XX特大桥墩梁临时固结设计方案

改建铁路南平至龙岩线扩能改造工程

NLZQ-8标段

附件一 XX特大桥墩梁临时固结

设计方案与检算书

中铁一局南龙铁路NLZQ-8标项目经理部

2015年6月

改建铁路南平至龙岩线扩能改造工程NLZQ-8标 XX特大桥墩梁临时固结设计方案与检算书

附件一 XX特大桥墩梁临时固结设计方案与检算书

目录

一、工程概况.................................................... - 1 - 二、临时固结设置................................................ - 1 - 三、临时固结的设计及检算........................................ - 1 -

3.1荷载计算................................................. - 1 -

3.1.1 竖向荷载计算...................................... - 2 - 3.1.2 不平衡弯矩计算.................................... - 2 - 3.2设计计算................................................. - 3 - 3.3临时固结墩抗压强度检算................................... - 5 - 3.4临时固结墩抗倾覆检算：................................... - 5 - 3.5墩身螺纹钢锚固长度计算................................... - 6 - 3.6 梁体钢精锚固长度计算 .................................... - 6 - 四、临时固结解除................................................ - 8 -

4.1硫磺砂浆层设置位置....................................... - 8 - 4.2硫磺砂浆配比............................................. - 8 -

4.2.1原材料 ............................................. - 8 - 4.2.2 硫磺砂浆配合比..................................... - 9 - 4.2.3 硫磺砂浆的熬制方法................................. - 9 - 4.3硫磺砂浆的解除.......................................... - 10 -

4.3.1 电阻丝埋设........................................ - 10 - 4.3.2 硫磺砂浆临时支座同步熔化的措施.................... - 11 - 4.4硫磺砂浆施工中的防毒措施 ............................ - 11 -

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XX特大桥(40+72+40)预应力混凝土连续梁

墩梁临时固结设计方案与检算书

一、工程概况

XX特大桥采用（40+72+40）m连续梁跨越雁石溪，盖连续梁采用悬臂法施工，共10个块段（9#为边跨合拢段、10#为边跨现浇段），梁体主墩为2#和3#墩，2#、3#主墩墩帽尺寸为3.6*9.5m，两个主墩顶单个支承垫石尺寸均为1.8*2.5m，两支承垫石间净距为2.3m。 二、临时固结设置

本桥2#、3#主墩与梁体设计为铰接，为避免悬臂现浇梁施工前后梁段荷载不平衡产生倾斜，且在悬臂浇筑过程中，永久支座视为不受力，应设置临时支座，将临时固结设于主墩墩顶顺桥向垫石两侧，并临时将桥墩与梁体固结，临时固结结构承受悬浇荷载和不平衡倾覆弯矩。

临时固结主要承受：悬臂现浇时梁体两端不平衡重；施工荷载不平衡重，并考虑风荷载、一侧挂篮倾覆及由此引起的一端正在浇筑的混凝土全部坠落所造成的不平衡弯矩，并由此不平衡弯矩及梁自重引起的最大竖向支反力。 三、临时固结的设计及检算

3.1荷载计算

设计图纸给出各中墩采取临时锚固措施，临时锚固措施应能承受中支点处最大不平衡弯矩7485KN.m及相应竖向支反力34256KN。

为更加安全起见，按照施工中的极端不利因素对临时锚固措施进行检算，考虑施工中最不利倾覆工况是悬浇最后一节段（8#节段）刚

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好浇筑完成的同时，混凝土连同挂篮发生倾覆。这种工况的倾覆弯矩更安全于设计提供值。

3.1.1竖向荷载计算

临时支墩所承受的竖向力为混凝土自重，考虑人群机械及冲击荷载，并取恒载系数为1.2,活载系数为1.4,则:

⑴ 梁体自重: 最大双悬臂状态下，混凝土重量为2785.2t，自重为27294.2KN；

⑵ 三角挂篮及模板重量为75t,两套自重为1470KN； ⑶ 机械荷载:2.5*1.2*4*13.6=163.2KN ⑷ 人群荷载:2.5*1.4*4*13.6=190.4KN ⑸ 冲击荷载:2*1.4*4*13.6=152.3KN 则竖向荷载为:

(27294.2+1372)×1.2+163.2+190.4+152.3=34905.34KN 3.1.2不平衡弯矩计算

不平衡弯矩计算时应考虑挂篮坠落的最大荷载，即考虑一侧各节段混凝土自重超重5%，以及一侧挂篮与梁段混凝土掉落，由此产生的不平衡弯矩为最不利受力状态。

XX特大桥（40+72+40）连续梁阶段荷载统计表

长度 体积 重量 悬臂长悬臂弯矩(m) (m³) （KN） 度(m) (KN.m) 12 3 3 278.6 52.4 49.8 7098.728 1335.152 1268.904 6 9 12 21296.184 12016.368 15226.848 梁段 0# 1# 2# - 2 -

