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1、连续梁悬臂施工临时固结设计思路及计算江光军1. 临时固结概述悬臂法施工时，主墩临时固结（临时支座）是上部构造施工安全和质量的关键工序，施工临时支座时，应确保其施工质量。连续梁在采用分段悬臂浇筑过程中，永久支座不能承受施工中产生的不平衡力矩，施工中需采取临时锚固措施，以提供竖向支撑、抵抗施工中产生的各种不平衡力矩，保证“T”构平衡。某桥设计文件提供了临时固结方案，采用“墩顶临时垫块”和“墩外钢管支撑加预应力”两套措施。并要求施工单位“自行补充构造细节”，作必要的计算，选择支撑钢管的根数、尺寸、规格及预应力数量。根据现行连续梁悬臂施工临时固结的习惯做法，一般只在墩顶或墩外采用一套固结措施，以提供竖
2、向支撑、抵抗施工中产生的不平衡力矩。本着这一思路，施工单位拟对本桥采用墩外钢管柱加锚固钢筋，取消预应力，取消墩顶临时垫块的施工方案。2. 临时支撑验算2.1计算条件设定某大桥设计文件未提供不对称荷载作用时的支座不平衡弯距数据，现对桥墩两侧悬臂施工时相对不平衡荷载设定为：移动挂篮时其位移差不超过一个节段;浇注混凝土时其重量差不超过1/4节段 。由于临时支撑与梁体的锚固连接，在连续梁悬臂施工过程中固定支座已不能受力，所以梁体混凝土自重及施工荷载全部由临时支撑承担。计算以手算为主，最后结果以电算复核。手算采用简支梁模式，电算按实际连接状态以刚性连接建模,支点为对称0号节段中轴线的两侧临时支撑，初步拟
3、定按下图布置。2.2不平衡弯距支座反力计算连续梁在双伸臂过程中所受的不平衡力矩，当条件相同时，距离越远力矩越大，所以取最后一个节段即第15节段计算。a、浇筑混凝土相差1/4个梁体节段假定浇筑混凝土时相差1/4梁段，当浇筑第15节梁段时，示意图如下 ：该段梁体长为4m，重量为1045KN，考虑混凝土超灌系数1.05，动载系数1.2，不平衡荷载为：1045/41.051.2=329KN，距一侧支撑距离为46m，不平衡荷载产生的支座反力计算如下：R拉 =-32946/6=-2522KN R压 =329+2522=2851KN b、移动挂篮时相差一个梁段 浇筑第15节梁体前，挂篮在第14节梁体上移动，
4、当一侧挂篮到位时，距临时支撑42m，另一侧挂篮如果未动，距临时支撑38m，挂篮重量按80T=8010=800KN计算，如下图所示： 由此不平衡荷载产生的支座反力计算如下：R拉 680044=80042R拉 =800(42-44)/6=-267KN显然，挂篮不对称移动产生的支点拉力要比1/4梁段混凝土产生的支点拉力小很多，所以只对1/4梁段混凝土产生的不平衡荷载进行验算。2.3按以上设定条件的强度验算a、每根临时支撑所受的力每根临时支撑受力由三部分组成：不平衡力距反力，箱梁自重，挂篮自重。不平衡力距反力：-2522KN，+2851KN.箱梁1/2T构自重经统计为25357KN,考虑超灌系数1.0
5、5及锯齿块等其它荷载，取1.1系数，总重：253571.1=27893KN.1端挂篮的自重：800KN.所以一侧临时支撑单根受力为：Nmax=(2851+27893+800)/2=15772KN Nmin=(-2522+27893+800)/2=130855KNb、临时支撑强度验算单根临时支撑最大受力Nmax=15772KN，最小受力Nmin=130855KN，始终处于受压状态，无需配置受拉钢筋或张拉预应力，但要对钢管混凝土支撑进行强度验算。支撑截面由80010mm钢管填充C50混凝土组成。钢管采用Q235，强度设计值f=215N/mm2, C50混凝土强度设计值fc=23.1N/mm2。假设
