铁路桥梁墩台施工方法的探讨分析
qbqg31605
qbqg31605 Lv.8
2015年07月17日 22:32:00
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一、工程概况:   郑开城际铁路郑州特大桥(DK0+922.75~DK028+232.15),长度约27309.4m。其中的(40+64+40)m预应力混凝土连续梁位于DK017+072.085~DK017+217.485处480#~483#桥墩上,横跨人文路。该桥是一座直线桥,结构形式为变高度连续箱梁,截面形式为单箱单室截面,梁高2.9~5.3m,箱梁顶板全宽12.2m、底板宽6.5m。设计要求采用挂篮悬浇施工,各中墩采用临时支撑措施。悬臂施工时,理论要求对称浇筑。该连续梁立面见下图(单位:mm)。

一、工程概况:

  郑开城际铁路郑州特大桥(DK0+922.75~DK028+232.15),长度约27309.4m。其中的(40+64+40)m预应力混凝土连续梁位于DK017+072.085~DK017+217.485处480#~483#桥墩上,横跨人文路。该桥是一座直线桥,结构形式为变高度连续箱梁,截面形式为单箱单室截面,梁高2.9~5.3m,箱梁顶板全宽12.2m、底板宽6.5m。设计要求采用挂篮悬浇施工,各中墩采用临时支撑措施。悬臂施工时,理论要求对称浇筑。该连续梁立面见下图(单位:mm)。


  二、临时支座设计

  该桥的481、482号墩处均设置临时固结支座。本文仅以481号墩处挂篮悬浇施工为例,采用墩顶固结。为确保悬浇施工过程中结构的稳定性,根据施工经验,在桥墩的顶面(即0#块梁底处)永久支座两侧设置4个2m(长)×0.6m(宽)的临时支座,该支座采用C50混凝土块。每个临时支座内竖向布置12根直径Φ32,型号PSB830的精轧螺纹钢筋,并贯穿0#段,0#段施工完毕后张拉,形成墩梁临时固结以抵抗水平荷载及部分不平衡弯矩产生的拉力。具体墩顶临时支座平面布置详见下图(单位:cm)。

  临时支座与梁体接触面处铺以塑料薄膜隔离,便于拆除。临时支座顶面标高保持一致,并与永久支座平齐,避免拆除临时支座时,下落冲击使梁体受震动。在临时支座与永久支座垫石间隔一层石棉布,防止硫磺砂浆熔化时烧坏永久支座垫石。


  三、临时固结的强度验算

  1.梁段基本信息及计算弯矩值

  左梁段基本信息及计算弯矩值见表1:

  表1


  右梁段基本信息及计算弯矩值见表2:

  表2


  2.最不利工况分析。

  由于悬臂施工梁段左右梁块的对称位置的几何尺寸完全相同,梁段体积稍有不同,A0号块右边的梁段体积稍大于左边的梁段体积,即G右>G左。根据图纸设计要求,梁体自重取26.0KN/m3,悬浇挂篮及模板等施工荷载总重按P=500KN计。

  根据分析,悬浇施工过程中的最不利工况有两种。第一种工况:A8~B8左右两边挂篮完全对称施工浇筑完成;第二种工况:A8~B8左右两边挂篮完全对称施工浇筑完成,此时A8处挂篮(连同新浇筑混凝土)脱落。其结构计算简图如下(单位:mm):


  第一种工况计算:

  对零号块中心点进行受力分析,根据受力平衡和力矩平衡可得:

  (1)ΣFy=0

   P+ -F1-F2++P =0

  即:500+11098.1-F1-F2+11194.3+500=0

  得:F1+F2=23292.4KN

  (2)ΣM0=0

   P·L8+-1.15F1 +1.15F2-–P·L8′=0

  即:500×29.25+149723.6-1.15F1+1.15F2-152536.15-500×29.25=0

  得:F2-F1=2445.7KN

  对(1)、(2)联立求解,得:F1=10423.35KN,F2=12869.05KN。因此,两临时支座处均受压。

  根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》, C50混凝土的中心受压容许应力[σc]= 13.4 N/mm2。

  左侧临时支座处混凝土中心受压应力:

σ1=F1/A=10423.35×103/(2×600×2000) =4.34N/mm2<[σc]

  右侧临时支座处混凝土中心受压应力:

σ2=F2/A′=12869.05×103/(2×600×2000) =5.36N/mm2<[σc]

  第二种工况计算:

  对零号块中心点进行受力分析,根据受力平衡和力矩平衡可得:

  (1)ΣFy=0

  -F1-F2++P=0

  即:10164.7-F1-F2+11194.30+500=0

  得:F1+F2=21859KN

  (2)ΣM0=0

  -1.15F1+1.15F2--P·L8′=0

  即:122421.65-1.15F1+1.15F2-152536.15-500×29.25=0

  得:F2-F1=38903.91KN

  对(1)、(2)联立求解,得:F1=-8522.45KN(拉),F2=30381.46KN(压)。因此,两临时支座处一边受拉一边受压,即图中左侧临时支座钢筋受拉,右侧临时支座受压。

  根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》,Φ32精轧螺纹钢的计算强度fp=0.9*830 N/mm2=747 N/mm2。

  Φ32螺纹钢单根截面面积为804.2 mm2,每侧临时支座的钢筋面积为2×12×804.2 mm2=19300.8 mm2


左侧临时支座处钢筋拉应力:

σ1=F1/A=8522.45×103/19300.8=441.56N/mm2 <fp=747 N/mm2

  右侧临时支座处混凝土中心受压应力:

σ2=F2/A′=30381.46×103/(2×600×2000)=12.66N/mm2<[σc] = 13.4 N/mm2

  3.稳定系数

  不平衡弯矩:M=F1×2×1.15=8522.45×2×1.15=19601.64KN·m

  抗倾覆弯矩:M抗= fp ×2×1.15=747×10-3×19300.8×2×1.15=33160.70 KN·m

  稳定系数:K= M抗/ M =33160.70/19601.64=1.69>1.5

  4.精扎螺纹钢筋锚固深度L的计算

  该桥墩混凝土强度等级为C35,根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》,修正后螺纹钢筋与混凝土之间的粘结力容许值为:[c]=1.5×1.04=1.56 N/mm2。按1.5倍安全系数考虑。

  [c]×∏d×L≥1.5×F1max/24

  即:1.56×3.14×32×L≥1.5×8522.45×103/24

  得:L≥3398mm

  为保证安全,取精扎螺纹钢筋在桥墩内的锚固深度为3.5m,可满足要求。

  四、结束语

  通过本文的探讨,总结出墩梁临时固结的抗倾覆设计中应注意以下几点:1、一般不考虑永久支座参与工作。但实际中,永久支座不可能不受力,其受力有利于减轻临时支座的压力。2、最大倾覆弯矩是挂篮悬臂到最远节段时(连同新浇筑的混凝土)坠落,此时临时支座会有拉应力产生。3、对于曲线桥,还应考虑扭矩的影响。

一路留芳一路歌
2015年07月20日 08:16:09
2楼
学习了,谢谢楼主分享
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