某曲線連續(xù)梁墩頂臨時錨固系統(tǒng)設(shè)計與驗算

王守文，郝明強，周 康

(1.中國核工業(yè)第二二建設(shè)有限公司PPP事業(yè)部甕安中核項目公司，貴州 黔南州 550400；2.貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

1 橋梁概述

箱梁采用掛籃懸臂現(xiàn)澆法施工。梁段最大理論重量為165.8 t，設(shè)計計算時掛籃自重按不超過90t控制設(shè)計。

2 墩頂臨時錨固方案選擇

2.1 常用墩頂臨時錨固方案介紹

對于主墩墩頂設(shè)置支座的懸臂澆筑施工連續(xù)梁，施工過程中墩頂臨時固結(jié)是控制上部結(jié)構(gòu)施工安全和質(zhì)量的關(guān)鍵工序之一。墩頂臨時固結(jié)的方式主要受墩柱尺寸、墩柱的高度，橋下地形及現(xiàn)場施工條件等方面的影響。常用的墩頂臨時固結(jié)方式有墩梁內(nèi)部臨時固結(jié)，即在墩頂預(yù)埋臨時錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋，澆筑臨時支座的臨時固結(jié)系統(tǒng)；墩柱外部臨時支墩固結(jié)，即在墩柱的前后側(cè)，搭設(shè)臨時的鋼管支墩，再使用臨時錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋固結(jié)支墩和梁體的臨時固結(jié)系統(tǒng)，以及兩者相互配合使用。

2.2 本橋墩頂臨時錨固系統(tǒng)設(shè)計

本橋考慮橋下為水庫，結(jié)合墩柱形式及墩柱高度，設(shè)計擬采用墩梁內(nèi)部固結(jié)的臨時錨固方案，橋墩在永久支座兩側(cè)，分別澆筑三個C50硫磺砂漿臨時支座，臨時支座內(nèi)含鋼筋網(wǎng)和電阻絲。外側(cè)臨時支座各預(yù)埋A32的PSB830精軋螺紋鋼11根，內(nèi)側(cè)臨時支座各預(yù)埋A32的PSB830精軋螺紋鋼40根，墩頂預(yù)設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋連接器。0#塊混凝土養(yǎng)護達(dá)到強度后，張拉橫梁頂臨時錨固鋼筋實現(xiàn)墩梁固結(jié)。

3 最不利工況分析及內(nèi)力計算

3.1 施工階段可能出現(xiàn)不平衡工況分析

工況一：混凝土澆筑過程中，因為漲模、縮模等造成單側(cè)混凝土超方或欠方；

工況二：掛籃行走過程中，因施工控制不當(dāng)，出現(xiàn)單側(cè)傾覆、掉落、拆除；

工況三：因混凝土供應(yīng)、現(xiàn)場調(diào)度等問題造成節(jié)段混凝土澆筑不平衡；

工況四：因管理不善，造成施工機具堆放、人員分布不對稱。

梁體混凝土澆筑前，須對掛籃進(jìn)行預(yù)壓等工序，確保掛籃的穩(wěn)定，故工況三和工況二不同時發(fā)生。

三是強化24小時應(yīng)急值守。有關(guān)部門要立即進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)，加強應(yīng)急值守，相關(guān)人員必須保持全天候通信暢通。加強與地震災(zāi)區(qū)的聯(lián)系，隨時掌握水利工程最新情況和水利抗震救災(zāi)需求，做好前方工作組的支撐和保障，并及時向國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部報告有關(guān)信息。

計算假定：節(jié)段混凝土最大不平衡方量為一個節(jié)段底板混凝土方量，計算得工況三最大不平衡力矩12 779.8 KN·m，工況二最大不平衡力矩33 867.0 KN·m。故施工階段考慮最不利組合為工況一、工況二、工況四組合。

表1 單側(cè)懸澆段重量表

3.2 模型建立

采用專業(yè)橋梁有限元軟件橋梁博士V4.0，取曲線外側(cè)橋幅一個“T”構(gòu)作為臨時錨固系統(tǒng)最不利工況建模分析，模型共設(shè)87個節(jié)點，86個梁單元。橫向以各臨時支座的中心位置分別建立豎向雙向約束模擬臨時支座受壓和臨時預(yù)應(yīng)力錨固筋受拉工況；分別提取各支座位置最大壓力進(jìn)行臨時支座抗壓驗算，分別提取各支座位置最大拉力進(jìn)行臨時預(yù)應(yīng)力錨固筋的抗拉驗算。

