主墩固结计算
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高铁悬臂浇筑连续梁墩梁体内临时固结设计计算方法浅析摘要:连续梁悬臂法施工时,中墩墩梁临时固结是连续梁施工的关键工序和安全质量保障,而对于一线技术人员来说,墩梁临时固结设计计算往往没有明确的统一的标准,相关现行规范中也查不到具体的规定,狠是困扰。
本文通过工况分析,给出了相对明确的计算方法。
关键词:悬臂浇筑临时固结竖向荷载不平衡弯矩计算近年来,国内高速铁路建设势头强劲,迅猛发展,交通网络日益丰富复杂,公路、铁路、市政等在多处呈立体交叉。
立体跨越结构物时,悬臂浇筑连续梁往往是经常采用的结构形式。
因此,在桥隧比占比很高的高铁建设中,悬臂浇筑连续梁成了桥梁工程中重要组成部分。
连续梁悬臂法施工时,中墩墩梁临时固结是连续梁施工的关键工序和安全质量保障,而对于一线技术人员来说,墩梁临时固结设计计算往往没有明确的统一的标准可查;设计院给出的支座反力多为压应力,而临时固结图中却布置了大量三根一束的锚固钢筋,自相矛盾,且给0#块施工带来很大困难。
本文通过以中国铁路总公司发布的《无砟轨道预应力混凝土连续梁(悬臂浇筑施工)跨度:60+100+60m》(通桥(2015)2368A-V-1)为例进行工况分析,给出了相对明确的计算方法。
1.工程概况中国铁路总公司发布的《无砟轨道预应力混凝土连续梁(悬臂浇筑施工)跨度:60+100+60m》(通桥(2015)2368A-V-1)为时速350Km/h双线连续梁系列图纸,桥面宽度为12.6m,适用于桥面铺设CRTSⅠ型板式、Ⅰ型双块式、Ⅲ型板式无砟轨道。
梁全长221.5m,中支点截面中心线梁高7.835m,梁底下缘按二次抛物线变化,每个T构设13个悬浇节段,具体节段参数如下:2.按设计图纸说明计算2.1工况分析根据中国铁路总公司发布的《无砟轨道预应力混凝土连续梁(悬臂浇筑施工)》,图号:通桥(2015)2368A-V-1,不考虑一侧挂篮突然坠落的情况(施工时应加强挂篮锚固,杜绝该类事故发生),只考虑正常施工的情况,即以下两种工况。
2×100m曲线T型刚构墩梁固结处局部应力分析成先杰;戴超【摘要】以北京至霸州城际铁路工程中的某2×100m T构跨线桥作为工程背景,运用Midas/FEA有限元软件,对该桥墩梁固结处的局部应力进行分析,得到该桥0号块除个别位置出现集中应力外,其他均满足要求.通过计算结果对该桥的设计和施工提出合理的优化及改进措施.%Based on the design scheme of 2×100m T-Shapedprestressed concrete bridge on Beijing Bazhou intercity railway project,the local stress distribution of thepier-beam rigid joint was analyzed by using Midas/FEA finiteelement software.The result indicates that thestructural stress is reasonable except some individual location.In the end,the meliorated measure isproposed for future design and construction.【期刊名称】《交通科技》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】4页(P58-60,72)【关键词】预应力混凝凝土T构;墩梁固结;主应力;实体有限元【作者】成先杰;戴超【作者单位】中交武汉港湾工程设计研究院有限公司武汉 430040;中交武汉港湾工程设计研究院有限公司武汉 430040【正文语种】中文预应力混凝土T构桥梁因其受力简单,结构明确,施工成熟方便(目前主要采用悬臂挂篮施工)在我国铁路桥梁中大量的得到运用[1]。
