淺析大跨連續(xù)梁合攏段臨時鎖定理論計算

1、淺析大跨連續(xù)梁合攏段臨時鎖定理論計算王家賀（中鐵九局集團第七工程有限公司 沈陽 110044）摘 要：大跨連續(xù)梁具有縱向不平衡彎矩大、梁體長、橫斷面大等特點，對于先中跨合攏后邊跨合攏施工的大跨連續(xù)梁，由于縱向不平衡彎矩大，為確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，非固定墩的臨時固結(jié)需要在中跨合攏段混凝土澆筑完成且強度達到一定要求后才能拆除，同時由于梁體長、橫斷面大，中跨合攏段混凝土澆筑后，梁體產(chǎn)生較大的溫度應力，中跨合攏段混凝土易產(chǎn)生裂縫，結(jié)合工程實踐，對大跨連續(xù)梁先中跨合攏后邊跨合攏施工的段臨時鎖定的理論分析計算和措施進行闡述。關鍵詞：大跨連續(xù)梁；溫度應力；臨時鎖定1 工程概況中鐵九局七公司在盤錦至營口客運專線承擔了

2、盤錦特大橋0-210#墩的施工任務，其中124127墩設計為8012880m現(xiàn)澆連續(xù)梁，梁全長290.9m，該梁采用轉(zhuǎn)體施工，單幅轉(zhuǎn)體梁段重120000KN，轉(zhuǎn)體后梁部處于懸臂狀態(tài)，單個T構(gòu)單側(cè)懸臂長63m，中跨合攏段和邊跨合攏段均長2m，為盡量縮短中跨合攏段的施工時間，減少對營業(yè)線行車安全的影響，該連續(xù)梁采用先中跨合攏后邊跨合攏的施工順序。2 合攏段臨時鎖定2.1 臨時鎖定的作用合攏段混凝土澆筑后, 因氣溫的變化會引起梁體的伸縮變形,同時梁體左右日照溫度不同還會引起梁的扭曲變形,需對合攏段進行臨時鎖定。對于未拆除臨時固結(jié)的梁體，合攏段臨時鎖定主要抵抗溫度應力,保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和合攏段不出現(xiàn)裂紋

3、。2.2 臨時鎖定的計算假設中跨合攏時，梁體溫度變形產(chǎn)生溫度應力，同時合攏口變形與墩頂變形釋放部分溫度應力。臨時鎖定剛性連接與臨時預應力筋預加力確保合攏段變形裂縫滿足規(guī)范要求，臨時鎖定剛性連接的承載力能夠抵消梁體溫度變形引起的壓力及臨時預應力筋預加力。邊跨合攏時，以合攏段長度不變,臨時鎖定剛性連接的承載力能夠抵消梁體溫度變形引起的梁部與模板體系產(chǎn)生的摩擦阻力。邊跨模板與混凝土的摩擦系數(shù)取0.15。計算時只考慮溫差影響；由于合攏段施工時各梁段混凝土所經(jīng)歷的時間較短，混凝土收縮、徐變產(chǎn)生的變形值相對較小。為簡化計算，把變高度變化的梁簡化為平均斷面的等截面梁處理。2.3 中跨合攏段臨時鎖定2.3.1

4、 受力分析由于中跨合攏時，臨時支座未拆除，梁體溫度變形產(chǎn)生溫度應力，同時合攏口變形與墩頂變形釋放部分梁體溫度應力。降溫時，梁體收縮，臨時鎖定剛性連接與臨時預應力筋共同作用保證梁體裂縫在規(guī)范允許范圍內(nèi)；升溫時，梁體伸長，臨時鎖定剛性連接的承載力能夠抵消梁體溫度變形引起的壓力及臨時預應力筋預加力。梁體中跨合攏時，結(jié)構(gòu)簡圖見圖.1。在溫度變化時，假設中跨懸臂結(jié)構(gòu)未釋放的變形為，未釋放的變形將產(chǎn)生溫度力，同時合攏口剛性連接將受力，合攏口變形為，墩頂受力，墩頂變形為.2所示。圖.1 中跨合攏的結(jié)構(gòu)簡圖圖.2 墩頂受力溫差，混凝土的線膨脹系數(shù)，中跨T構(gòu)懸臂梁段長度之和，則梁體溫度變形：。對中跨懸臂梁體、合

