連續(xù)梁懸臂澆筑臨時固結驗算書

1、鶴壁至輝縣高速公路工程南水北調大橋0+12軒70)m連續(xù)梁懸臂澆筑0#塊墩梁臨時固結驗算書施工單位:中城建鶴壁至輝縣高速公路項目部計算: 江光軍2014 年 3 月1. 計算依據(jù)(1) 鶴壁至輝縣高速公路南水北調大橋設計圖；(2) 公路橋涵設計通用規(guī)范 JTG D60-2004；(3) 鋼管混凝土結構技術規(guī)程 CECS 28 : 2012 ；(4) 混凝土結構設計規(guī)范 GB 50010-2002 ；(5) 鋼結構設計規(guī)范 GB 50017-2003。2. 臨時固結概述懸臂法施工時，主墩臨時固結 (臨時支座) 是上部構造施工安全和質量的關鍵工 序，施工臨時支座時，應確保其施工質量。連續(xù)梁在采用分

2、段懸臂澆筑過程中，永久 支座不能承受施工中產生的不平衡力矩， 需采取臨時錨固措施， 以提供豎向支撐、 抵 抗施工中產生的各種不平衡力矩，保證“ T”構平衡。同時，驗算不考慮固定支座受 力(并不是固定支座不能受力，而是因為墩梁固結后，在懸臂荷載作用下，固定支座 受力很小，所以不予考慮，這樣偏安全) ，所有荷載均由臨時支座 ( 支撐) 承擔。本橋設計文件提供了臨時固結方案，采用“墩頂臨時墊塊”和“墩外鋼管支撐加 預應力”兩套措施。并要求施工單位“自行補充構造細節(jié)” ，作必要的計算，選擇支 撐鋼管的根數(shù)、尺寸、規(guī)格及預應力數(shù)量。根據(jù)現(xiàn)行連續(xù)梁懸臂施工臨時固結的習慣做法， 一般只在墩頂或墩外采用一套固

3、 結措施，以提供豎向支撐、抵抗施工中產生的不平衡力矩。本著這一思路，施工單位 擬對本橋采用墩外鋼管柱加錨固鋼筋，取消預應力，取消墩頂臨時墊塊的施工方案。3. 臨時固結驗算3.1 懸臂施工荷載組合設計文件未提供不對稱荷載作用時的支座不平衡彎距數(shù)據(jù)， 現(xiàn)對橋墩兩側懸臂施 工不平衡荷載設定為：a、澆筑混凝土相差1/4個梁體節(jié)段；b、移動掛籃時相差一個梁段；c 、風荷載；d、結構自重；e、其它施工荷載，以荷載系數(shù)計入。a、 b 兩項取其中最大者與 c、 d 進行荷載組合，計入荷載系數(shù)，以此計算出單根臨時固結立柱的最大軸力及最小軸力© 630m鋼管砼柱臨時固結支撐布置圖3.2不同工況下不平衡力

4、距產生的支座反力（軸力）計算連續(xù)梁在雙伸臂過程中所產生的不平衡力矩，當條件相同時，距離越遠力矩越大, 所以取最后一個節(jié)段即第15節(jié)段計算。a、澆筑混凝土相差1/4個梁體節(jié)段假定澆筑混凝土時相差1/4梁段，當澆筑第15節(jié)梁段時，示意圖如下：該段梁體長為4m重量為1045KN考慮混凝土超灌系數(shù)1.05，動載系數(shù)1.2，不平衡荷載為:1045/4 X 1.05 X 1.2=329KN,取節(jié)段中點為力作用點算如下：,距一側支撐距離為54m，不平衡荷載產生的支座反力計R 拉=329 X 54/6=2961KNR 壓=329+296仁3290KNb、移動掛籃時相差一個梁段澆筑第15節(jié)梁體前，掛籃在第14節(jié)

