40+60+40连续梁临时固结计算

40+60+40m现浇箱梁临时固结计算书一、工程简述40+60+40m，箱梁断面为单箱五室斜腹板设置，箱梁顶板宽33m（含防撞墙外包部分），底板宽24～25.334m，两翼悬臂各长3.5m。桥面设置2.0%的向外侧双向横坡，顶底板平行设置。箱梁根部断面梁高3.8m，跨中和边跨现浇梁段梁高1.8m，其间梁底下缘以1.8次抛物线变化。图1箱梁典型截面示意箱梁主墩墩顶处各设横隔梁1道，厚度为3.8m。两边墩墩顶处各设厚横隔梁一道。箱梁纵向划分为墩顶0号梁段、6个分节段浇筑梁段、边跨支架现浇段、边跨合龙段、中跨合龙段。墩顶0号梁段长12m，分节段浇筑梁段数及梁段长度从梁根部至跨中布置分别为：2×3.5m、4×4.0m。边跨现浇段长9.0m，边跨合龙段、中跨合龙段长均为2m。悬挑梁段最大节段控制重量为3148.4kN，最大悬挑长度为29m。为避免悬灌梁施工时前后梁段荷载不平衡产生倾斜失稳破坏，且不使永久支座偏压破坏，在悬灌梁施工过程中0号块设置临时支撑，临时将支撑与梁体、承台固结。二、计算依据《杭州萧山机场公路改建工程两阶段施工图设计》（浙江省交通规划设计研究院，2013.8）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01-2004）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）三、临时固结设置本桥40+60+40m变截面连续箱梁，跨越规划的利民东路，施工方案拟采用挂蓝悬臂现浇施工。根据设计文件和相关规范要求，施工时应设置临时固结措施将墩梁固结，以承受悬臂施工中不对称荷载作用。设计文件要求：无论在浇筑阶段、挂篮移动或拆除阶段，均需保持对称平衡施工，容许不对称重量纵桥向不得大于一个梁段底板的重量，横桥向不得大于一个梁段底板重量的20%。临时固结是悬臂施工的重要环节，设计文件基本要求如下：①临时固结采用墩身外支架与预应力结合的固结体系，支架除满足受力的需要强度、刚度外，还要保证在受力作用下的稳定，支架可以考虑和墩柱进行适当的连接，以保证整体的稳定性。②计算临时固结时应考虑±2.5%的已浇筑梁段的涨（缩）模系数，半个节段的不平衡荷载，挂篮前移差一个节段的不平衡荷载，10年一遇的风速及合龙过程中产生的不平衡力等各种工况及其组合。墩梁临时固结措施通常有体内固结（通过设置临时支座，并在临时支座内布设精轧螺纹钢）和体外固结（设置临时支撑体系）两种方式。本桥临时固结采用体外固结，采用了在墩身两侧布设临时钢管立柱的固结体系，同时辅以体外精轧螺纹钢固结。该桥临时固结示意图如附图所示，1个主墩共布置10根直径Φ1500mm，壁厚δ15mm钢管，Q235B。同时每个钢管内部均匀布置4根Φ32精轧螺纹钢，1个主墩共布置40根Φ32精轧螺纹钢，作为辅助。如图2所示。图2钢管临时固结布置图四、不平衡荷载计算1、箱梁重量等数据箱梁重量等数据见下表1。表1各节段箱梁重量及节段中心至墩顶中心距离数据表节段编号M0M1M2M3M4节段长度（m）123.53.54.04.0节段重量（KN）17802.93148.42954.83152.62998.0节段中心至墩顶中心距离（m）09.5131721节段编号M5M6节段长度（m）4.04.0节段重量（KN）2811.62720.1节段中心至墩顶中心距离（m）25292、悬浇挂蓝重量Q1根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）规定，悬浇挂蓝应在梁节段重量的0.3~0.5倍之间，最大不应超过0.7倍。本桥悬浇施工选型轻型挂蓝，以0.35倍最大梁节段重量计算，挂蓝重量Q1=0.35×3148.4=1101.94kN，计算按Q1=1250kN考虑。3、箱梁单边总重量Q单边各节段箱梁重量Q2Q2=M0/2+∑Mi=26686.95kN计入挂蓝后箱梁单边总重量QQ=Q1+Q2=26686.95+1250=27936.95kN。