預應力混凝土懸澆梁0#塊臨時固結選型及穩定性驗證

■李玲娜

（南平市高速公路有限責任公司，南平 353000）

1 工程概況

某橋主跨為（44＋72＋44）m三跨預應力混凝土變截面連續箱梁，左右雙幅設計。單幅采用單箱單室截面，支點處箱梁中心梁高4.6m、底板厚95cm、腹板厚70cm，跨中箱梁中心梁高2.6m、底板厚28cm、腹板厚50cm，箱梁高度以及底板厚度由距主墩中心1.25m處往跨中方向33.75m段按2次拋物線變化、腹板厚度在腹板變化段按直線段漸變。頂板厚28cm，頂板寬12.0m，底板寬6.0m，頂板懸臂長度3.0m，懸臂板端部厚16cm，根部厚70cm。箱梁在橫橋向底板保持水平，腹板豎直，頂板設2%的橫坡，單向橫坡通過內外側腹板高度來調整。箱梁澆筑分段長度依次為：12m 長 0 號段+3.0m+4×3.5m+3×4.0m，邊、中跨合攏段長均采用2m，邊跨現澆段長6.85m。本橋橋梁結構特殊，施工環境復雜，施工難度大。

2 臨時固結體系選型

常用的連續梁0#塊臨時固結體系一般有：體內固結、體外固結、體內固結加體外支撐以及體內固結加體外固結四種，目前第三第四種固結體系使用相對較少，在此不予展開介紹，集中介紹體內固結和體外固結兩種體系。

2.1 體內固結

體內固結是指墩梁固結，通過連接件將梁體與墩柱形成一個結構體。由于體內固結臨時支座施工方便，施工時不受主墩周圍環境的限制，且體系轉換時臨時固結便于解除，因此連續梁0#塊臨時固結體系一般均采用體內固結。但對于連續梁墩梁主墩較窄的情況下，體內固結無法使用。

2.2 體外固結

體外固結是通過臨時支墩將承臺和連續梁0#塊固結一起。本連續梁0#塊采用4根φ900mm、壁厚δ=14mm的鋼管砼支架，鋼管內填筑C50微膨脹砼且對稱設置的臨時固結體系。

2.3 方案確定

由于本橋主墩較窄，懸臂施工不具備墩頂設置體內臨時固結的條件，連續梁0#塊臨時固結體系采用“體外固結”。

3 體外固結方案設計

本連續梁0#塊體外固結采用鋼管支架臨時支承的方案，現擬將主梁掛籃施工時的鋼管支架臨時支承與墩頂0#塊施工用鋼管支架相結合。澆筑完成承臺、墩身及墊石混凝土后進行主墩0#塊混凝土施工，0#塊利用懸臂施工鋼管支架臨時支撐作支承柱、用型鋼作分配梁進行支架現澆。在澆筑承臺、墩身混凝土時注意預埋鋼管支架及臨時支撐的預埋件。待0#塊混凝土達到100%強度時拆除0#塊施工臨時支撐及支架，鋼管支架臨時支承與0#塊臨時固結。

3.1 施工結構驗算假設條件

（1）梁體靜載不均勻系數：4.0%；

（2）掛籃荷載：掛藍按70t重計，行走不同步影響系數兩側分別取1.2和0.8；

（3）施工機具荷載分布：0.40t/m；

（4）混凝土澆筑不同步：±5m3砼；

（5）風荷載影響系數：風壓按0.5kPa計，一側取100%，一側取50%；

（6）計算荷載范圍：0#～8# 塊。

荷載分布如圖1所示。

圖1 施工結構荷載分布圖

3.2 抗傾覆穩定性計算

（1）傾覆彎矩計算

（2）平衡彎矩計算

（3）抗傾覆穩定系數

式中：M為彎矩；K為抗傾覆穩定系數；R1為左側反力；R2為右側反力。

3.3 鋼管強度、穩定檢算

施工鋼管支架用Φ900mm、壁厚δ=14mm的鋼管砼支架，鋼管內填筑C50微膨脹砼。每側鋼管支柱柱頂反力按1600t計，每根鋼管支柱柱頂反力按800t計，鋼管混凝土臨時支墩及預埋件布置圖如圖2所示。

圖2 鋼管混凝土臨時支墩及預埋件布置圖

(1)鋼管混凝土柱考慮長細比影響的承載力折減系數

式中：D——鋼管的外直徑；

Le——柱的等效計算長度。

(2)鋼管混凝土柱考慮偏心率影響的承載力折減系數φe[1]

式中：e0——柱端軸向壓力偏心距之較大者；

re——核心混凝土橫截面的半徑；

M2——柱端彎矩設計值的較大者；

N——軸向壓力設計值。

e0=1600×0.1/1600=0.1m

φe=1/(1+1.85×(0.1m/0.436m))=0.702

（3）鋼管混凝土柱的軸向受壓承載力設計值計算[1]

當 0.5＜θ≤[θ]時

式中，N0——鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力設計值；

θ——鋼管混凝土的套箍指標[1]。

式中，α——與混凝土強度等級有關的系數，按表1取值；

[θ]——與混凝土強度等級有關的套箍指標界限值，按表1取值。

式中，Aa——鋼管的橫截面面積；

fa——鋼管的抗拉、抗壓強度設計值；

Ac——鋼管內的核心混凝土橫截面面積；fc——核心混凝土的軸心抗壓強度設計值。

表 1 系數α、[θ][1]

Nu=0.686×0.702×27488747.95N/10000=1323.8t＞800t

(4)檢算結果

設置的鋼管混凝土臨時支墩強度、穩定均能滿足要求。

4 臨時支墩及預埋件施工注意事項

（1）臨時支墩及預埋件在其縱向位置既能夠克服懸澆施工中產生不平衡力矩，又要不影響掛籃后下橫梁、底模板的安裝；

（2）橫向位置又要充分考慮到臨時支座內的鋼筋及預應力筋不能與0#塊的預應力管道沖突，并且盡量不要位于1號塊掛籃主桁架位置上，否則可能會影響掛籃安裝；

（3）截面尺寸及形狀的設置既要保證臨時支座滿足結構強度和穩定性的要求，又要保證截面尺寸布置滿足墩頂的空間位置；

（4）0#塊地板與臨時支座接觸位置應設置加強鋼筋，確保在臨時支墩承壓過程中0#塊地板開裂；

（5）臨時支座設置還要兼顧后續體系轉換時臨時固結解除的便捷性，因此臨時支座的設置對于整個固結體系是十分重要的。

5 結語

本橋臨時固結體系施工的實踐證明，連續梁0#塊所采用的“體外固結”的臨時固結體系在連續梁墩梁間不連接的情況下鋼管支架臨時支撐結構受力穩定，且結合本工程實際情況，將主梁掛籃施工時的鋼管支架臨時支承與墩頂0#塊施工用鋼管支架相結合的形式既節約施工成本，又能縮短施工工期。該項施工方法能夠對類似工程的施工具有一定的借鑒和推廣價值。

[1]中國工程建設協會標準.CECS 28：2012，鋼管混凝土結構設計與施工規范[S].北京：人民交通出版社，2012.