T型钢构桥梁的全桥受力计算通常采用梁单元进行计算分析,但在墩梁固结处,作为T构桥梁的关键受力部位,预应力钢束分布比较密集,构造上一般设置有横隔板及进人孔,导致该处应力分布复杂,运用梁单元计算无法得到较准确的结果。
40+64+40m 连续梁 0#块临时支座与固结的验算临时支座采用C50砼,主墩共设有4个临时支座,单个支座面积为50cm ×140cm ,最大不平衡重取单边浇筑8#段为587.08KN ;外侧在墩柱施工时预埋Φ32精轧螺纹钢筋,每个支座6根,共24根每个墩。
1、临时支墩承压的验算为保证临时固结措施的绝对安全,计算时按极端最不利情况考虑,最大不平衡重取单边浇筑8#块重量为58.708t,合计587.08KN 。
主墩顶全梁重1388.4t,合计13884KN ,挂篮施工机具及人群重800KN则单侧临时支座分担(13884+800)÷2=7342KN根据临时支墩设计,一侧单个支墩承压面积为2c 4.15.04.12A m =⨯⨯=,按轴心受压构件考虑,则其截面抗压承载力按下式计算:()s sdcd A f A f ''+≤ϕλ90.0N d 0 在此不计钢筋的作用,则有:()kN A f A f s sdcd 28224104.14.2290.090.0N 3d 0=⨯⨯⨯=''+≤ϕλ 而临时支墩的压力为7342kN <28224kN ,满足要求。
2、临时固结验算按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004),普通Ⅱ级钢筋(HRB335)抗拉强度设计值为280MPa则单根Φ32锚筋抗拉力设计值为:KN A F 65.3331004.8108305.043=⨯⨯⨯==-σ2.1钢筋埋置长度计算如考虑充分利用钢筋的抗拉强度,则受拉钢筋需要的锚固(埋置)长度按下式计算: d f f l t ya ηα=钢筋设计强度2/280mm N f y =,墩身采用C35混凝土,其轴心抗拉强度设计值2/52.1mm N f c =,则钢筋需埋入墩身的长度为:m 427.114273252.128014.073.1==⨯⨯⨯==mm d f f l t ya ηα 实际锚筋埋入墩身长度为1.5米,满足要求。
悬臂法施工连续梁临时固结体系的计算探讨摘要:以连续梁悬灌施工现场实例,详细介绍临时固结体系的施工及检算方案,确保梁体结构的稳定和安全。
关键词:连续梁悬臂法施工墩梁临时固结体系;1 概述预应力混凝土连续梁桥由于桥型美观、跨度适用范围大、桥位现场条件要求低等优点,广泛应用于公路、市政道路桥梁工程中。
悬臂法施工是连续梁常见的一种施工方法,该方法在高桥墩、大跨度及跨河、跨路等情况的施工中显现出独特的优势。
对于采用挂篮施工的预应力混凝土连续梁,相关施工技术规范和设计文件均要求在悬臂浇筑前“应先将墩顶梁段与桥墩临时固定”。
设计文件明确悬臂段的最大不平衡弯矩和竖向反力。
同时,这个结构大多由施工单位自行设计施工。
查阅相关专业书籍,关于墩梁临时固结抗倾覆设计没有统一的计算方法。
以设计文件为依据(最大不平衡弯矩M和相应竖向反力N)所计算出来的临时支座反力大多为压应力。
但是在施工组织设计时,有的临时支座上还是布置了预应力钢绞线或者精扎螺纹钢筋。
这种设计布置与自己的计算结果不相符,不但无法说服自己,也无法解释别人的提问,这种计算方法理论说服性不强。
经过对各类跨度T构的研究以及业内同行的讨论,总结认为:以设计文件给定的M和N确定临时支座抗压强度;以挂篮连带悬臂节段混凝土状态坠落为最不利倾覆弯矩计算产生的拉应力,确定临时支座的锚固拉力;再以抗压混凝土和锚固钢筋一体化核算规范所要求的安全系数;以当地最大风荷载检算T构抗扭和抗平移能力。
这样的计算方法既满足了设计抗倾覆要求,又满足了悬浇的最大风险因素要求,同时也满足施工中最大不平衡荷载的要求。