6、临时支撑为轴心受压杆件。钢管承压面积248cm2, 换算混凝土承压面积为248215/23.1=2308cm2，混凝土承压面积4778cm2,两项合计，总承压面积为：A=2308+4778=7086cm2则临时支撑的混凝土所受最大压应力为：1=mpafc=23.1Mpa，满足要求由以上计算可知，在梁体巨大自重力的作用下，按所设条件计算的临时支撑始终处于偏心受压状态，梁体没有倾覆危险。所以，还应采用其它极端条件进行复核验算。3.考虑施工特殊荷载验算3.1工况分析在施工中，悬臂浇筑如果没有做好挂篮锚固，会发生挂篮连带混凝土坠落事故，这是施工单位最担心的特殊事件，此时也不希望引发T构倒塌，避免带来更
7、大的损失。在这种工况下，重新验算最不利的倾覆弯矩是否会产生拉应力。3.2荷载及支座反力计算荷载主要是竖向荷载和不平衡弯矩，单侧竖向荷载为1/2T构自重减去末端一节混凝土自重，不平衡弯距由末段混凝土和挂篮产生，作用力为：10451.1+800=1950KN，作用距离为44m。如下图所示：由此不平衡荷载产生的支座反力计算如下：R拉 =-195044/6=-14300KNR压 =1950+14300=16250KN箱梁1/2T构自重前面已计算出为27893KN，减去末段重10451.1,其作用在单根支撑上的力为：(27893-10451.1)/2=13372KN所以一侧单根支撑受力为：Nmax=13
8、772+16250/2=21897KNNmin=13772-14300/2=6622KN通过以上计算可知，采用此种结构的临时支撑，在任何情况下都不会出现拉应力，无需设置预应力抗拉钢筋。但对支撑的抗压强度要求很高，且在钢管两端与承台和梁底接触处需配制与钢管等强度的抗压钢筋。3.3强度验算在2.3的验算中，采用Q23580010mm钢管支撑，混凝土已基本达到设计强度值，现在这种特殊荷载已不能满足强度要求，所以要对临时支撑进行加强，可采用加大钢管直径或增加管壁厚或增加钢管根数等措施。考虑到0号块现浇支架需要，本例采用增加钢管根数进行加强，由原来单侧2根增加到单侧3根。则单根支撑的混凝土所受压应力为：
9、=Mpafc=23.1Mpa，满足要求3.4临时支撑承压钢筋计算在钢管两端与梁底及承台接触处，需要配置与钢管等强度的抗压钢筋，以保证梁底与承台混凝土不被压坏。考虑采用HRB25螺纹钢，材料属性为：截面面积A490.9mm2,标准强度设计值为300N/mm2，单根力490.9300/1000147kN。临时支撑钢管截面积248cm2，能所承受的压力为248102215/1000=5332KN，每根钢管支撑需要配置HRB25螺纹钢筋根数为：5332147=36(根)3.5钢筋锚固长度计算钢筋的锚固长度按混凝土结构设计规范的规定计算，普通钢筋：La=a(fy/ft)d式中fy普通钢筋的抗拉强度设计值
10、，HRB钢筋为300 Mpa；ft混凝土轴心抗拉强度设计值，当混凝土强度等级高于C40时，按C40取值，为1.71Mpa；d钢筋直径；a钢筋的外形系数（光面钢筋a=0.16，带肋钢筋a=0.14）。La=a(fy/ft)d =0.14(300/1.71)25La =614mm所以HRB25螺纹钢筋锚固长度为0.61m，则每根钢筋最小长度为20.61=1.22m。为确保安全，钢筋锚固长度尽可能长一些，以不露出梁体底板为原则。0号块底板厚0.81.0m，所以锚固钢筋锚固长度取0.8m，则每根锚固钢筋总长度为20.8=1.6m。钢筋平面位置沿钢管边缘环形布置。临时支撑调整后按下图布置。3.6. Mi
11、das civil建模复核验算根据以上设定的特殊荷载及临时支撑的布置，采用Midas civil建模，连接的边界条件按刚结点设置，计算单位为KN（力）、m(长度)，结构自重按1.1系数加载。建模反力图、临时支撑应力图及结论如下：临时固结建模及反力图钢管应力图钢管最大压应力158Mpa, 最小压应力30Mpa, Q235钢强度设计值f=215MPa, 满足要求。钢管混凝土应力图钢管内混凝土最大压应力为27Mpa, C50混凝土强度设计值fc=23.1MPa，验算不满足要求。但考虑临时工程提高系数1.2,且设定验算条件为极端状态，几乎不可能发生，所以结构是安全的，可不作调整。或改用与梁体同标号混凝土C55。8
