0101136360.11251321489.9168 73.525.750.01170454507213 83.529.250.0132954550.19444321341.5261 94330.0150.24749541454.4360 104370.0168181820.3111291302.2405 114410.01863

10、63640.38203441165445 124450.0204545450.46021121120.2516 134490.0222727270.54565931084.9592 144530.0240909090.63837821059.4676 154570.0259090910.73836781045772 合计N：25357.2M：4748 对于桥墩一侧立柱,荷载取1/2T构重量减去15号梁段1/4重量加挂篮重，考虑超灌及锯齿块等其它荷载， 取1.1系数，则验算荷载为P=（25357-1045/4）×1.1+800=28405结构计算简图如下：梁体自重偏载受力图梁体自重偏载

11、轴力图弯距图由于曲线梁相对桥墩存在梁体偏心，临时固结单根立柱受力不均匀，最大轴力7780KN（压力），最小6423KN（压力）。3.3单根立柱最大与最小轴力组合单根立柱轴力组合计算表（KN）工况梁自重不对称砼风荷载合计最大值（KN）77803290/4968699最小值（KN）6423-2961/4-965587单根立柱Nmax=8699KN。计算结果表明，采用此种结构的临时支撑，在任何情况下都不会出现拉应力，无需设置预应力抗拉钢筋。但对支撑的抗压强度要求很高，且在钢管两端与承台和梁底接触处需配制与钢管等强度的抗压钢筋,一方面起锚固作用,另方面替代钢管承压。3.4单根立柱承载力验算计算参数：钢

12、管采用DN600螺旋管，外径630mm，壁厚8mm，截面面积15633mm2，材质Q235，强度设计值215N/mm2；混凝土采用C45，截面面积296092mm2，强度设计值21.1N/mm2；钢管混凝土柱轴向受压承载力按钢管混凝土结构技术规程CECS 28 : 2012提供的公式计算，应满足下式要求:NNu 式中:N轴向压力设计值；Nu钢管混凝土柱的轴向受压承载力设计值。Nu =1eNo当0.5时，No=0.9ACfc(1+)=0.9×296092×21.1×(1+2×0.538) =11672906N=11673KN=0.538式中:No钢管混凝土

13、轴心受压短柱的承载力设计值；钢管混凝土的套箍指标;与混凝土强度等级有关的系数，当混凝土强度C50时，=2；与混凝士强度等级有关的套箍指标界限值，当混凝土强度C50时，=1；Ac钢管内的核心混凝土横截面面积=296092mm2；fc核心混凝土的轴心抗压强度设计值，C45为21.1N/ mm2；Aa钢管的横截面面积=15633mm2；fa钢管的抗拉、抗压强度设计值，Q235钢为215N/ mm2；1一考虑长细比影响的承载力折减系数；e 钢管混凝土柱考虑偏心率影响的承载力折减系数，按下列公式计算:当eo/rc1.55时，e=0.93e0=0.013式中:e0柱端轴向压力偏心距之较大者;rc核心混凝土

14、横截面的半径;M2柱端弯矩设计值的较大者;N轴向压力设计值。1按下式计算1=1-0.115Le=L式中：Le柱的等效长度；D钢管的外直径，D=0.63；考虑柱端约束条件的计算长度系数，根据梁柱刚度的比值，按钢结构设计规范GB50017确定，当两端固结时，=0.549；考虑柱身弯距分布梯度影响的等效长度系数，无侧移框架柱，=1；L柱的实际长度，L=7.2m。代入公式：Le=L=0.549×1×7.2=3.951=1-0.115=1-0.115=0.83所以Nu =1eNo =0.83×0.93×11673=9010KNNmax=8699KN单根立柱承载力符

15、合要求。3.5临时支撑承压钢筋配置（1）承压钢筋根数计算在钢管两端与梁底及承台接触处，需要配置与钢管等强度的抗压钢筋，以保证梁底与承台混凝土不被压坏，同时起连接锚固作用。考虑采用HRB25螺纹钢，材料属性为：截面面积A490.9mm2,标准强度设计值为300N/mm2，单根力490.9×300/1000147kN。临时支撑钢管截面积156cm2，所能承受的压力为156×102×215/1000=3354KN，每根钢管支撑需要配置HRB25螺纹钢筋根数为：3354÷147=23(根)（2）钢筋锚固长度计算钢筋的锚固长度按混凝土结构设计规范的规定计算，普通钢筋：La=a(fy/ft)d式中fy普通钢筋的抗拉强度设计值，HRB钢筋为300 Mpa；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，为1.71Mpa；d钢筋