荷載一：每個節(jié)段考慮2%的混凝土不平衡重量，以集中荷載的方式加在每個單元的中心位置，另一側(cè)空載；

荷載二：單側(cè)掛籃荷載以集中力加在10#節(jié)段末端，另一側(cè)空載；

荷載三：考慮工、器具，人員等施工階段臨時不對稱荷載按8.5 KN/m均布荷載施加于單側(cè)梁體，另一側(cè)空載。

4 臨時支座反力的取值

表2 臨時支座標(biāo)準(zhǔn)組合下支反力

5 臨時錨固體系驗算

5.1 硫磺砂漿臨時支座抗壓承載力驗算

根據(jù)表2可以知道，最不利工況標(biāo)準(zhǔn)組合下中支點(ZZ2)豎向最大支反力為30 810 KN，內(nèi)側(cè)臨時支座承壓面積為：4.4×1.05=4.62 m2，壓應(yīng)力為：P/A=30.810/4.62=6.67 MPa；最不利工況標(biāo)準(zhǔn)組合下橫向外側(cè)臨時支座豎向最大支反力為：1915.3 KN。橫向臨時邊支座承壓面積為：2.6×0.75=1.95 m2，壓應(yīng)力為：P/A=19.153/1.95=9.8 MPa。

支座的抗壓承載力滿足材料的抗力要求。

5.2 臨時錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉承載力驗算

根據(jù)表2可以得出，最不利工況標(biāo)準(zhǔn)組合下臨時支座出現(xiàn)287.5 KN的拉力，對應(yīng)的臨時錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋為11根φ32的PSB830精軋螺紋鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋公稱截面面積為804 mm2，預(yù)應(yīng)力筋平均拉應(yīng)力為：287 500/(11×804)=32.5 MPa。

滿足PSB830精軋螺紋鋼筋的受力要求。

5.3 臨時錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋最小錨固長度驗算

按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》8.3.1條規(guī)定充分利用受拉鋼筋的抗拉強度時，受拉鋼筋的錨固長度應(yīng)符合下列規(guī)定

式中：lab：受拉鋼筋的最小錨固長度；k：受拉錨固鋼筋端頭形狀系數(shù)，端頭為螺帽，取0.6；ζa：錨固長度修正系數(shù)，取1.0；a：錨固鋼筋的外形系數(shù)，取0.14；fpy：預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強度設(shè)計值，取680 MPa；ft：混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值，取1.65 MPa；d：受拉預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑，取32 mm。

由此可計算得受拉鋼筋最小錨固長度為

滿足充分利用預(yù)應(yīng)力鋼筋強度的最小錨固長度要求。

6 結(jié)論及建議

(1)根據(jù)計算和驗算，臨時錨固系統(tǒng)在臨時支座抗壓承載能力，臨時錨固鋼筋抗拉承載能力等方面均滿足規(guī)范要求。

(2)對于梁體位于平曲線上的懸澆連續(xù)梁，從計算結(jié)果看出：曲線內(nèi)側(cè)臨時支座的壓力明顯高于曲線外側(cè)臨時支座，曲線外側(cè)臨時支座可能張拉的臨時錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋可能出現(xiàn)拉力。故在施工時應(yīng)特別重視曲線內(nèi)側(cè)臨時支座混凝土和曲線外側(cè)的臨時錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋的施工質(zhì)量，并對其受力、變形進(jìn)行監(jiān)控，確保施工過程安全。

(3)本文對掛籃不對稱拆除，混凝土澆筑超、欠方，施工機具人員不平衡等較極端不對稱的工況進(jìn)行了安全驗算，但施工過程中應(yīng)加強管理，確保兩側(cè)施工對稱進(jìn)行，首先確保0#塊及墩頂臨時錨固系統(tǒng)的施工質(zhì)量；其次應(yīng)嚴(yán)格控制掛籃的安裝、拆除、行走、錨固等工序，澆筑混凝土前應(yīng)全面檢查掛籃的位置與錨固情況并正確進(jìn)行預(yù)壓，確保掛籃的安全；最后應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)控施工過程中梁體的撓度變形，模板的漲模、縮模，混凝土澆筑的方量等數(shù)據(jù)。