連續(xù)梁懸臂澆筑臨時(shí)固結(jié)驗(yàn)算書

1、鶴壁至輝縣高速公路工程南水北調(diào)大橋0+12軒70)m連續(xù)梁懸臂澆筑0#塊墩梁臨時(shí)固結(jié)驗(yàn)算書施工單位:中城建鶴壁至輝縣高速公路項(xiàng)目部計(jì)算: 江光軍2014 年 3 月1. 計(jì)算依據(jù)(1) 鶴壁至輝縣高速公路南水北調(diào)大橋設(shè)計(jì)圖；(2) 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 JTG D60-2004；(3) 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 CECS 28 : 2012 ；(4) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50010-2002 ；(5) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50017-2003。2. 臨時(shí)固結(jié)概述懸臂法施工時(shí)，主墩臨時(shí)固結(jié) (臨時(shí)支座) 是上部構(gòu)造施工安全和質(zhì)量的關(guān)鍵工 序，施工臨時(shí)支座時(shí)，應(yīng)確保其施工質(zhì)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(chǎn)生的不平衡力矩， 需采取臨時(shí)錨固措施， 以提供豎向支撐、 抵 抗施工中產(chǎn)生的各種不平衡力矩，保證“ T”構(gòu)平衡。同時(shí)，驗(yàn)算不考慮固定支座受 力(并不是固定支座不能受力，而是因?yàn)槎樟汗探Y(jié)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(shí)支座 ( 支撐) 承擔(dān)。本橋設(shè)計(jì)文件提供了臨時(shí)固結(jié)方案，采用“墩頂臨時(shí)墊塊”和“墩外鋼管支撐加 預(yù)應(yīng)力”兩套措施。并要求施工單位“自行補(bǔ)充構(gòu)造細(xì)節(jié)” ，作必要的計(jì)算，選擇支 撐鋼管的根數(shù)、尺寸、規(guī)格及預(yù)應(yīng)力數(shù)量。根據(jù)現(xiàn)行連續(xù)梁懸臂施工臨時(shí)固結(jié)的習(xí)慣做法， 一般只在墩頂或墩外采用一套固

3、 結(jié)措施，以提供豎向支撐、抵抗施工中產(chǎn)生的不平衡力矩。本著這一思路，施工單位 擬對(duì)本橋采用墩外鋼管柱加錨固鋼筋，取消預(yù)應(yīng)力，取消墩頂臨時(shí)墊塊的施工方案。3. 臨時(shí)固結(jié)驗(yàn)算3.1 懸臂施工荷載組合設(shè)計(jì)文件未提供不對(duì)稱荷載作用時(shí)的支座不平衡彎距數(shù)據(jù)， 現(xiàn)對(duì)橋墩兩側(cè)懸臂施 工不平衡荷載設(shè)定為：a、澆筑混凝土相差1/4個(gè)梁體節(jié)段；b、移動(dòng)掛籃時(shí)相差一個(gè)梁段；c 、風(fēng)荷載；d、結(jié)構(gòu)自重；e、其它施工荷載，以荷載系數(shù)計(jì)入。a、 b 兩項(xiàng)取其中最大者與 c、 d 進(jìn)行荷載組合，計(jì)入荷載系數(shù)，以此計(jì)算出單根臨時(shí)固結(jié)立柱的最大軸力及最小軸力© 630m鋼管砼柱臨時(shí)固結(jié)支撐布置圖3.2不同工況下不平衡力

4、距產(chǎn)生的支座反力（軸力）計(jì)算連續(xù)梁在雙伸臂過程中所產(chǎn)生的不平衡力矩，當(dāng)條件相同時(shí)，距離越遠(yuǎn)力矩越大, 所以取最后一個(gè)節(jié)段即第15節(jié)段計(jì)算。a、澆筑混凝土相差1/4個(gè)梁體節(jié)段假定澆筑混凝土?xí)r相差1/4梁段，當(dāng)澆筑第15節(jié)梁段時(shí)，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(dòng)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(diǎn)為力作用點(diǎn)算如下：,距一側(cè)支撐距離為54m，不平衡荷載產(chǎn)生的支座反力計(jì)R 拉=329 X 54/6=2961KNR 壓=329+296仁3290KNb、移動(dòng)掛籃時(shí)相差一個(gè)梁段澆筑第15節(jié)梁體前，掛籃在第14節(jié)

5、梁體上移動(dòng)，當(dāng)一側(cè)掛籃到位時(shí)，距臨時(shí)支 撐52m另一側(cè)掛籃如果未動(dòng)，距臨時(shí)支撐48m掛籃重量按80T=80X 10=800KN計(jì)算, 如下圖所示：800L N11;尺"7Z-1丿/由此不平衡荷載產(chǎn)生的支座反力計(jì)算如下：R拉 X 6+ 800 X 54=800X 52R拉=800 X (52-54)/6=-267KNR拉為負(fù)值,說明計(jì)算結(jié)果臨時(shí)支座未出現(xiàn)拉力。顯然，“澆筑混凝土相差1/4個(gè) 梁體節(jié)段”比“移動(dòng)掛籃時(shí)相差一個(gè)梁段”產(chǎn)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(xiàng)。c、風(fēng)荷載計(jì)算(1) 風(fēng)荷載參照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范提供的公式計(jì)算：Fwh=K)F1 F3WAWH式