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梁段 3# 4# 5# 6# 7# 8# 挂篮 自重 长度 (m) 3.5 3.5 4 4 4 4 体积 (m³) 54.8 50.5 53.2 47.9 44.7 43.0 重量 （KN） 1396.304 1286.74 1355.536 1220.492 1138.956 1095.64 735 悬臂长度(m) 15.5 19 23 27 31 35 35 悬臂弯矩(KN.m) 21642.712 24448.06 31177.328 32953.284 35307.636 38347.4 25725 在结构最大悬臂状态，考虑一侧各节段混凝土自重超重5%，并一侧挂篮与梁段混凝土掉落，由此产生的不平衡弯矩为最不利受力状态，其弯矩为：

M弯=（21296.2 KN +12016.4 KN +15226.8 KN +21642.7 KN +24448.1KN +31177.3 KN +32953.3KN +35307.6KN +38347.4KN）*5%+（38347.4 KN+25725 KN +163.2KN*35m+190.4KN*35m）*1.2=103358.8KNM

3.2设计计算

墩顶临时支座结构示意图、临时支座的受力结构分析如下图所示：

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临时MN支座NMR1R2T构R1R2RARBN根据平衡条件可得：……………①

LRMLR倾ABNLM倾RA2L由公式①可求得：…………②

NL＋M倾RB2L临时固结墩受力简图 （单位cm）由公式②计算出A、B两临时支座处的反力，即混凝土的最大压应力，以确定混凝土标号；计算出竖向主筋（墩梁锚固钢筋）的最大压力和最大拉力，按最大值（一般拉应力偏大）配置墩梁锚固钢筋。计算时，按钢筋混凝土设计规范和桥梁施工技术规范选取材料安全系数和抗倾覆安全系数。

本计算中L=1.575m，N=34905.34 kN，M=103358.8kNm，可求得

NLM倾R15359.6kNA2L RNL＋M倾50264.9kNB2L注：计算结果中的力若为负号，表示与图中所假设的力的方向相反。即正号为受压的支撑力，负号为支座受拉力。即最大压力为50264.9kN,最大拉力为15359.6kN。

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3.3临时固结墩抗压强度检算

临时固结墩采用C50混凝土，设计宽度：0.775m;设计长度为：1.5m.

最大竖向压力为50264.9KN，C50

50264.920.7751.521.6MPa<23.1MPa, 在不考虑钢筋的

情况下即可满足要求。

3.4临时固结墩抗倾覆检算：

考虑采用PSB785Ф32精轧螺纹钢，材料属性为：截面面积A＝804.2mm2,容许抗拉强度735MPa，弹性模量取2×105Mpa，单根力＝804.2×735＝591kN。

故需设置螺纹钢为：15359.6 kN /591kN =26根。

本桥临时支座采用C50混凝土、且每个临时支座上设置,42根锚筋就可以满足抗压、抗倾覆要求。

布置形式及抗倾覆安全系数：

主墩单侧两个临时支座共：42根*2=84根。 抗倾覆安全系数：84根/52根=1.62.

本连续梁墩梁临时固结采用墩顶四周设置内加Ф32精轧螺纹钢的混凝土支墩形式，布置形式如下图所示

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XX特大桥2#、3#主墩墩梁固结钢筋布置图 N1’钢筋未参与受力分析计算。 3.5墩身螺纹钢锚固长度计算

Lab=a×fpy÷ft×d

=0.14×735Mpa÷2.5MPa×32mm=1317mm La=ξa×Lab=1.1×1317mm=1.5m.

a: 钢筋外形系数，光面钢筋取0.16，带肋钢筋取0.14； fpy:钢筋的抗拉强度设计值

ft：墩身混凝土的轴心抗压强度（标准值） d:锚固钢筋的直径 La：受拉钢筋的锚固长度 ξa：锚固长度修正系数，取1.1 3.6 梁体钢精锚固长度计算

Lab=a×fpy÷ft×d

=0.14×735Mpa÷2.5MPa×32mm=1062mm

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La=ξa×Lab=1.1×1062mm=1.2m.

a: 钢筋外形系数，光面钢筋取0.16，带肋钢筋取0.14； fpy:钢筋的抗拉强度设计值

ft：墩身混凝土的轴心抗压强度（标准值） d:锚固钢筋的直径 La：受拉钢筋的锚固长度 ξa：锚固长度修正系数，取1.1

支座与支撑垫石高度为65cm,支座与支撑垫石间砂浆厚3cm,

则临时锚固Ф32螺纹钢长度为：1.5m+1.2m+0.65m+0.03m=3.38m。

XX特大桥2#、3#主墩锚固钢筋布置图

在临时支墩的顶面布设直径12mm普通钢筋网片做为构造筋防裂，间距10cm，保护层厚度为5cm;连续箱梁体与与临时支墩相接部位布设两层纵横Ф12@100的钢筋网，保护层厚度为5cm，两层钢筋网间距5cm.

