连续梁临时固结抗倾覆计算

附件附件 1 1： 金华至温州铁路扩能改造工程站前工程金华至温州铁路扩能改造工程站前工程(JWSG(JWSGI I 标标) ) 跨金丽温高速公路跨金丽温高速公路 1#1#特大桥特大桥(60(6010010060)m60)m 连续梁连续梁 0#0#块临时固结检算书块临时固结检算书 计计 算：算： 复复 核：核： 审审 核：核： 中铁四局集团金温铁路第三项目经理部中铁四局集团金温铁路第三项目经理部 二二一一年八月一一年八月 目 录 1 计算依据.1 2 临时固结概述.1 3 根据设计文件计算.3 3.1 工况分析.3 3.2 荷载计算.3 3.3 设计计算.5 4 考虑施工中特殊荷载 .6 4.1 工况分析.6 4.2 荷载计算.6 4.3 设计计算.7 1 1 1 计算依据计算依据 (1)金华至温州铁路扩能改造工程跨金丽温高速公路 1#特大桥施工图 -金温扩能施(桥)-2； (2)铁路工程建设通用参考图:时速 250 公里客运专线铁路有砟轨道现 浇预应力混凝土连续梁(双线)(6010060)m -通桥(2010)2267A- I； (3)混凝土结构设计规范 (4)路桥施工手册 。 2 2 临时固结概述临时固结概述 悬臂法施工时，主墩临时固结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， 永久支座不能承受施工中产生的不平衡力矩，施工中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。 对于铰接的预应力混凝土连续梁悬臂浇筑 T 构，相关施工技术规范和 设计文件均要求在悬臂浇筑前“应先将墩顶梁段与桥墩临时固定” 。设计 文件明确悬臂 T 构的最大不平衡弯矩和竖向反力。同时，这个结构大多由 施工单位自行设计施工。 在铁道部经规院发布的60+100+60m 现浇预应力混凝土连续梁 ，图 号：通桥（2010）2267A-I 设计说明书施工方法及注意事项中，对墩梁临 时固结措施的要求是：“临时固结措施，应能承受中支点处最大不平衡弯 矩 56557KNm 和相应竖向反力 51430KN。此不平衡弯矩未考虑一侧挂篮 突然坠落的情况，施工中应加强挂篮锚固，杜绝发生此类事故。临时锚固 2 措施一般可采取墩顶临时固结、在墩旁设置临时墩等方式，施工单位应结 合具体荷载进行计算和检算，并相应设计临时锚固措施，其材料及构造由 施工单位自行设计确定。 ” 关于墩梁临时固结抗倾覆设计没有统一的计算方法，标准也各异。以 设计文件为依据所计算出来的临时支座反力大多为压应力。但是很多临时 支座上还是布置了诸多强壮锚固钢筋。这个设计布置与自己的计算结果背 道而驰，无法说服自己，也无法解释别人的提问，这种计算方法理论说服 性不强。经过对各类跨度 T 构的研究，总结认为：以设计文件给定的 M 和 N 确定临时支座抗压强度；以挂篮连带悬臂节段混凝土状态坠落为最不 利倾覆弯矩计算产生的拉应力，确定临时支座的锚固拉力；再以抗压混凝 土和锚固钢筋一体化核算规范所要求的安全系数。这样的计算方法既满足 了设计抗倾覆要求，又满足了悬浇的最大风险因素要求，同时也满足施工 中最大不平衡荷载 20 吨的要求。锚固拉筋的设置有理有据，计算方法既 合理又合情。另外在有台风的区域还应单独考虑风荷载效应。 跨金丽温高速公路 1#特大桥 100m 连续梁临时固结支座采用 C50 钢筋 混凝土块体，尺寸 2.88m0.8m，分列支撑垫石两侧；为方便拆除，临时 支座上下设置 2 层 5cm 厚同强度硫磺砂浆；并在临时支座内设置锚筋，每 个临时支座均采用 105 根 3m 长 32mm 钢筋，锚入墩内 1.5m，锚入梁内 0.85m。 