于壯飛，鐘右鵬

1.京沈鐵路客運(yùn)專線遼寧有限責(zé)任公司，遼寧沈陽 110006

2.中鐵九局集團(tuán)第七工程有限公司，遼寧沈陽 110006

1 工程概況

新建盤營(yíng)客運(yùn)專線繞陽河特大橋全長(zhǎng)21199.89m，結(jié)構(gòu)形式為雙線客運(yùn)專線。盤營(yíng)客專線路在盤錦市盤山縣胡家鎮(zhèn)以80m+128m+80m連續(xù)梁跨越京沈高速公路。主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，計(jì)算跨度為80.6m+128m+80.6m，支座中心線至梁端0.85m，梁全長(zhǎng)290.9m。截面采用單箱室、變高度、變截面直腹板形式。主跨為128m，主墩高度分別為16.5m和15.5m；兩個(gè)邊跨均為80m，邊墩高度分別為20.5m和19m。該連續(xù)梁采用掛籃懸臂澆筑分20節(jié)段施工，為實(shí)現(xiàn)合攏時(shí)橋梁體系轉(zhuǎn)換，確保連續(xù)梁施工安全，在連續(xù)梁主墩設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力鋼絞線臨時(shí)支座。

根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，墩梁臨時(shí)固結(jié)措施應(yīng)能承受中支點(diǎn)處最大不平衡彎矩M為93178kN·m（此不平衡荷載考慮了中墩兩側(cè)梁體結(jié)構(gòu)的不均勻性、施工不平衡荷載和風(fēng)荷載影響，未考慮安全系數(shù)與單側(cè)掛籃脫落地情況）和相應(yīng)的豎向反力N=77193kN。在主墩墩頂設(shè)置4個(gè)臨時(shí)支座，每側(cè)2個(gè)，其尺寸為長(zhǎng)×寬×高=350cm×50cm×60cm，支座采用C50混凝土。在墩帽施工時(shí)預(yù)埋鋼絞線，單側(cè)埋置10束9-7Φ5鋼絞線。

本文將梁體視為質(zhì)桿構(gòu)件，運(yùn)用靜力平衡法，對(duì)梁體各節(jié)段在單側(cè)掛籃脫落和設(shè)計(jì)考慮荷載組合作用為最不利因素進(jìn)行抗傾覆檢算；結(jié)合設(shè)計(jì)給出豎向反力對(duì)臨時(shí)支座的豎向承壓進(jìn)行檢算。

2 抗傾覆性檢算

2.1 單端掛籃脫落彎矩計(jì)算

為保證梁體懸澆過程的安全性，在施工設(shè)計(jì)時(shí)考慮1-20#節(jié)段施工時(shí)單端掛籃脫落而增加的不平衡彎矩M1的影響，根據(jù)本橋掛籃設(shè)計(jì)圖單端掛籃總重量為650kN。

由（1）得出1iM 計(jì)算結(jié)果見表1。

其中1iM 為i#塊單端掛籃脫落產(chǎn)生不平衡彎矩；Fg為單端掛籃總重量；Li為i#塊掛籃中心至中支點(diǎn)間距。

表1 各節(jié)段懸澆掛籃脫落不平衡彎矩M1計(jì)算表

2.2 自穩(wěn)彎矩計(jì)算

在每一節(jié)段后，梁體自重會(huì)產(chǎn)生最大不平衡彎矩，計(jì)算臨時(shí)支座結(jié)合梁體自重抵抗最大不平衡彎矩M2，圖1為梁體自重產(chǎn)生彎矩示意圖。

當(dāng)NB=0時(shí)，且梁體為一平衡的臨界狀態(tài)時(shí)，M2值最大。

其中，A、B點(diǎn)為兩側(cè)臨時(shí)支座中心，距中支點(diǎn)1.85m；1G為懸臂段梁體施工中的重力，重心距中支點(diǎn)Lm；G0為墩頂處梁體的重力為21044.9 kN；M2為梁體自重所抵抗的不平衡彎矩；NA、NB為臨時(shí)支座反力。

圖1 梁體自重所受彎矩示意圖

由式（4）得具體計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 各節(jié)段懸澆施工中彎矩M2計(jì)算表

2.3 鋼絞線抵抗最大不平衡彎矩計(jì)算

如圖所示，當(dāng)NB=0時(shí)，且梁體為一平衡的臨界狀態(tài)時(shí)，普通螺紋鋼筋所抵抗的最大不平衡彎矩M3值最大。將梁體視為一輕質(zhì)桿件，不考慮梁體自重進(jìn)行計(jì)算，鋼絞線錨下控制應(yīng)力：σ= 75%fpy=1395MPa