锚固拉筋的设置有理有据,计算方法既合理又合情。
2 T构倾覆荷载的研究2.1 最大不平衡弯矩M和相应竖向反力N经过多个设计文件比较,设计给的最大不平衡弯矩M与最大悬臂端挂篮重量产生的弯矩相当,竖向反力N与T构自重相当。
按照设计给的最大不平衡弯矩M和相应竖向反力N计算结果,墩顶临时支座大多为压应力,极少有拉应力。
附件三:连续梁临时固结计算书一、墩梁临时固结的设置本桥墩梁铰接,为避免悬灌梁施工时前后梁段荷载不平衡产生倾斜,且不使永久支座过早受力,在悬灌梁施工过程中,应设置临时支座,并临时将桥墩与梁体固结。
临时固结施工步骤如下:墩身施工时在墩顶上设置强度等级为C40,横截面为0.9×2.7m的砼临时固结支墩(中间设两层5cm厚40号硫磺砂浆层)。
其余部分与梁体钢筋焊接,形成墩梁临时固结,以抵抗墩梁节点处不平衡弯矩作用。
顺桥向中心距2.7m。
图1-1 墩顶临时锚固构造示意图二、荷载计算纵向最大不平衡弯矩由悬臂灌注两端混凝土灌注不平衡重、成型后各节段由于施工误差产生的不平衡重、不对称设置的锯齿块的不平衡重等引起的。
表2-1给出了(48+80+48)m连续梁的节段长度、节段重量等主要计算参数。
图2-1给出了临时锚固受力简图。
图2-1 临时锚固受力简图临时支座处的精轧螺纹钢承担。
在结构最大双悬臂状态,劲性骨架锁定前,临时压重已经加载,为临时支座受力的最不利状态。
由于上部结构自重产生的临时支座竖向反力为(考虑了挂篮自重、压重自重):tR R 9.171525.592709.1215.1208.1.1234.1188.1324.1380.1450.1327.1368.1505.29621=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++++++++++== 在结构最大双悬臂状态,考虑一侧各节段混凝土自重超重5%,并考虑另外一侧挂篮与梁段混凝土掉落(考虑1.2的冲击系数),由此产生的不平衡弯矩为最不利受力状态。
其弯矩为:()mt M .1.101582.10.27309.4508%50.27309.45087.39774.35694.29884.28873.25258.21383.15182.11624.8290.593=⨯++⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++++++++++=临时支座中心距2.7m ,由于不平衡弯矩导致临时支座处的竖向力为:t d M R 3.37627.212.10158===' t R R 2.54783.37629.1715max 2max 1=+==t R R 4.20463.37629.1715min 2min 1-=-==三、临时锚固的检算连续梁在悬灌施工过程中由于在不同工况下,施工管理与控制差异、认为操作的不准确等因素,连续梁会产生一定的不平衡力矩,本段(48+80+48)m 悬灌连续梁不平衡力矩约为10158.1t ·m 。
(32+48+32m)连续梁临时固结计算书一、墩梁临时固结的设置为避免悬灌梁施工时前后梁段荷载不平衡产生倾斜,且不使永久支座过早受力,在悬灌梁施工过程中,应设置临时支座,并临时将桥墩与梁体固结。
临时支座和临时锚固设于主墩顶,临时固结计算按施工到最后梁段时可承受400kN的不平衡力计算。
临时支座设置在桥墩上,每个主墩设置4个,宽0.5m,长1.5m,厚度为梁体底到墩帽顶距离。
每个临时支座在墩顶与箱梁内埋入4根Ф32精轧螺纹钢,临时支座的材料采用C50混凝土和硫磺砂浆。
二、临时锚固的检算连续梁在悬灌施工过程中由于在不同工况下,施工管理与控制差异、认为操作的不准确等因素,连续梁会产生一定的不平衡力矩,本本方方案按(32+48+32)m悬灌连续梁施工到最后梁段时可承受400kN 的不平衡力计算:最大不平衡力矩:临时支座中心间距2.2m,不平衡荷载取400KN,距跨中24m,则不平衡力矩:400*(24-2.2/2)=9160kN*m临时支座承受支反力:不平衡力矩产生支反力:400kN+9160Kn*m/2.2m=4563kN1.锚固材料的选用(1)初步选用材料为JL785Ф32精轧螺纹钢及JLM-32锚具、垫片和联接器。