5、梁體上移動，當一側掛籃到位時，距臨時支 撐52m另一側掛籃如果未動，距臨時支撐48m掛籃重量按80T=80X 10=800KN計算, 如下圖所示：800L N11;尺"7Z-1丿/由此不平衡荷載產生的支座反力計算如下：R拉 X 6+ 800 X 54=800X 52R拉=800 X (52-54)/6=-267KNR拉為負值,說明計算結果臨時支座未出現(xiàn)拉力。顯然，“澆筑混凝土相差1/4個 梁體節(jié)段”比“移動掛籃時相差一個梁段”產生的不平衡反力大得多，所以，不平衡 荷載組合只需考慮a項。c、風荷載計算(1) 風荷載參照公路橋涵設計通用規(guī)范提供的公式計算：Fwh=K)F1 F3WAWH式

6、中：Fwh橫橋向風荷載標準值(KN ;W設計基準風壓(KN/tf);按當?shù)?0年一遇的基本風壓，查表得 0.4 KN/叭 Aw橫向迎風面積(卅)；Kd設計風速重現(xiàn)換算系數(shù)，對施工架設期橋梁K)=0.75 ;K1風載阻力系數(shù)，按橋面系構造的風載阻力系數(shù)取值，K=1.0 ;K3地形、地理條件系數(shù)，一般地區(qū) K3=1 0(2) 橫向迎風面積IfTF!-迎風面積按上圖計算：Awh=59X 3=177 m2Awh=4.5/2 X 59=133 m(3) 風荷載計算將以上各項數(shù)據(jù)代入公式：Fwh=K)FiF3WAw=0.75 X 1 X 1 X 0.4 X 177=53KNFwhK)FiF3WAw=0.7

7、5 X 1 X 1 X 0.4 X 133=40KN(4) 由風荷載產生的不平衡拉(壓)力風荷載受力簡圖如上圖所示，單側立柱4根，上端與梁體錨固，下端錨固在橋墩 承臺上，為一框架結構，可用結構力學求解器解算。將梁體視為剛體，下端支座按固 結，計算參數(shù)只需計算立柱的 EA EI值。EA EI值計算表材質規(guī)格E(KN/m2)I(m4)A(m2)EIEAQ2350 630 x 10mm82.06 X 100.0007560.01561557363213600C400 614mm3.25 X 1070.0070.2961227500962325040.00103.009!.90115.90003.60

8、5 -7'.7.207.20風荷載受力圖1 23 4風荷載軸力圖如上圖所示,由風荷載產生的不平衡軸力為土 96KNd、結構自重計算該橋位于R=2200m曲線上，如上圖所示,與直線梁比較,曲線梁每個節(jié)段重力作用點都偏離墩中心，以0號段為例，偏心值f如下圖所示：f=2200-2200 X cos（弧度）2200設偏心距離為e,各梁段對墩中心的力距為 M梁段重力為N, e等于各梁段對墩中心力距之和除以各梁段重力之和，即：e=474825357.2=0.19各項參數(shù)計算見下表:梁體偏心各項參數(shù)計算表節(jié)段 編號節(jié)段長(m)L(m)圓心角(弧度)f(m)N(KN)M(KN.m)052.50.001

9、1363640.00142054323.76136.50.0029545450.00960231831.418239.50.0043181820.02051131758.8363312.50.0056818180.03551131684.2604315.50.0070454550.0546021605.58853.518.750.0085227270.07990011678.413463.522.250.0101136360.11251321489.916873.525.750.0117045450721383.529.250.0132954550.194443213

10、41.526194330.0150.24749541454.4360104370.0168181820.3111291302.2405114410.0186363640.38203441165445124450.0204545450.46021121120.2516134490.0222727270.54565931084.9592144530.0240909090.63837821059.4676154570.0259090910.73836781045772合計藝N:25357.2藝M:4748對于橋墩一側立柱,荷載取1/2T構重量減去15號梁段1/4重量加掛籃重，考慮 超灌及鋸齒塊等其它

11、荷載，取1.1系數(shù)，則驗算荷載為P= (25357-1045/4 ) X 1.1+800=28405結構計算簡圖如下:28405.007.207.207.207.20梁體自重偏載受力圖梁體自重偏載軸力圖32454032454.02科7.23-7.23-7.23-7.23彎距圖由于曲線梁相對橋墩存在梁體偏心，臨時固結單根立柱受力不均勻，最大軸力7780KN（壓力），最小6423KN（壓力）。3.3單根立柱最大與最小軸力組合單根立柱軸力組合計算表（KN）工況梁自重不對稱砼風何載合計最大值（KN77803290/4968699最小值（KN6423-2961/4-965587單根立柱Nmax=8699

