連續(xù)梁掛籃施工懸臂T構(gòu)固結(jié)設(shè)計(jì)方案

1、大連市甘南路立交橋及延伸工程跨越鐵路段(38+60+60+38 m 鋼筋混凝土連續(xù)梁 T 構(gòu)抗傾覆 墩梁臨時(shí)固結(jié)施工設(shè)計(jì)方案中鐵九局集團(tuán)有限公司:劉東躍一、工程概況甘南路立交橋及延伸工程,起點(diǎn)位于東聯(lián)路橋下華東路與甘南路交 叉處,上跨華北路、哈大鐵路、哈大客運(yùn)專線,經(jīng)南關(guān)嶺鎮(zhèn)上跨南關(guān)嶺 轉(zhuǎn)盤,上跨規(guī)劃嶺西路后落地,在駱駝山進(jìn)入隧道,在茶葉溝土羊高速 北側(cè)出隧道,終點(diǎn)與土革路相交,通過兩條定向匝道與土羊高速拉樹房 收費(fèi)站相連接。其中跨越既有哈大鐵路及建設(shè)中的哈大客運(yùn)專線為(38+60+60+ 38=196m 四跨懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁。本聯(lián)連續(xù)梁起點(diǎn)為 主 16號(hào)橋墩(里程樁號(hào)為 K0+

2、555 ,終點(diǎn)為主 20號(hào)橋墩(里程樁號(hào)為 K0+751 。連續(xù)梁為雙向六車道加寬段,橋梁左右雙幅箱梁,橋面全寬 37.686m 。半幅橋?qū)?18.838m, 懸澆施工寬度 18.338m 。箱梁截面采用單箱 3室直腹形式, 梁高變化按底部二次拋物線縮短, 中支點(diǎn)梁高 3.74m ,跨中及邊支點(diǎn)處梁高 1.8m ,邊跨端部 9m 段為等量 高。 跨中腹板厚度 0.6m , 支點(diǎn)位置腹板厚度 0.8m , 腹板厚度按直線過渡。 頂板厚度 0.3m ,底板厚度由 0.80m 0.30m 按二次拋物線變化。主 16#主 19#墩采用三根柱蓋梁構(gòu)造。 墩柱順橋向尺寸為 3.5m , 橫 橋向尺寸為邊墩

3、 2.5m 、中墩 2m ;蓋梁寬度 3.7m 、高度跨中附近 2.9m 、 墩柱頂加高至 3.3m 。主 20#處主線墩采用圓形截面墩身,墩身直徑為 2.0m ,順橋向尺寸 曲線加寬至 3.0m 形成墩帽?；A(chǔ)采用 2.0m 、 2.5m 鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。主 16#主 19#處橋墩為承臺(tái)接 2.0m 群樁,主 20處墩為 2.5m 單樁。連續(xù)梁均采用 GTPZ (NS 型耐寒性盆式橡膠支座。主 17、 18、 19#墩為連續(xù)梁的懸臂澆筑主墩。墩頂 O 號(hào)塊梁段支架 澆筑長(zhǎng)度 9.5m ,其余懸臂澆筑,每個(gè)單臂懸澆 7個(gè)節(jié)段箱梁。各懸臂澆 筑梁段幾何物理指標(biāo)如下表:箱梁節(jié)段幾何物理指

4、標(biāo)表 由于墩梁是鉸接支座,為抵抗懸臂澆筑施工中的不平衡傾覆彎矩, 需要對(duì)懸澆箱梁進(jìn)行臨時(shí)剛性固結(jié)。二、 箱梁懸臂澆筑臨時(shí)固結(jié)荷載本橋箱梁最大懸臂長(zhǎng)度 29m 。施工單位造成 T 構(gòu)傾覆的最不利因素 是掛籃和最大懸臂節(jié)段墜落。 T 構(gòu)臨時(shí)固結(jié)按此最不利荷載設(shè)計(jì)。視永 久支座不受力,按此最不利因素計(jì)算得出各中墩臨時(shí)固結(jié)應(yīng)能承受中支 點(diǎn)處 最大不平衡彎矩 M =79200KN -m 和相應(yīng)豎向反力 N =40680KN 。 其中掛籃自重參照公路工程施工技術(shù)規(guī)范“掛籃質(zhì)量與梁段混凝土的質(zhì) 量比值宜控制在 0.30.5之間”的規(guī)定,按最大節(jié)段 50%重計(jì)入傾覆彎 矩。按此不平衡荷載設(shè)計(jì) T 構(gòu)臨時(shí)固結(jié),