3 图 2-1 临时锚固布置图 3 3 根据设计文件计算根据设计文件计算 3.13.1 工况分析工况分析 以铁道部经规院发布的60+100+60m 现浇预应力混凝土连续梁 ，图 号：通桥（2010）2267A-I 为例，不考虑一侧挂篮突然坠落的情况（施工 时应加强挂篮锚固，杜绝该类事故发生） ，只考虑正常施工的情况，即以 下两种工况。 工况 1：悬浇节段工况，即在浇筑混凝土时，考虑施工机具荷载和风 荷载的不对称作用，不同步浇筑节段混凝土的重量差为 20t（8m3） 。 工况 2：挂篮行走工况，即在挂篮行走时，考虑施工机具荷载和风荷 载的不对称作用的同时，不同步移动挂篮。 两种工况的荷载分别计算，不会同时产生。 3.23.2 荷载计算荷载计算 荷载为竖向荷载和不平衡弯矩。 竖向荷载计算如下： 临时支墩所承受的竖向力为混凝土自重，考虑人群机械及冲击荷载， 并取恒载系数为 1.2,活载系数为 1.4,则: 4 混凝土重量为:4630t， （0 号块和 2 倍的 1 至 13 号块） 机械:2.5*1.2*4*13.6=163.2KN 人群:2.5*1.4*4*13.6=190.4KN 冲击荷载:2*1.4*4*13.6=152.3KN 菱形角挂篮及模板重量为 80t 则竖向荷载为: (800+46300)1.2+163.2+190.4+152.3=57026KN 最大不平衡弯矩计算考虑的不平衡荷载有: （1）一侧混凝土自重超重 5%； （2）一侧施工线荷载为 0.48KN/m2,另一侧为 0.24KN/m2（即考虑机具、 人群荷载） ； （3）施工挂篮的动力系数,一侧采用 1.2,另一侧采用 0.8； （4）另一侧风向上吹,按风压强度 W=800Pa； （5）节段浇筑不同步引起的偏差,控制在 20t 以下； （6）挂篮行走不同步，挂篮自重 80t。 根据工况分析及规范要求，可得荷载组合： 组合一:(1)+ (2) + (3) + (4) 组合二:(1)+ (2) + (3) +（5） 组合三:(1)+ (2) + (4) +（6） 以最远端的 13 号块为计算节段,其自重为 130t,距离墩中心为 49m， 则： (1) 2763105%=1381.5KN 5 (2) (0.48-0.24)=0.24KN/m2 (3) 8010（1.2-0.8）=320KN (4)800KN/m2 (5) 2010=200KN (6) 8010=800KN 组合一: M=1381.524.5+0.24412.224.5+32049+0.812.24924.5=6 1531KN 组合二: M=1381.524.5+0.24412.224.5+32049+20049=59614KN 组合三: M=1381.524.5+0.24412.224.5+0.812.24924.5+8004=49 051KN 按照设计文件要求，临时固结措施要承受中支点处最大不平衡弯矩 56557KN.m 及相应竖向支反力 51430KN，检算时取设计与计算的较大值， 即最大支撑力为 57026KN，最大不平衡弯矩为 61531KNm。 3.33.3 设计计算设计计算 墩顶临时支座结构示意图、临时支座的受力结构分析如下图所示： 6 根据平衡条件可得： A LRMLR NRR B BA 倾 由公式可求得： 2L MNL 2L 倾 倾 B A R MNL R 由公式计算出 A、B 两临时支座处的反力，即混凝土的最大压应力， 以确定混凝土标号；计算出竖向主筋（墩梁锚固钢筋）的最大压力和最大 拉力，按最大值（一般拉应力偏大）配置墩梁锚固钢筋。计算时，按钢筋 混凝土设计规范和桥梁施工技术规范选取材料安全系数和抗倾覆安全系数。 