连续梁临时固结抗倾覆结构设计计算
摘要：临时固结抗倾覆结构设计方案是连续梁施工的核心，为了确保施工安全和施工质量，本文就连续梁临时固结抗倾覆结构设计计算问题进行了详细的阐述。

关键词：悬浇连续梁；临时固结抗倾覆机构设计；计算
一、工程背景
1、预应力混凝土连续梁由于桥型美观、跨度适用范围大、桥位现场条件要求低等优点，已广泛应用于我国铁路、公路及城市高架桥梁工程中。

悬臂法施工是连续来那个常见的一种施工方法，该法在高桥墩、大跨度及跨河、跨路等情况的施工中显示出独特的优势。

2、在连续梁悬臂施工中，墩顶箱梁理论上宜完全对称浇筑，并且不会产生极端不平衡条件，但在实际施工中可能会出现不平衡荷载及一些极端情况的发生，为了克服施工中可能出现的不平衡荷载的影响，确保梁体结构的稳定、完全，需要对墩、梁之间实施临时固结。

而大多临时固结设计中要么过于保守，造成不必要的浪费，要么设计不合理，给结构造成了安全隐患；所以，针对实际工程情况，提出较为合理的临时锚固方案，可以确保工程的质量同时避免材料的浪费。

3、在墩顶上设置墩梁临时固结。

临时固结方案采用钢筋混凝土支座，根据倾覆计算结果，在最大倾覆荷载下，临时支座均为受压状态，无需锚固。

二、临时固结体系检算
1、强度计算
(1)锚筋抗拉强度值计算。

按照《混凝土结构设计规范》,普通Ⅱ级钢筋(ＨＲＢ335)抗拉强度设计值为300ＭＰａ,单根Υ32锚筋抗拉力设计值为Ｆ=σＡ=300×103×8.04×10-4=241.2ｋＮ,一束锚筋抗拉力设计值为:Ｆ=3×241.2=723.6ｋＮ;考虑实际受力时的不均匀及其他不利因素,计算时取安全系数为2,一束Υ32锚筋抗拉力取值为Ｆ=723.62=361.8ｋＮ。

(2)锚筋抗拉力矩计算。

梁体倾覆时支点取在临时支座中心线处,则受力锚筋抗拉力臂为3.5ｍ(临时支座中心线至锚筋的最大距离)。

则锚筋抗拉力矩计算为: Ｍ=(361.8×3.5×15)×2=37989ｋＮ·ｍ。

(3)钢筋预埋深度计算。

钢筋抗拉强度设计值为ｆｙ=300Ｎ/ｍｍ2,承台混凝土用Ｃ35,轴心抗拉强度设计值ｆｃ=1.57Ｎ/ｍｍ2,即:
ｌ=αｆｙｄｆｔ=1.1×0.14×300×321.57=941.66ｍｍ。

现场实际埋深为1.4ｍ和1ｍ,均满足要求。

(4)粘结力计算。

预埋Υ32钢筋与混凝土的粘结力计算(不考虑混凝土对钢筋端部的支撑力),[ｐ]=15×π×32×10-3×31.2×1×1.5×1.04×103×2=11761.8ｋＮ>(361.8×15)×2=10854ｋＮ,满足要求。

2、稳定计算
（1)分段浇筑混凝土时的稳定计算。

混凝土浇筑时不对称荷载偏差考虑50ｔ混凝土(即为两罐车混凝土重),另其他施工荷载(人员、机具等)考虑50ｋＮ,荷载系数按照动荷载取1.4。

则总偏心力为Ｆ=(50×10+50)×1.4=770ｋＮ。

梁体倾覆时支点取在临时支座中心线处,距墩中心1.45ｍ。

最大值在10号段浇筑时,稳定计算:倾覆力矩:Ｍ10=27566ｋＮ·ｍ。

抗倾覆力矩:Ｍ′10=79774.623ｋＮ·ｍ。

安全系数:λ=Ｍ′10Ｍ10=79774.62327566=2.89。

（2)挂篮不平衡移动时的稳定计算。

挂篮总重量暂取为55ｔ,挂篮操作时其他附加荷载取50ｋＮ。

动荷载系数取1.4。

施工时挂篮不平衡移动(单侧移动),距离最长为3.5ｍ(以最远一段,即第10节段长度为例)时产生的倾覆力矩计算如下:最大倾覆力:Ｆｍａｘ=(55×10+50)×1.4=840ｋＮ。

