懸臂澆筑連續箱梁的臨時固結受力分析研究

程健，田俊，尹曉文

（青島理工大學（臨沂），山東臨沂 273400）

懸臂法施工是預應力連續梁常見的一種施工方法，廣泛應用于鐵路、市政、公路等橋梁工程中，在大跨度連續梁施工中更具有顯著的優勢。連續梁懸臂施工時，墩頂箱梁在理論上宜完全對稱澆筑，并且要求不能出現不平衡情況，但實際施工中可能會出現不平衡荷載甚至極端情況的發生，在懸臂施工時由于墩梁鉸接而不能承受彎矩，因此，為確保梁體結構的安全和穩定，施工時要采取措施臨時將墩、梁固結[1-2]。

臨時固結是連續梁需采用懸澆施工工藝施工作業時，且連續梁與橋墩間具有（設計）橋梁支座支撐而采用的一種施工工藝。臨時固結裝置是箱梁施工過程中的主要受力構件，施工期間的所有荷載以及出現不平衡荷載時，都要依靠臨時固結裝置來承受。因此，臨時固結體系是保證箱梁施工安全及懸臂傾覆穩定的重要措施。

本文以臨沂市香榭麗大橋(40+2X70+40)m連續梁為例對臨時固結體系進行受力分析研究。

1 工程概況

該大橋位于山東臨沂市費縣城香榭麗大道上跨越溫涼河的一座橋梁，橋梁采用與主河道正交布置。橋跨組合為（40+2X70+40）m四跨PC變截面連續箱梁，分上、下行分離的兩個單箱單室型截面組成。單個箱體頂板寬12.0m，厚0.25m，設2%的橫坡；底板寬6 m，厚度從跨中的0.25m按二次拋物線變化成距橋墩中心1.75m處的0.6m，橫橋向底板保持水平；箱梁根部高度5.0m，跨中高度2.0 m，箱梁梁高從跨中至距主墩中心1.75m處按二次拋物線變化；腹板等厚度為0.50m；翼緣板懸臂長為3.0m，根部厚0.65m，內側端部厚0.25m，外側端部厚0.18m。施工方法采用懸臂平衡澆筑施工，邊跨直線段采用滿堂支架施工，主橋總體布置如圖1。

圖1 大橋主橋總體布置圖（單位cm）

臨時固結設計臨時墊塊為現澆C50混凝土，在澆筑墊塊和箱梁前先在墩頂面及墊塊頂面涂抹隔離劑，以便于拆除臨時錨固墊塊。墊塊分上下兩層，中間夾5cm厚的硫磺砂漿，墩身與梁體的連接采用在墩身內兩側各預埋31根Φ40mm精扎螺紋鋼筋，下端錨固在墩身1.79m，穿過臨時固結在箱梁底板內錨固1.8m，并設彎鉤加強錨固作用，臨時固結立面圖、斷面圖如圖2和圖3所示。

圖2 臨時固結立面圖（單位cm）

圖3 臨時固結斷面示意圖（單位cm）

2 臨時固結體系計算

2.1 梁體產生不平衡彎矩的因素分析[3]

（1）施工不平衡荷載產生的縱向不平衡彎矩。考慮混凝土的不平衡澆筑(相差2m)，施工機具、人員的兩側不平衡分布等，不平衡荷載按照 《公路橋涵施工技術規范》(JTG TF50-2011)其值不宜超過梁段重的1/4，施工時嚴格控制，不得超過。

（2）由于兩側掛籃前移的不同步產生的不平衡彎矩，最不利情況為一側掛籃前移一個節段（最大懸臂時為3.5m），另一側掛籃沒有前移。

（3）一側掛籃墜落情況。澆筑完混凝土后移動一側掛籃時墜落，產生不平衡彎矩。最不利情況按最大懸臂處考慮，一側掛籃墜落，沖擊系數按2.0計算。

2.2 縱向不平衡彎矩及抵抗力矩計算

2.2.1 情況1：施工不平衡荷載產生的不平衡彎矩(未考慮安全系數及掛籃墜落的情況)，不平衡荷載按25t考慮。其中各懸澆節段長度尺寸如圖4所示，則計算得各節段懸澆施工中不平衡彎矩M1見表1所示。