5、攏段及墩身進行受力分析：中跨懸臂梁段：，合攏段剛性連接： （不考慮中跨合攏段混凝土受壓），墩身:，變形協(xié)調(diào)關系：=+ +，力學平衡關系：其中:梁體混凝土的彈性模量， 中跨懸臂梁段混凝土的平均截面積， 剛性連接的彈性模量， 剛性連接的總截面積， 合攏段混凝土的彈性模量， 合攏段混凝土的截面積， 墩身混凝土的彈性模量， 墩身的截面慣性距， 墩底至梁底的距離， 中跨合攏口中心至中支點處梁底的距離，2.3.2 工程實例受力計算以盤營客專盤錦特大橋跨溝海線80+128+80m連續(xù)梁為例。（1)合攏段剛性連接設置中跨第三現(xiàn)澆段梁端端部截面（中跨合攏段的接觸面）腹板底和頂板各預埋8塊40cm高、21cm寬、

6、2cm厚的鋼板用于內(nèi)剛性連接，預埋鋼板外面與對應梁端混凝土截面一平，鋼板后加焊加勁鋼筋，在對應的預埋鋼板之間設一根縱向I32a，I32a與鋼板雙面焊接，焊縫厚度不小于8mm；同時在中跨第三現(xiàn)澆段梁端頂板、底板上各預埋4塊長100cm、寬80cm、厚2cm的鋼板用做外剛性連接，鋼板頂面與對于混凝土頂面一平，鋼板底設加勁鋼筋，對應的預埋鋼板之間設縱向雙I56c，每根I56c與鋼板之間雙面焊接，焊縫長度不小于90cm，焊縫厚度不小于8mm。 （2)已知條件采取措施使溫差=5，混凝土的線膨脹系數(shù)=1*10-5m/(·m)，梁體溫度變形：=6.3mm。中跨T構(gòu)懸臂梁段長度之和=126m，梁體C

7、50混凝土的彈性模量=3.45*104MPa，中跨懸臂梁段混凝土的平均截面積=23939860mm2，剛性連接的彈性模量=2.1*105MPa，剛性連接的總截面積=180000mm2，合攏段混凝土的彈性模量=3.45*104MPa，合攏段混凝土的截面積=15714458mm2，墩身C40混凝土的彈性模量=3.25*104MPa，墩身的截面慣性距=6759372090cm4，墩底至梁底的距離=7.2m，中跨合攏口中心至中支點處梁底的距離=6.8m，（3)理論計算將已知條件帶入分析公式，可算得：=2.257mm，=0.783mm，=3.260mm，=23673KN。a降溫計算降溫時，梁體收縮，剛性

8、連接受拉，合攏段溫度應力由剛性連接、梁體縱向鋼筋、臨時預應力筋抵抗?；炷恋脑试S裂縫寬度0.2mm，則剛性連接抵抗溫度應力為：=0.2×2.1×105÷2000×(15800×8+6700×8)÷1000=3780KN,梁體縱向鋼筋N916共376根，其抗拉力為：=0.2×2.1×105÷2000×3.14×16×16÷4×376÷1000=1587.6KN,則臨時預應力筋張拉束抵抗的拉力為:23673-3780-1587.6=9431

9、.1KN，張拉頂板2束T17、底板2束B10、4束B2共8束鋼束，則臨時張拉力為：9431.1÷140×(19×2+17×6)×1302÷1000=0.3696=36.96%，即臨時張拉束均張拉至控制應力的36.96%。臨時張拉束每束張拉至1200KN，則臨時張拉鋼束總拉力: =1200*8=9600KN。b. 升溫計算升溫計算主要考慮混凝土澆筑前合攏段剛性連接受壓是否能夠滿足承載力要求。升溫時，梁體伸長，合攏段剛性連接受壓，剛性連接除了抵抗溫度應力外，還需抵抗預應力筋的臨時張拉力。剛性連接焊接時的氣溫比最低溫度高2，則升溫溫度為3，