最大倾覆力矩:Ｍ10=30072ｋＮ·ｍ。

而第10节段最大抗倾覆力矩:Ｍ′10=79774.623ｋＮ·ｍ。

所以,最大挂篮不平衡移动产生的倾覆力矩小于最大抗倾覆力矩,其稳定性满足要求。

考虑最不利情况,即第10节段同时产生不对称荷载和挂篮不平衡移动,此时倾覆力矩为:Ｍ=27566+30072=57638ｋＮ·ｍ<79774.623ｋＮ·ｍ,完全能满足要求。

3、补充说明
按照计算,采用Υ32钢筋锚筋及Ｃ50钢筋混凝土的临时支座,结构产生的最大抗倾覆力矩为82688.14Ｎ·ｍ。

倾覆力矩最大力臂为38.55ｍ,取动荷载系数为1.4,安全系数取2.0,则施工时施加于箱梁结构不平衡力(结构各段混凝土超方、施工时产生的最大不平衡力、挂篮不平衡移动等)不能超过以下数值:
ＦＸ=82688.1438.55×1.4×2=766.1ｋＮ,即为76.61ｔ。

综上计算此临时固结体系是安全可靠的。

三、抗倾覆性检算
1、单端挂篮脱落弯矩计算
为保证梁体悬浇过程的安全性，在施工设计时考虑1-20#节段施工时单端挂篮脱落而增加的不平衡弯矩M1的影响，根据本桥挂篮设计图单端挂篮总重量为650kN。

表1各节段悬浇挂篮脱落不平衡弯矩M1计算表
2、自稳弯矩计算
在每一节段后，梁体自重会产生最大不平衡弯矩，计算临时支座结合梁体自重抵抗最大不平衡弯矩M2，图1为梁体自重产生弯矩示意图。

当NB=0时，且梁体为一平衡的临界状态时，M2值最大。

图1梁体自重所受弯矩示意图
表2各节段悬浇施工中弯矩M2计算表
3、钢绞线抵抗最大不平衡弯矩计算
在悬臂浇筑过程中，预设钢绞线平衡梁体产生弯矩，图2为钢绞线抵抗弯矩计算简图。

如图所示，当NB=0时，且梁体为一平衡的临界状态时，普
通螺纹钢筋所抵抗的最大不平衡弯矩M3值最大。

将梁体视为一轻质杆件，不考虑梁体自重进行计算。

图2钢绞线抵抗弯矩M3计算简图
根据静力平衡得：NA+NB=FA+FB
由NB=0得NA=FA+FB=45541.98kN根据中支点静力距平衡得：
M3+FA×1.85+NB×1.85+NB×1.85=FB×1.85+NA×1.85
由NB=0，FA=FB
由式得：M3=NA×1.85=84252.663kN·m综上可知，各节段悬浇施工中
安全系数K=（M2+M3）/（M设计+M1）
四、拆除临时固结的一种计算方法
跨度分布(对称结构,取半跨)如图3a所示,主梁为等截面箱梁,截面尺寸如图3b所示,单元及节点划分情况参见图3c,混凝土弹性模量Ec=3.3×104MPa。

情况1:边跨合龙过程的模拟计算,这包括结构承受合龙段自重、张拉合龙束、拆除2#墩临时固结等程序。

为简化计算并不影响问题的说明,自重作为均布荷载(q=184kN/m),预应力筋为直线配筋、横截面积为0.00532m2、有效应力为1086MPa、力筋重心距梁顶面20cm。

结构受力示意如图2。

在计算这一过程时,通常分两步进行,第一步计算2#墩临时固结,结构在合龙段自重和合龙力筋作用下的内力和变形,第二步计算放松2#墩的临时固结变为实际支座结构下的内力和变形,以上两步计算结果累积得到边跨合龙结构内力和变形的变化量。

本文方法在计算这一过程时,把合龙段自重和合龙力筋作为外力直接作用在2#墩为实际支座的图4所示的结构体系上,得出边跨合龙这一过程中结构内力和变形的变化量,分析计算中省去了考虑2#墩的支承变化过程,使计算得到简化。

表1中列出了分别利用常规方法和本文方法计算所得的主梁挠度值。

图3算例结构示意图。