6、中：Fwh橫橋向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(KN ;W設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)壓(KN/tf);按當(dāng)?shù)?0年一遇的基本風(fēng)壓，查表得 0.4 KN/叭 Aw橫向迎風(fēng)面積(卅)；Kd設(shè)計(jì)風(fēng)速重現(xiàn)換算系數(shù)，對(duì)施工架設(shè)期橋梁K)=0.75 ;K1風(fēng)載阻力系數(shù)，按橋面系構(gòu)造的風(fēng)載阻力系數(shù)取值，K=1.0 ;K3地形、地理?xiàng)l件系數(shù)，一般地區(qū) K3=1 0(2) 橫向迎風(fēng)面積IfTF!-迎風(fēng)面積按上圖計(jì)算：Awh=59X 3=177 m2Awh=4.5/2 X 59=133 m(3) 風(fēng)荷載計(jì)算將以上各項(xiàng)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(fēng)荷載產(chǎn)生的不平衡拉(壓)力風(fēng)荷載受力簡圖如上圖所示，單側(cè)立柱4根，上端與梁體錨固，下端錨固在橋墩 承臺(tái)上，為一框架結(jié)構(gòu)，可用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器解算。將梁體視為剛體，下端支座按固 結(jié)，計(jì)算參數(shù)只需計(jì)算立柱的 EA EI值。EA EI值計(jì)算表材質(zhì)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(fēng)荷載受力圖1 23 4風(fēng)荷載軸力圖如上圖所示,由風(fēng)荷載產(chǎn)生的不平衡軸力為土 96KNd、結(jié)構(gòu)自重計(jì)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(gè)節(jié)段重力作用點(diǎn)都偏離墩中心，以0號(hào)段為例，偏心值f如下圖所示：f=2200-2200 X cos（弧度）2200設(shè)偏心距離為e,各梁段對(duì)墩中心的力距為 M梁段重力為N, e等于各梁段對(duì)墩中心力距之和除以各梁段重力之和，即：e=474825357.2=0.19各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算見下表:梁體偏心各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算表節(jié)段 編號(hào)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(jì)藝N:25357.2藝M:4748對(duì)于橋墩一側(cè)立柱,荷載取1/2T構(gòu)重量減去15號(hào)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(yàn)算荷載為P= (25357-1045/4 ) X 1.1+800=28405結(jié)構(gòu)計(jì)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(duì)橋墩存在梁體偏心，臨時(shí)固結(jié)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(jì)算表（KN）工況梁自重不對(duì)稱砼風(fēng)何載合計(jì)最大值（KN77803290/4968699最小值（KN6423-2961/4-965587單根立柱Nmax=8699

12、KN計(jì)算結(jié)果表明，采用此種結(jié)構(gòu)的臨時(shí)支撐，在任何情況下都不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，無需設(shè)置預(yù)應(yīng)力抗拉鋼筋。但對(duì)支撐的抗壓強(qiáng)度要求很高，且 在鋼管兩端與承臺(tái)和梁底接觸處需配制與鋼管等強(qiáng)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(yàn)算計(jì)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(zhì)Q235,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值215N/mm2;混凝土采用C45,截面面積296092mm2，強(qiáng)度 設(shè)計(jì)值 21.1N/mm2；鋼管混凝土柱軸向受壓承載力按鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS 28 : 2012提供的公式計(jì)算，應(yīng)滿足下式要求：N< Nu式中:N軸向壓

13、力設(shè)計(jì)值；Nu鋼管混凝土柱的軸向受壓承載力設(shè)計(jì)值。NU = © 1 © eNo當(dāng) 0.5 <9< 9 時(shí),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(shè)計(jì)值;9鋼管混凝土的套箍指標(biāo)；a與混凝土強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度W C50時(shí)，a =2;9 與混凝士強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)的套箍指標(biāo)界限值，當(dāng)混凝土強(qiáng)度WC50時(shí)，9 =1 ；Ac鋼管內(nèi)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值，C45為21.1N/ mm2;Aa-鋼管的橫截面面積=15633mmfa 鋼管的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，Q235鋼為215N/ mni;© 1 一考慮長細(xì)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(jì)算:當(dāng) eo/r cW 1.55 時(shí),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(shè)計(jì)值的較大者；N軸向壓力設(shè)計(jì)值。

15、9; i按下式計(jì)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(jì)算長度系數(shù)，根據(jù)梁柱剛度的比值，按鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017確定，當(dāng)兩端固結(jié)時(shí)，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(cè)移框架柱，K =1;L柱的實(shí)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(shí)支撐承壓鋼筋配置(1)承壓鋼筋根數(shù)計(jì)算在鋼管兩端與梁底及承臺(tái)接觸處，需要配置與鋼管等強(qiáng)度的抗壓鋼筋，以保證梁底與承臺(tái)混凝土不被壓壞，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 為 300N/mm 單根力=490.9 X 300/1000 = 147kN=臨時(shí)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(jì)算 鋼筋的錨固長度按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定計(jì)算，普通鋼筋：La=a(fy/ft)d式中fy 普通鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，HRB鋼筋為300 Mpa；ft 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