本计算中 L=1.575m，N=57026 kN，M=61531kNm，可求得 均为压力。 kNR kN MNL R B A 50488 2L MNL 6538 2L 倾 倾 按照设计文件计算的最大不平衡弯矩 M 和相应竖向反力 N 计算结果， 墩顶临时支座大多为压应力，极少有拉应力。按此结果设置混凝土临时支 座就可满足抗倾覆要求，可根据此压力确定临时支座的混凝土标号。 7 临时支座的横截面尺寸为 0.82.88m，最大竖向力为 50488KN，支座 混凝土采取 C50，压应力为： 23.1MPa,满足要求。MPa1188. 28 . 0250488 4 4 考虑施工中特殊荷载考虑施工中特殊荷载 4.14.1 工况分析工况分析 在施工中，悬臂浇筑到最后节段，如果没有做好挂篮锚固，会发生挂 篮连带混凝土坠落事故，这是施工单位最担心的特殊事件，此时也不希望 引发 T 构倒塌，避免带来更大的损失。在这种工况下，最不利的倾覆弯矩 会产生拉应力。对应这种拉应力，就该设置抗拉锚固钢筋。 4.24.2 荷载计算荷载计算 荷载主要是竖向荷载和不平衡弯矩，竖向荷载计算同上节，为 57026KN。 不平衡弯矩计算时应考虑挂篮坠落的最大荷载，此时其他荷载均应免 去，可以大大简化计算程序。即考虑一侧各节段混凝土自重超重 5%，以 及一侧挂篮与梁段混凝土掉落，由此产生的不平衡弯矩为最不利受力状态。 mt M . 7 . 12263978905 . 0 0 . 49487 0 .3675 3 . 6114%5 3 .6114 5 . 5686 7 . 5044 2 . 5060 3 . 47075 .4336 1 . 3678 0 . 30775 .2751 6 . 2544 0 . 2092 5 . 15774 .12483 .1569 4.34.3 设计计算设计计算 根据上节分析得 A LRMLR NRR B BA 倾 8 由公式可求得： 2L MNL 2L 倾 倾 B A R MNL R 按最大弯矩计算 本计算中取 L=1.575m，N=57026 kN，M1=kNm，可求得 kNR kN MNL R B A 67445 2L MNL 10420 2L 倾 倾 即最大压力为 67445kN,最大拉力为 10420kN，通过最大压力确定混凝 土标号；最大拉力配置墩梁锚固钢筋。 考虑采用 32 螺纹钢，材料属性为：截面面积 A804.2mm2,标准强 度设计值为 300MPa，弹性模量取 2106Mpa，单根力 804.2300241kN。 故需设置螺纹钢为 10420/241=44 根。 按 2 倍安全系数的最大弯矩计算 本计算中 L=1.575m，N=57026 kN，考虑 2 倍安全系数，最大不平衡 弯矩值取计算值得 2 倍，M2=2*=kNm，可求得 kNR kN MNL R B A 106377 2L MNL 49352 2L 倾 倾 即最大压力为 kN,最大拉力为 49352kN。 综合上述所有计算可知，考虑 2 倍安全系数时的工况，压力、拉力最 大，以最大压力确定混凝土标号；最大拉力配置墩梁锚固钢筋。 临时支座的横截面尺寸为 0.82.88m，最大竖向力为 KN，支座混凝 土采取 C50，压应力为： 9 23.1MPa,在不考虑钢筋的情况下即可满MPa2388 . 2 8 . 02106377 足要求。 考虑采用 32 螺纹钢，材料属性为：截面面积 A804.2mm2,标准强 度设计值为 300MPa，弹性模量取 2106Mpa，单根力 804.2300241kN。 故需设置螺纹钢为 49352/241=205 根。 本桥临时支座采用 C50 混凝土、