圖4 懸澆節段長度尺寸(單位：cm)

表1 各節段懸澆施工中不平衡彎矩M1計算表

2.2.2 情況2：掛籃前移的不同步產生的不平衡彎矩，掛籃重取40t考慮。計算得各節段掛籃前移不同步時不平衡彎矩M2見表2所示。

2.2.3 情況3：掛籃墜落產生的各節段不平衡彎矩M3見表3所示，沖擊系數按2.0計算。

臨時固結約束的抵抗力矩按 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004)[4]對偏心受壓構件按照下列公式計算：

表2 各節段掛籃前移不同步時不平衡彎矩M2計算表

表3 各節段掛籃脫落時不平衡彎矩M3計算表

其中：γ0—橋梁結構的重要性系數，該工程取1.0；

Nd—軸向力組合設計值；

e'—軸向力作用點至截面受壓較大邊縱向鋼筋A's和A'p合力點的距離；

fcd—混凝土軸心抗壓強度設計值，C50混凝土為22.4MPa；

b—矩形截面寬度，b=600cm；

h—混凝土受壓區高度，h=260cm；

h0—截面受壓較小邊邊緣至受壓較大邊縱向鋼筋合力點的距離，h0=235cm；

f'sd—普通鋼筋抗壓強度設計值，HRB335級鋼筋f'sd=280N/mm2；

A's—構件受壓區縱向普通鋼筋的截面面積，A’s=31X1256.6=38954.6 mm2；

a's—構件受壓區普通鋼筋合力點至受壓區邊緣的距離，a's=25cm。

臨時固結的最大理論抵抗力矩為M=389817.3÷1.3=299859.5kN·m。因此，各因素引起的不平衡彎矩均小于其臨時固結的抵抗力矩299859.5kN·m，故預埋精軋螺紋鋼滿足承載能力要求。

3 臨時固結體系的分析

各節段懸澆施工中彎矩匯總計算表如表4所示。

表4 各節段懸澆施工中彎矩匯總計算表

由以上分析可知，采用臨時固結這種施工方法，既解決了主梁傾覆，又具有較高的安全儲備。與傳統的懸臂澆筑法比較具有較明顯的優點：

（1）傳統的懸澆法要求遵循對稱、均衡、同步的原則進行施工，并且為了達到對稱均衡施工要實時配重，因此，傳統施工方法要完全達到非常困難，適用性不強，并且耗時延誤工期，增加資金投入等缺點，采用臨時固結措施后，可以在很大范圍內提高其抗傾覆能力，梁體施工過程中比較穩固安全，為工程減少資金投入，縮短工期。

（2）傳統懸澆法為了承受施工過程中可能出現的不平衡力矩，需要在墩旁搭設臨時塔架（或托架），塔架頂設置千斤頂，支承墩頂梁段，這種方法施工相對繁瑣，施工時間長，而采用臨時固結措施，可簡化橋墩處支撐，可以較大的縮短施工時間。

（3）該橋臨時固結體系在臨時支墩上部施作一層 5cm厚的硫磺砂漿，在砂漿中部預埋電阻絲，拆除時只需要對電阻絲通電至硫磺融化，即可輕松快捷拆除臨時固結體系，安全隱患較小，施工方便快捷縮短了合龍工期。

4 總結

實踐證明該橋的臨時固結方案設計較為合理，施工難度較小，安全隱患較小，工程費用比較經濟，為安全、有效的施工打下堅實的基礎。

[1]丁鍵，胡成.PC梁橋懸臂澆筑臨時支撐的分析研究[J].安徽建筑工業學院學報：自然科學版，2010，18(6)：18-21.

[2]董立功.PC連續箱梁懸臂施工支撐式臨時固結的計算分析[J].現代交通技術，2009，6(1)：65-67.

[3]張艷艷.某特大橋（40+64+40）m連續梁主墩墩頂臨時固結設計[J].北方交通，2011（5）：101-103.

[4]中國公路規劃設計院.JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[5]中交第一公路工程有限公司.JTG TF50-2011公路橋涵施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[6]楊重虎.高腳水庫大橋懸臂梁施工零號塊臨時固結措施[J].重慶建筑，2011，10(97)： 29-31.