單根鋼絞線截面積：A=3.14×0.00762=1.8137-4m2

單根鋼絞線預(yù)拉力：F=σ×A=253.011kN

在懸臂澆筑過程中，預(yù)設(shè)鋼絞線平衡梁體產(chǎn)生彎矩，圖2為鋼絞線抵抗彎矩計(jì)算簡(jiǎn)圖。

圖2 鋼絞線抵抗彎矩M3計(jì)算簡(jiǎn)圖

根據(jù)靜力平衡得：

由NB=0得 NA=FA+FB=45541.98kN根據(jù)中支點(diǎn)靜力距平衡得：：

由NB=0，F(xiàn)A=FB，由式（6）得：

M3=NA×1.85=84252.663kN·m綜上可知，各節(jié)段懸澆施工中安全系數(shù) K=（M2+M3）/（M設(shè)計(jì)+M1）

表3 各節(jié)段懸臂澆筑施工中安全系數(shù)計(jì)算值

計(jì)算結(jié)果見表3。根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，墩梁固結(jié)抗傾覆系數(shù)不小于1.3。由表3計(jì)算結(jié)果表明，本墩梁臨時(shí)固結(jié)方案抗傾覆性除1#塊不滿足施工要求，其他節(jié)段均滿足設(shè)計(jì)要求。由于一般情況下鋼絞線錨下控制應(yīng)力取80%fpy，本方案鋼絞線錨下控制應(yīng)力取75%fpy，1#塊的安全系數(shù)為1.293657758能滿足施工安全要求。

3 鋼絞線錨固長(zhǎng)度計(jì)算

預(yù)應(yīng)力鋼絞線的錨固長(zhǎng)度為計(jì)算公式為：

式中：

La為受拉鋼絞線的錨固長(zhǎng)度；fpy為鋼絞線的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取1860MPa；

ft為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于C40時(shí)，按C40取值1.71 MPa；d為鋼絞線的公稱直徑，取0.0152m；a為鋼筋的外形系數(shù)，本方案采用七股剛交線a=0.17。由式（7）得La=4.806m

設(shè)置錨具（r=93mm）后，利用錨具錨固鋼絞線，并利用錨具取代鋼絞線與混凝土之間的粘結(jié)力。

由式（8）得σ=12.42MPa＜210MPa

錨具采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件屈服強(qiáng)度為210 MPa（Q235鋼材），能夠承受。

為防止錨具上方混凝土因局部受壓過大產(chǎn)生破壞，設(shè)置10Φ螺旋筋。螺旋筋直徑為120mm，間距為50mm，5空長(zhǎng)度。

安裝螺旋筋后，混凝土受壓強(qiáng)度（按等效網(wǎng)片）計(jì)算：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果在設(shè)置錨墊板和布置了相應(yīng)的螺旋筋后，可以充分承受應(yīng)力。因此，與錨固鋼筋長(zhǎng)度沒有關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況預(yù)鋼絞線與墩身伸入墩帽的普通鋼筋沖突，而墩身縱向主筋為25Φ螺紋鋼筋，且雙筋并排，移動(dòng)和彎折都很困難，所以對(duì)發(fā)生沖突的鋼絞線適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整后錨固長(zhǎng)度不小于0.3m。但考慮到安全，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)保證錨固長(zhǎng)度在2.5m～3m范圍。鋼絞線下端預(yù)埋在墩帽（身）中；上端是鋼筋穿過臨時(shí)支座和箱梁的底板、腹板和頂板，鋼筋穿過底板、腹板、頂板和臨時(shí)支座時(shí)，要用90Φ波紋管管將鋼筋套作，用錨具錨固在箱梁的頂板和底板的橫梁上面。

4 臨時(shí)支座承壓檢算

C50混凝土設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度fc=23.1 MPa

單側(cè)臨時(shí)混凝土支座承壓面積為3.5m2

單側(cè)臨時(shí)混凝土支座在豎向支反力作用下得壓應(yīng)力

式中，σ單為單側(cè)臨時(shí)混凝土支座在豎向支反力作用下得壓應(yīng)力；為設(shè)計(jì)豎向反力77193kN；A為單側(cè)支座墊石面積3.5m2。

由（9） 得 σ單=22.055MPa

臨時(shí)支座承壓滿足設(shè)計(jì)要求，為保證施工安全，在臨時(shí)支座中配置鋼筋骨架以提高混凝土臨時(shí)支座的抗壓性能，提高安全系數(shù)。

5 結(jié)論

1）盤營(yíng)客?？缇┥蚋咚俟愤B續(xù)梁臨時(shí)支座設(shè)計(jì)方案考慮了設(shè)計(jì)給出最大不平衡彎矩荷載和一端掛籃脫落產(chǎn)生彎矩荷載，以兩種荷載在懸臂澆筑過程中同時(shí)作用于連續(xù)梁一端為最不利荷載因素，通過彎矩疊加計(jì)算該連續(xù)梁臨時(shí)支座加固方案安全系數(shù)，墩梁固結(jié)抗傾覆系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求；

2）本文對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的錨固長(zhǎng)度進(jìn)行了計(jì)算，檢算了錨具取代鋼絞線與混凝土之間的粘結(jié)力，錨具上方混凝土預(yù)埋螺旋筋后混凝土的受壓強(qiáng)度；并考慮了單側(cè)臨時(shí)混凝土支座在豎向支反力作用下得壓應(yīng)力滿足施工安全要求；

3）采用懸臂澆筑掛籃施工法連續(xù)梁，墩粱固結(jié)方案必須得到重視，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證施工過程中最不利因素荷載作用下滿足施工安全要求，才可以減少工程事故的發(fā)生。

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