(2)Ф32精轧螺纹钢的材料属性:截面面积A=804.2mm2, 屈服点σ2.0不小于785 Mpa,抗拉强度bσ不小于980 Mpa,伸长率δ=7%,5弹性模量取2×106 Mpa。
锚下张拉控制应力为735 Mpa,单根力=804.2×735=591kN。
1、Ф32精轧螺纹钢数量计算M=n〃F〃Lmaxn=M/(F〃L)=9160/(591×2.2)=7.04根max实际设置8根。
n ——钢筋根数M——最大不平衡力矩maxF ——单根拉力L ——工作力臂2、Ф32精轧螺纹钢锚固长度按照规范要求,通常受拉构件钢筋最小锚固长度按45d埋设,即Ф32精轧螺纹钢在混凝土中锚固长度为45×3.2=144cm。
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,初步拟定按下图布置。
61265.87.52.2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 :拉压329KN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:1045/4×1.05×1.2=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 =-329×46/6=-2522KNR 压 =329+2522=2851KNb 、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,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=80×10=800KN 计算,如下图所示:拉压800KN800KN由此不平衡荷载产生的支座反力计算如下:R 拉 ×6+800×44=800×42R 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。
连续梁临时固结计算1、编制依据⑴《预应力混凝土用螺纹钢筋》(GB/T 20065-2006)⑵《铁路混凝土工程施工技术指南》(铁建设[2010]241号)⑶《铁路工程安全技术规程》(TB10401.1-2003)⑷《混凝土结构设计规范》⑸《新建铁路铁路特大桥》⑹《无砟轨道现浇预应力混凝土连续梁(双线)》(跨度:80.6+128+80.6)2、工程概况由(60+100+60)m施工图说明知,各中墩采取临时锚固措施进行墩梁固结,各中墩采取的临时锚固措施应能承受中支点处最大竖向支反力52033KN及相应最大不平衡弯矩65368KN.m。
在墩顶采用的四个临时支墩,支座内预埋25的精轧螺纹钢,钢筋深入梁体和墩顶,利用临时支座的支反力产生的弯矩抵抗梁体的纵向、横向不平衡弯矩。
临时固结支座采用C50混凝土浇筑,其轴心抗压强度为23.5MPa;固结筋采用PSB785型25精轧螺纹钢,其抗拉设计强度取ƒt=785MPa。
3、临时固结计算由于连续梁通过支座与墩柱进行铰接,悬臂施工时梁体承受不平衡弯矩及扭矩时,抗倾覆能力差。
因此,0号块施工时在墩顶设置临时固结支墩,每个临时支墩均采用25精轧螺纹钢在施工墩身时进行准确预埋。
3.1 锚固力计算按照《预应力混凝土用螺纹钢筋》,PSB785型25精轧螺纹钢,其抗拉设计强度取ƒt=785MPa,锚下控制应力σ=700Mpa。
单根25精轧螺纹钢抗拉力设计值为F=σA=700×103×π×0.0252/4=343.61KN考虑实际受力时的不均匀及其它不利因素,计算时取安全系数为1.3,单根25精轧螺纹钢抗拉力取值为F=343.61/1.3=264.32 KN。