4、不平衡荷载计算设计文件规定：计算临时固结时，纵桥向应考虑±2.5%的已浇筑梁段的涨（缩）模系数，半个节段的不平衡荷载，挂篮前移差一个节段的不平衡荷载，10年一遇的风速产生的不平衡升举力。横桥向不得大于一个梁段底板重量的20%。以结构悬浇最大悬臂状态为控制工况，半个节段的不平衡荷载施工过程中，以9号梁段为研究对象，两侧不平衡荷载最大不应超过1350kN。横桥向一个梁段底板重量的20%，横桥向两侧不平衡荷载最大不应超过165KN。计算临时固结时考虑1～5号梁段±2.5%的已浇筑梁段的涨（缩）模系数。5、施工阶段风荷载计算由于最大悬臂状态延续时间较短，且必要时施工时间可适当调整，作为施工阶段的荷载，风载采用10年一遇。不平衡风载情况按一侧为设计风速的100%，一侧为设计风速的50%考虑。垂直升举力计算参照《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01-2004）第4.4.6条。杭州地区：V10=22.2m/s（10年一遇10m高10分钟最大风速）设计桥梁底面处风速高度变化修正系数，由《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/TD60-01-2004）表3.2.5得15m高处（平均值）K1A=1.07。由表4.2.1查得静阵风系数Gv=1.323。由4.3.2条可知，Ch=1.3Vg=1.07X1.323X22.2=31.4m/sW=1/2ρVg2Ch=0.5X1.25X31.42X1.3=801（N/m2）因为不平衡的升举力产生的梁体纵桥向弯矩为：Mw=8925KN.m五、墩梁临时固结验算连续梁在悬灌施工过程中，由于施工管理与控制的差异、人为操作的不准确等因素，在不同工况下，连续梁会产生一定的不平衡力矩。按最不利工况，本桥不平衡力矩按最大双悬臂状态下，悬臂端作用1350kN集中力计算，悬浇过程中，对称的T两侧每个梁段考虑±2.5%的已浇筑梁段的涨（缩）模系数，计入5%梁段重量差值产生的不平衡弯矩。鉴于结构最大双悬臂状态，计算按照1350KN集中力考虑，该值已经大于挂篮工作重量，故挂篮前移差一个节段的不平衡荷载不另做分析计算。1、作用荷载计算主墩处不平衡弯矩M按最大悬臂状态施工阶段计算，即M6#块阶段浇筑完成后，在单侧一梁端作用1350kN不平衡荷载计。悬臂长度为29m，计算主墩不平衡弯矩大小为：Mz1=1350×29=39150kN·m考虑±2.5%的已浇筑梁段的涨（缩）模系数，各梁段不平衡弯矩值累计为：Mz2=25078KN·m主墩位置处支撑反力，取最大双悬臂阶段下，此时累计支撑反力大小为：N=2Q=2×27936.95=55874kN横桥向不平衡施工荷载，按照最大偏载位置考虑：Mh=165X10X2=3300KN.m由上述分析计算得，各方向弯矩、轴力累计和值为：N=55874KNMz=52721KN.mMh=3300KN.m2、临时固结体系受力计算A.纵桥向本桥临时钢管支柱固结受力图示如右图所示；图中Ra、Rb为主墩两侧固结体系所需提供反力大小，其中反力由两部分组成，分别为钢管柱提供反力Rg1（Rg2）及精轧螺纹钢提供反力R1（R2）。根据受力平衡可得：Ra=(NL-M)/2LRb=(NL+M)/2L其中M为不平衡力矩；N为支反力；L为临时固结体系距墩中心距离。该桥中L为4.5m。求得：Ra=34876kN；Rb=53383kN；则每侧5根钢管及精轧螺纹钢所需提供反力大小为Rmax：Rmax=Rb/5=10677kN。B.横桥向偏载影响，在Mh=3300KN.m作用下，最外侧单根钢管轴力增加值N=145KN。单个钢管累计轴向压力最大值为10822KN（标准值）。3、临时固结体系受力验算钢管以承受压力为主，为刚性支撑体系。预应力钢束——精轧螺纹钢为柔性受拉约束。单侧钢管的受压支撑，外加对向另外一侧预应力筋的牵拉作用，共同限制主梁绕墩柱发生扭转。钢管与钢束受力平衡是通过构件的变形协调来完成的。当梁体发生扭转时，一侧钢束因受拉有引伸变长趋势，另外一侧钢管因弹性受压有变短趋势，同时该侧的钢束应力度有降低趋势。