10、同理計算梁體溫度變形產(chǎn)生的力=8897.2KN，則合攏段剛性連接所受最大壓力= +=18479.2KN,4組(8根)外剛性連接焊縫能承受的最大壓力為: =900*8*160*8*2=18432kN，8根內(nèi)剛性連接焊縫能承受最大的壓力為：=6700*8*210/1000=11256KN,剛性連接能承受的最大壓力=+=29688KN=18479.2KN，滿足要求。剛性連接的變形:=0.98mm 2000*0.05=10mm（塑性材料的允許變性為5%），滿足要求。2.4 邊跨合攏段臨時鎖定2.4.1 受力分析邊跨合攏段施工前，解除邊墩支座臨時約束, 在溫度變化作用下,由于中墩臨時支撐尚未拆除，只有邊

11、跨現(xiàn)澆段模板對梁體有約束力,如果約束力小于梁體溫度應力, 梁體變化引起的微小滑動。只要保證合攏段剛性連接的承載力大于梁體與模板的約束力即可保證合攏段相對無變形。設木模板與混凝土之間的摩擦系數(shù)為,則合攏段剛性支撐所受軸力:N=G。其中,G為邊跨現(xiàn)澆段梁段的重力。升溫時，合攏段剛性連接的承載力能夠滿足承載力要求；降溫時，合攏段剛性連接能夠保證合攏段混凝土的裂縫滿足要求。2.3.2 工程實例受力計算以盤營客專盤錦特大橋跨溝海線80+128+80m連續(xù)梁為例。（1)合攏段剛構(gòu)設置在邊跨現(xiàn)澆段及邊跨第三現(xiàn)澆段梁端部截面頂板預埋2塊40cm高、21cm寬、2cm厚的鋼板，在腹板底預埋2塊28cm高、21c

12、m寬、2cm厚的鋼板，鋼板用于內(nèi)剛性連接，鋼板后加焊加勁鋼筋，在對應的頂板預埋鋼板之間設一根縱向I32a、腹板預埋鋼板之間設一根縱向I20a，鋼板外面與對應梁端混凝土截面一平；同時在邊跨現(xiàn)澆段和邊跨第三現(xiàn)澆段梁端頂板、底板上各預埋4塊長100cm、寬80cm、厚2cm的鋼板用做外剛性連接，鋼板底設加勁鋼筋，對應的預埋鋼板之間設縱向雙I56c，外剛性連接鋼板頂面與對于混凝土頂面一平。（2)已知條件木模板與混凝土之間的摩擦系數(shù)=0.15,邊跨現(xiàn)澆段梁段的重力G=876.32KN，外剛性連接在鋼板上焊縫長度L=90cm,每根I56c與預埋鋼板的焊縫均四周滿焊,焊縫厚度=8mm，每根I56c的橫截面積

13、為1800mm2，每根I32a的橫截面積為3200mm2，每根I20a的橫截面積為3550mm2。（3)理論計算a升溫計算將已知條件帶入分析公式，可算得：N=1241.45kN，4組（8根）外剛性連接所承受的最大力Fw=900×8×160×8×2÷1000=18432KN,4根內(nèi)剛性連接所能承受最大的壓力為Fn =(6700×2+3550×2)×210÷1000=4305KN,剛性連接所能承受的最大壓力為Fs= Fsw+Fsn=22737KN N=1241.45kN，滿足要求。b降溫計算合攏段溫度拉應力由

14、剛性連接、梁體縱向鋼筋和臨時張拉鋼束抵抗?；炷恋脑试S裂縫寬度0.2mm，則剛性連接能抵抗溫度應力為Fj，F(xiàn)j=0.2×2.1×105÷2000×(15800×8+6700×2+3550×2)÷1000=3084.9KNN=1241.45kN，滿足要求。故邊跨合攏段不需進行臨時預應力束張拉，但為保證邊跨合攏段施工時梁體的整體穩(wěn)定，張拉2束底板鋼束D1和2束頂板鋼束T19至600KN。3 合攏段臨時鎖定施工的注意事項對于大跨連續(xù)梁，中跨合攏段臨時鎖定要根據(jù)天氣情況控制在混凝土澆筑前幾天的某一低溫而不是最低溫度,邊跨合攏段臨時鎖定宜控制在混凝土澆筑前幾天的最低溫度。臨時鎖定施工時注意剛性連接的一端全部焊完后再焊接另一端，剛性連接的焊縫要飽滿。要