5、能夠滿足施工單位的最大風(fēng)險(xiǎn)因素,同時(shí)也滿足施工中最大不平衡荷載 20噸的要求。三、懸臂 T 構(gòu)臨時(shí)固結(jié)結(jié)構(gòu)根據(jù)本工程墩梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),主 16#主 19#墩采用三根柱蓋梁構(gòu) 造,墩柱截面較小,墩身不具備完全承擔(dān) T 構(gòu)傾覆抗彎能力?？紤]墩身 抗彎安全,綜合墩梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn),施工固結(jié)方案采用體內(nèi)與體外(相對(duì)墩 身而言相結(jié)合的臨時(shí)固結(jié)結(jié)構(gòu)形式。體內(nèi)固結(jié)結(jié)構(gòu):在蓋梁上對(duì)應(yīng)箱梁腹板位置設(shè)置 Q235鋼管 600、 壁厚 10mm 的 C40鋼管混凝土支撐墩。 每個(gè) O #塊合計(jì)布置 8根支撐墩。 體內(nèi)支撐墩布置位置如圖 1所示。 體外固結(jié)結(jié)構(gòu)采用鋼管支撐柱。 根據(jù)墩梁結(jié)構(gòu)相對(duì)尺寸位置, 支撐柱 支撐柱下端

6、置于承臺(tái)上,上端置于箱梁腹板處, 每個(gè) O #塊合計(jì)布置 4根 支撐柱。支撐柱布置結(jié)構(gòu)如圖 2所示。體外臨時(shí)固結(jié)支撐柱按支撐錨 固能力設(shè)置,采用直徑 500、壁厚 10mm 的 Q235鋼管支撐柱。四、懸臂 T 構(gòu)臨時(shí)固結(jié)結(jié)構(gòu)承載能力驗(yàn)算1、支撐墩和支撐柱的最大傾覆荷載根據(jù)懸臂 T 構(gòu)體內(nèi)固結(jié)圖 1和體外固結(jié)支撐布置圖圖 2所示尺寸, 繪制出體內(nèi)鋼管支撐墩和體外鋼管支撐柱結(jié)構(gòu)受力分析示意圖圖 3-1和 圖 3-2。 體內(nèi)支撐墩:8根 Q235鋼管 600、 壁厚 10mm 的 C40鋼管混凝土 支撐墩, C40混凝土彈性模量 E =3.25×104Mpa , 橫截面積 A =2826

7、cm 2, 含鋼截面積 A S =188cm2, 管支撐高度 h=76cm。 鋼管混凝土墩含鋼率 =0.07。 C40鋼管混凝土彈性模量 Es h =3.82×104Mpa 。 體外支撐柱:4根直徑 500、壁厚 10mm 的 Q235鋼管支撐柱,橫 截面積 A =155cm 2,最大墩高 H=2080cm,扣除防撞墩以外自由支撐長(zhǎng) 度 h=2000cm。 Q235鋼管彈性模量 E =2.1×105Mpa 。假設(shè)體外鋼管支撐力為 R A 和 R B 、 體內(nèi)鋼管混凝土支撐墩支撐力為R1和 R2,并以向上方向?yàn)槭軌褐瘟?。根?jù)體內(nèi)固結(jié)支撐墩和體外固 結(jié)支撐柱結(jié)構(gòu)布置及受力簡(jiǎn)圖

8、圖 3-1和圖 3-2所示,解析體內(nèi)支撐墩 和體外鋼管支撐力得到計(jì)算方程式為:可求得:B A R R M R R 55. 35. 155. 35. 121+=+å R = N i 由結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)、并簡(jiǎn)化后得到： 0.029R1 = RA 0.029R2 = RB 根據(jù)懸臂 T 構(gòu)最大傾覆荷載豎向反力 N40680KN 和最大傾覆彎矩 M79200KNm，求解數(shù)學(xué)方程式得到： 體內(nèi)鋼管混凝土支撐墩支撐力： í 體外 AB 鋼管支撐柱支撐力： í ìR1 = -4978KN ； KN îR2 = +44512 ìRA = -144KN K

9、N îRB = +1291 ； 上述計(jì)算結(jié)果說明： 當(dāng)發(fā)生最大傾覆荷載工況時(shí)， 支撐柱 RB 和支撐 墩 R2 為受壓力，支撐柱 RA 和支撐墩 R1 為受拉力。其中最大承壓力為 R2 44512KN， 最大承拉力為 R14978KN。 考慮墩身抗彎曲傾覆能力薄弱， R1 和 R2 支墩只按承壓設(shè)計(jì)，體外鋼管支撐柱考慮傾覆錨固能力，上下 設(shè)置高強(qiáng)精軋螺紋鋼錨固栓。 2、驗(yàn)算支撐強(qiáng)度 、體內(nèi)鋼管混凝土支墩 8 根 Q235 鋼管 600、壁厚 10mm 的 C40 鋼管混凝土支撐墩，混凝 土抗壓允許值 fc=19.5MPa， 每根橫截面積 A2826cm2,鋼管橫截面積 As 188c