12、KN計算結果表明，采用此種結構的臨時支撐，在任何情況下都不會出現(xiàn)拉應力，無需設置預應力抗拉鋼筋。但對支撐的抗壓強度要求很高，且 在鋼管兩端與承臺和梁底接觸處需配制與鋼管等強度的抗壓鋼筋，一方面起錨固作用另方面替代鋼管承壓。3.4單根立柱承載力驗算計算參數(shù)：鋼管采用DN600螺旋管，外徑630mm,壁厚8mm,截面面積15633mm2, 材質Q235,強度設計值215N/mm2;混凝土采用C45,截面面積296092mm2，強度 設計值 21.1N/mm2；鋼管混凝土柱軸向受壓承載力按鋼管混凝土結構技術規(guī)程CECS 28 : 2012提供的公式計算，應滿足下式要求：N< Nu式中:N軸向壓

13、力設計值；Nu鋼管混凝土柱的軸向受壓承載力設計值。NU = © 1 © eNo當 0.5 <9< 9 時,No=0.9Afc(1+ a 9 )=0.9 X 296092X 21.1 X (1+2 X 0.538)=11672906N=11673KN=15633 215=0.538Acfc296092 21.1式中:No鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力設計值;9鋼管混凝土的套箍指標；a與混凝土強度等級有關的系數(shù)，當混凝土強度W C50時，a =2;9 與混凝士強度等級有關的套箍指標界限值，當混凝土強度WC50時，9 =1 ；Ac鋼管內的核心混凝土橫截面面積 =296

14、092口命fc 核心混凝土的軸心抗壓強度設計值，C45為21.1N/ mm2;Aa-鋼管的橫截面面積=15633mmfa 鋼管的抗拉、抗壓強度設計值，Q235鋼為215N/ mni;© 1 一考慮長細比影響的承載力折減系數(shù);©e 鋼管混凝土柱考慮偏心率影響的承載力折減系數(shù)， 按下列公式計算:當 eo/r cW 1.55 時,e=-1=0.931e0 , / “ 0.013 1.85-0 1 1.85rc0.307M2 eo=-=85 7=0.0137191式中:e o柱端軸向壓力偏心距之較大者；rc核心混凝土橫截面的半徑；M柱端彎矩設計值的較大者；N軸向壓力設計值。

15、9; i按下式計算© 1=1-0.115 Le/D 4Le= k L式中：Le柱的等效長度；D鋼管的外直徑，D=0.63;卩一考慮柱端約束條件的計算長度系數(shù)，根據(jù)梁柱剛度的比值，按鋼結構 設計規(guī)范GB50017確定，當兩端固結時，卩=0.549 ;k考慮柱身彎距分布梯度影響的等效長度系數(shù)，無側移框架柱，K =1;L柱的實際長度，L=7.2m。代入公式：Le=L=0.549 X 1 X 7.2=3.95© 1=1-0.115 . Le/D 4=1-0.115 ,3.95/0.63 4 =0.83所以Nu = © 1 © eNo =0.83 X 0.93 X

16、 11673=9010KN> NU=8699KN單根立柱承載力符合要求。3.5臨時支撐承壓鋼筋配置(1)承壓鋼筋根數(shù)計算在鋼管兩端與梁底及承臺接觸處，需要配置與鋼管等強度的抗壓鋼筋，以保證梁底與承臺混凝土不被壓壞，同時起連接錨固作用?？紤]采用HR25螺紋鋼，材料屬性為：截面面積A= 490.9mm標準強度設計值 為 300N/mm 單根力=490.9 X 300/1000 = 147kN=臨時支撐鋼管截面積156cm,所能承受的壓力為156X 102X 215/1000=3354KN 每根鋼管支撐需要配置HR25螺紋鋼筋根數(shù)為：3354- 147=23(根)(2)鋼筋錨固長度計算 鋼筋的錨固長度按混凝土結構設計規(guī)范的規(guī)定計算，普通鋼筋：La=a(fy/ft)d式中fy 普通鋼筋的抗拉強度設計值，HRB鋼筋為300 Mpa；ft 混凝土軸心抗拉強度設計值，當混凝土強度等級高于C40時，按