摘要：本文主要介绍现浇预应力连续箱梁悬臂法施工中，临时固结措施采用钢管混凝土柱临时支墩施工时，临时设施如何施工设计，对选用的结构如何进行分析检算，进而判断该结构是否满足施工要求。

0前言

    随着铁路、公路、市政道路的迅速发展，在工程建设中，跨线连续梁悬臂法施工的现浇预应力混凝土连续箱梁被越来越广泛的使用，主墩临时固结措施的稳定性和安全性就显得尤为重要，其中连续梁主墩在15m以下的主要采用临时支墩作为临时固结措施。本文主要以跨廊涿高速公路48+80+48m连续梁钢管混凝土临时支墩施固结措施工为例，浅析连续梁临时支墩施工设计。

1工程概况

    新建铁路京石客运专线跨廊涿高速公路48+80+48m连续梁主墩高度均为9.5m，连续梁两侧同步浇筑块体共计10块（不考虑合龙段），采用三角挂蓝进行施工。

2临时支墩结构设计

    根据48+80+48m连续梁设计参考图提供的主墩中支点处不平衡弯矩为40556kN·m，及相应竖向支反力为33916kN，进行临时固结设计。

    图1临时支墩墩固结措施平面图

    图2临时支墩固结措施立面和截面图

    临时固结设计为8根钢管混凝土支墩，为了减少了地基处理环节，钢管混凝土临时支墩设在一级和二级承台上，分布于墩身两侧，大小里程两侧各4根，钢管混凝土支墩采用外经0.720cm、壁厚0.8cm的钢管，材质为Q235B，在钢管柱的直径确定后，从钢管柱的间距的简化中心距离越大稳定性越好为出发点，将临时支墩钢管柱设计布置为纵向间距8.3m（两侧临时支墩模型简化中心距离），横向间距5.8cm，最大高度13.7m。内部C50钢筋混凝土，钢筋规格为HRB335Φ20，根数为16根，上部与梁体进行连接，临时支墩钢管柱与承台预埋钢板焊接，横向理论上不会产生不平衡弯矩，但是根据构造要求设置缀杆, 横杆使用20a工字钢、斜杆使用14B号槽钢连结，并与同侧4根临时支墩组成格构柱，缀杆满足构造要求。由于顺桥向产生不平衡弯矩，钢管混凝土支墩顺桥向与墩身固结，满足钢管混凝土支敦横向剪力要求即可，顶面缀杆交叉连接，满足平面失稳的构造要求。钢管混凝土顶部与梁体结合部位灌注高度不大于25cm的C50硫磺砂浆，硫磺砂浆内预埋电炉丝，便于后期进行体系转化时的拆除工作。

3临时支墩设计检算

C50混凝土轴心抗压强度：

Q235钢筋轴心抗压强度：

Q235钢筋允许弯曲正应力：

钢筋的弹性模量：

C50混凝土的弹性模量：

（1）钢管混凝土抗压承载力检算

    钢管混凝土的截面受压承载力计算比较繁琐，其抗压承载力远大于同等配筋率的钢筋混凝土柱，所以这里只需在不考虑钢管的约束时按同等配筋率的钢筋混凝土柱验算,安全系数≥1即可；临时支墩作为受压构件，简化为两端铰接的手欧亚杆件。

轴心受压构件正截面承载力计算公式：

（当配筋率大于3%时）

钢筋截面面积计算：

混凝土截面面积计算：

则根据公式 ，

解得

则，所以满足要求。

（2）钢管桩的稳定性检算

钢管的截面惯性矩计算：

回转半径计算：

杆件长细比计算：

（根据模型简化为铰接，则=1），所以不能采用欧拉公式，查表得：稳定因数为，

所以满足要求。

图3铰接压杆计算模型

（3）抗倾覆检算

    钢管混凝土支墩承载力的轴心力计算:

    由于钢管混凝土临时支墩是受压构件，所以不能出现拉力，即：，则一侧支反力

    ，均大于零未出现拉力，这也，就是说明临时支墩布置满足“48+80+48m连续梁设计参考图提供的主墩中支点处不平衡弯矩为40556，及相应竖向支反力为33916”的要求，重心应一直在临时支墩简化中心连线之间，所以不会产生倾覆现象。可是施工中一直存在很多不确定因素，这里我们考虑最不利的情况发生，即0#块施工完毕后，之后的左右两侧块体均没有没有对称施工，然后求解块体的重心位置，如果仍在两侧临时支墩简化中心，就不会发生倾覆。下面以左侧1号块施工完毕，右侧未施工为例进行检算。

表1节段参数表

重心计算：

重力计算：

重心偏移计算：

根据力矩平衡公式有：

求解（x为重心偏移距），所以1#块不对称浇筑不会发生倾覆现象。

同理，求解2#块、3#块……10#号块不对称砼浇筑时的重心偏移距，求解得最大重心偏移距发生在5#块不对称砼浇筑时，所以不会发生倾覆现象。

(4)高强度硫磺砂浆强度检算

参照C50混凝土抗压强度

,则有

，可知硫磺砂浆的强度也满足要求。

4、施工效果

    施工时，我们在临时支墩上预埋有应力传感器，对临时支墩的应力变化进行随时监测，保证临时支墩不产生拉应力和极限压应力，一有异常及时分析原因，并进行加固。通过对临时支墩上的应力监控，发现并没有出现拉应力，压应力在1.5～11.7MPa之间，并没有达到极限值，这也证明我们所设计的连续梁临时固结措施是切实可行的，为该桥的顺利合龙提供了有力的技术保证。

5、结束语

    京石客运专线跨廊涿高速公路48+80+48m连续梁采用钢管混凝土柱作为临时固结措施与支架临时固结措施的优点是，避免了采用支架发施工时对地面进行地基处理，而且支架法很容易因地基处理不好产生不均匀沉降，影响梁体的线形控制。

    临时支墩固结与墩顶临时固结相比有两大优点，一是构件与梁体之间的作用力完全为压杆结构，不会对梁体造成损害，二是体系转化快，在边跨合龙段混凝土浇筑完毕，第一批钢绞线张拉完成后，进行体系转化时可以快速拆除，不会影响第二批钢绞线的张拉以及中跨合拢段的施工。

    本文可为今后类似工程施工提供计算参考，也为进一步对悬臂梁临时固结施工技术研究提供经验数据。

参考文献

    [1]沈蒲生《混凝土结构设计原理》高等教育出版社 2002-1

 [2]孙训芳《材料力学》. 普通高等教育出版社2002-8

第一作者简介：刘鹏（1981-），男，毕业于中国地质大学（北京），土木工程工程专业，工程师，

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。下载本文