故偏安全计，单侧累计最大轴向压力仅考虑由钢管立柱承担。⑴强度验算Φ1500mm钢管壁厚δ15mm，钢管截面面积：Ag=π(D2-d2)/4=0.785(1.52-1.472)=0.06994m2；最大钢管轴压力设计值Ng=14069kN（考虑1.3组合系数），所以钢管应力σg：σg=Ng/Ag=(14069×103)/(0.06994×106)=201.2MPa＜[σg]=215MPa备注：支撑钢管选用Q235钢焊接，管壁厚δ=15mm，力学指标f=215MPa。其他未提性能指标应满足相应规范要求。⑵稳定验算回转半径i：i=(√D2+d2)/4=(√1.52+1.472)/4=0.525长细比λ计算：钢管长度11m，两端以铰接考虑，即自由长度L0=11m，则有λ=L0/i=11/0.525=20.95；查得稳定系数：ψg=0.967；σg=Ng/ψgAg=(14069×103)/(0.967×0.06994×106)=208MPa＜[σg]=215MPa；由上述计算可知，在不考虑精轧螺纹钢竖直向的牵拉作用，钢管支撑是安全的。六、承台顶面砼抗压强度验算承台混凝土设计强度为C30，其抗压容许应力[σ]=13.8MPa，根据前面所求得的钢管轴压力设计值N=14069KN，所以要求的受压面积A=N/[σ]=14069/13.8=1019492mm2，采用正方形垫板，则正方形垫板的边长a=√1019492=1009mm。为避免混凝土局部碎裂出现脆性破坏，构件压应力一般设计值均按照抗压强度设计值的0.6倍左右控制，此时正方形垫板的边长为1303mm。承台上的预埋垫板面积应不小于钢管管口尺寸，钢板厚度为20mm，平面尺寸初定为1600X1600mm，立柱底部设置加劲肋确保应力均匀传递。同样在箱梁底板处（上支撑段）也应预埋同样钢板。七、承台牛腿验算牛腿构造尺寸详见下图。其中牛腿宽度b=4900mm。15015010020018015050承台牛腿图3牛腿构造图根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5.2.9条,抗剪截面构造要求：γ0Vd≤0.51X10-3,cukfbh0γ0Vd=1.1X1.3X10833=15475KN0.51X10-3,cukfbh0＝0.51*0.001*30*4900*2800＝38325kN经复查，牛腿尺寸满足规范构造限制要求。----------------------------------------------------------------------------------根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5.2.9条，判断牛腿是否需要斜截面抗剪承载力计算配筋。0.50X10-3ftdbh0=0.50X0.001X1.39X4900X2800=9535.4KNγ0Vd＞0.50X10-3ftdbh0，需要斜截面抗剪承载力计算配筋。----------------------------------------------------------------------------------根据《混凝土结构设计规范》公式10.8.1，牛腿裂缝控制构造要求验算：Fvk=11020KN根据《混凝土结构设计规范》公式10.8.2，牛腿受拉钢筋截面积计算：00.85vssdFaAfh³，其中Fv=14069KN（未考虑结构重要性系数），由此计算As=38002mm2根据《混凝土结构设计规范》第10.8.3条，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第9.1.2条，按构造配筋最小面积为As=30650mm2牛腿配筋：10015060301015图4牛腿配筋示意图A.受力主筋顶层水平受拉钢筋HRB335钢筋，钢筋直径32mm，间距＠=10cm。钢筋水平段伸入承台内的长度不少于150cm。斜截面抗剪弯起钢筋直径为32mm，间距＠=20cm。与顶层水平钢筋焊接形成骨架。图5典型钢筋大