10、m2，含鋼量 0.07，支撐高度 h=76cm。長(zhǎng)細(xì)比 5，折減系 數(shù) 1。提高系數(shù) K11.51。 得 N （fs ASK1fc Ac） 12269KN， 大于最大荷載 R1411128KN。 體內(nèi)鋼管混凝土支撐墩滿足要求。 最大承拉力 R14978KN。不予考慮，在體外支撐柱上增加錨固力。 、體外鋼管支撐柱 體外臨時(shí)支撐柱，采用直徑 500mm、壁厚 10mmQ235 鋼管支撐柱。 鋼管橫截面積 A157cm2，慣性矩 I46220cm4，回轉(zhuǎn)半徑 r=17.3cm， 最大墩高 H=2080cm，扣除防撞墩以外支撐長(zhǎng)度 h=2000cm，在蓋梁下邊 緣與墩身增加一個(gè)橫向剛性約束，最大自由長(zhǎng)

11、度 h=1400cm。長(zhǎng)細(xì)比 81，折減系數(shù) 0.68。 體外 AB 鋼管支撐柱支撐力： í ìRA = -144KN KN îRB = +1291 ； AB 鋼管支撐柱每根最大承壓荷載 P646kN。 直徑 500mm、壁厚 10mmQ235 鋼管允許承壓力P f s As 2196kN，大于大承壓荷載 P646kN，滿足要求。 3、驗(yàn)算體外支撐柱上下端錨固能力 AB 鋼管支撐柱抗錨能力 每根計(jì)算最大拉力，加上分擔(dān)墩頂支撐墩的拉力 FRA2R1× 1.53.55/2=1124kN。 直徑 500mm、壁厚 10mmQ235 鋼管及其上下端（上 6、下

12、4） 32mm 精軋螺紋抗拉力均大于 F1124kN。滿足要求，檢算略。 4、體外支撐柱抗傾覆精軋螺紋錨固長(zhǎng)度計(jì)算 每根最大分擔(dān)錨固力 F281KN。 帶螺帽錨固， 錨固長(zhǎng)度不少于 50cm。 支撐柱鋼管上下端法蘭盤采用 20mm 厚 Q235 鋼板、 10mm 厚加勁肋， 焊縫高度不小于 15mm。 五、注意事項(xiàng) 1、本設(shè)計(jì)沒考慮永久支座參與工作，忽略其受力荷載。 2、 本方案考慮了掛籃墜落的最大荷載， 其他一些砸碎荷載均應(yīng)免去， 大大簡(jiǎn)化了計(jì)算程序。 3、對(duì)于采用體外固結(jié)的墩頂處理方式，建議采用磚砌砂漿胎膜，以 增加 T 構(gòu)滑移的阻力，提高箱梁的穩(wěn)定性。 4、永久支座在出廠時(shí)上下坐板間安裝

13、了臨時(shí)連接拉板，在現(xiàn)場(chǎng)安裝 前必須保持完好。若發(fā)現(xiàn)損壞應(yīng)加固后再安裝。這個(gè)臨時(shí)鎖定拉板需在 全部 T 構(gòu)合攏后再拆除，不得提前拆除。 5、本方案能夠滿足單端不對(duì)稱懸澆的最大節(jié)段重量。為控制 T 構(gòu)均 勻沉降和施工安全，不平衡荷載不應(yīng)超過 20 噸（一罐車 8 立方混凝土） 。 6、體外鋼管支撐柱的接長(zhǎng)要求順直、上下同心、搭接或者拼接板厚 度焊縫高度均要滿足鋼管截面強(qiáng)度要求；上下端法蘭盤焊接要保證焊縫 厚度和質(zhì)量。 7、體外鋼管支撐柱上下精軋螺紋錨栓，要安裝牢固、位置準(zhǔn)確、錨 固有效。 8、本方案按照最高墩身設(shè)計(jì)計(jì)算的。在實(shí)際施工中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員 要逐一研究每個(gè) O梁段墩身的具體標(biāo)高、高度，按實(shí)際進(jìn)行 T 構(gòu)支撐 尺寸交底。 9、 為保護(hù) T 構(gòu)體外固結(jié)支撐柱的安全， 建議將支撐柱進(jìn)行