墩顶25精轧螺纹钢合力点为墩中心,墩中心线到单侧临时支墩中心间距为2.05m,根据设计文件要求,临时支墩要满足设计不平衡弯矩65368KN·m。
设锚固反力为F,可列出如下弯矩平衡方程:F×2.05=65368,解出F=31886.8KN方法一:32精轧螺纹钢所需数量最少为:31886.8/264.3=121根,考虑精轧螺纹钢应力集中等不利因素影响,实际单边按31根布置,共计124根。
转体钢箱梁与混凝土主墩临时固结设计与施工作者:褚辉来源:《珠江水运》2019年第11期摘要:文章以武汉市雄楚大街改造工程主线高架桥跨越既有铁路施工为例,基于原设计方案,设计了优化后的总体施工方案,重点阐述了转体施工钢箱梁的墩梁临时固结的设计与施工,最终取得了良好的施工效果。
关键词:转体钢箱梁体内固结钢结构1.工程概况雄楚大街(楚平路~三环线)改造工程主线高架桥在K12+380处与南环铁路及武石城际铁路(预留)交叉。
新建高架桥下既有雄楚大道采用(16+50+16)m梁式桥上跨南环铁路。
由于本工程地处环境复杂,为桥上建桥,综合各方面因素,最终确定以顶推+转体+直拼的多方案结合方式进行施工。
高架桥梁设计为(28+68.5+63.5)m钢箱梁结构,主桥为等宽变高度连续钢箱梁结构体系。
主平面位于曲线上,曲线半径R=3500m。
桥梁主体结构为正交异型面板钢箱梁,钢箱梁标准段顶面宽度29.2m,底面宽度21.1m,等高段截面高度2.1m,变高段截面高度2.1~4.0m。
钢箱梁顶板设置双向1.5%横坡,底板为平坡。
钢箱梁顶、底板及腹厚均为20mm。
各支点处设置横梁,T2、XC05及XC06墩处横梁顶、底板及腹厚均为24mm,T1墩处横梁顶、底板及腹板厚均为36mm。
桥梁两侧设置双层防撞护栏。
转体段钢箱梁长度为120m,转体T2主墩为Y型墩,顶部宽度为5.8m×5.8m,底部宽度为4m×4m。
由于钢箱梁与主墩采用球型支座进行连接,因此钢箱梁与主墩的有效连接是保证墩、梁转体过程中同步性的重要因素,其设计方案、施工质量直接影响整个转体施工。
2.原设计方案钢箱梁与墩身原设计方案采用柔性固结的方式,即围绕墩身周围设置34根临时固定拉索;临时固定拉索采用平行钢丝吊索,吊索材质为低松弛预应力镀锌钢丝,抗拉标准强度1670MPa,松弛值1000h应力损失然而,该设计方案存在明显缺点,比如:墩梁同步性差、影响总体工期、拆除复杂、钢箱梁外观差、钢箱梁抗风能力差等等。
墩顶临时固结计算
1、概述
参见下图,临时固结采用截面尺寸为275c m×75cm矩形截面支柱,素混凝土结构(可在顶面配1-2层构造钢筋网片),每个墩布置4个,每个支柱跨中侧布三根一束Ф32II级钢筋46束。
2、临时支柱受力
由设计图可知,在中跨合拢前,中墩承受箱梁自重荷载5333.13t,挂篮及模板自重按160t计,临时荷载20t,则在中跨合拢前,中墩承受的总荷载为5333.13+160+20=5513.13t
考虑最不利情况:挂篮倾覆、混凝土脱落,产生力矩:(132.5+80)×53=11262.5t·m
Ф32II级钢筋单根抗拉强度为:340×8.04×10-4 =27.336t
锚固钢筋产生的平衡力矩:1.92×23×3×27.336+1.81×23×3×
27.336=14070t·m
满足要求。
假设支座不受力,则在不考虑倾覆时每个临时支柱受力为:5513.13÷4=1378.3t
3、临时支柱验算
根据施工需要临时支柱设计为C50(C55混凝土轴心抗压强度没查到,故按C50计算)素混凝土(配构造网片筋),截面2750mm×750mm=2062500㎜2。
C50素混凝土轴心抗压强度标准值为:
fcc=0.85fc=0.85×23.1=19.6MPa
其承载力为:Nu=1.0×2062500×19.6=40425000N=4042.5t﹥1378.3t,临时支柱受力满足要求。
箱梁中心线。