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临时支座待永久支座安装后浇筑。为使施工中永久支座不受力，临时支座的顶面标高要比永久支座高5-10mm，施工时以绝对标高进行控制。

四、临时固结解除

4.1硫磺砂浆层设置位置

同一T构墩顶两侧的临时固结需同步进行解除,以减少对梁部应力的影响。

本工程采用硫磺砂浆中间埋设电阻丝的方式设置临时固结,采用通电熔解硫磺砂浆解除临时固结。

硫磺砂浆采用夹心的形式，设置在混凝土支墩中间，高度15cm.,在临时支墩的底面、顶面及靠垫石侧各设一层油毛毡隔离层。

硫磺砂浆层设置图（单位：mm）

265150050 Ф12@100钢筋网C50混凝土硫磺砂浆C50混凝土4.2硫磺砂浆配比

硫磺砂浆是指将硫磺加热到一定温度形成液态并充分脱水后加入适当比例的水泥和粒径1.25mm以下的细骨料，形成的一种新型热塑性材料。

4.2.1原材料

硫磺是硫磺砂浆的胶粘剂和熔化剂,选用工业粉状硫磺或块状硫

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265680150 改建铁路南平至龙岩线扩能改造工程NLZQ-8标 XX特大桥墩梁临时固结设计方案与检算书

磺，要求纯度高、杂质少、水份少、含量应不少于98%、水分小于1%。

水泥自拌合站取出后在使用前必须烘干。细骨料自拌合站取出后要进行过筛清先，使含泥量不大于1%， 1.25mm筛孔筛余量不大于5%,使用前需烘干脱水。

4.2.2 硫磺砂浆配合比

配合比中水泥增加会使硫磺砂浆抗压强度增加，但会增加熔化的难度。通过以前的施工经验，下面给出了三种不同的硫磺砂浆配合比（其中2#配合比为推荐配合比）。

硫磺砂浆配合比

配合比编号 配合比（硫磺：细砂：水泥） 实测抗压强度（Mpa） 1# 2# 3# 48：38：14 40：40：20 35：41：24 31.6 43.1 51.7 实际施工前，需根据以上三种配比进行现场试验，检验强度及熔化效果。

4.2.3 硫磺砂浆的熬制方法

常温下硫磺为淡黄色固体，硫磺的熔化脱水温度为130～150℃；与粉料、细砂的混合温度为140～160℃；温度低时因粘度大不能混匀，温度高达170℃以上时，熔融的硫磺,其粘度变化较为复杂。因此硫磺在施工过程中温度应介于115～160℃之间，易于操作施工，其施工步骤如下：

组装模具→浇筑第一层硫磺砂浆→穿电热丝并固定→浇筑第二

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层硫磺砂浆→冷却成型→脱模→对电热丝进行防护

①先将硫磺打成2～5cm的小块，按比例称好分批放入锅中，加热130～150℃熔化，边熔边放边搅，注意防止局部过热，以达到充分脱水的目的。

②硫磺脱水后，分批将已搅拌均匀的130℃烘干细骨料、水泥放入锅中不断搅拌、脱水，混合均匀；注意要严格控制熬制温度，一般为140～160℃，最高不超过170℃，约熬制3~4小时。

③待硫磺砂浆熬制均匀、颜色一致、汽泡完全消失时，先取样检查，以确定其熬制质量，如不符合要求时，应继续熬制，直到合格。

④硫磺砂浆质量鉴定,在140℃时，浇入抗拉试模中观察，冷却时应无涌泡、凹陷、不密实、分层现象；将其打断观察，断面内肉眼看可见小孔多于5个，说明熬制时间不够，通过延长熬制时间，直到眼见小孔小于或等于5个为止。

4.3硫磺砂浆的解除 4.3.1 电阻丝埋设

硫磺砂浆的清理方法有氧气烧化、预埋电阻丝电热软化以及人工凿除等。考虑到施工过程中梁体下降的均匀性要求，我们采用预埋电阻丝通电软化的方案。为防止电阻丝中间断裂，电阻丝采用并联方式布置。

首先将硫磺砂浆灌注至75mm高度，待其表层初步结晶后，将已事先定型好的电阻丝按设置图纸小心布置在表层，接着浇注到顶。电阻丝应均匀分布，并留有一定的间隙，一般以2～4cm为宜，不宜过近或过远，以防出现短路和产热不均匀。

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根据试验经验，硫磺砂浆中预埋96Ω电阻丝（即500W电阻丝）软化效果较好，此时每个临时固结内埋设有15根并联的96Ω电阻丝，然后将同一墩顶的4块之间进行串联。总功率为：

N=U2/R=2202/（96÷15）×4=30250W 4.3.2 硫磺砂浆临时支座同步熔化的措施

1）每一根电阻丝严格逐根用万用表量测，不合标准的坚决不用。 2）硫磺砂浆原材料选用同一批一次性进库材料。

3）硫磺砂浆熬制熔化过程中，严格控制熔化温度，专人用温度计测试，专人上下不断地翻动搅拌。

4）同一墩顶4块临时支座一起一次浇注硫磺砂浆。

5）浇注后，对每一块支座中的每一根电阻丝用万用表量测，数据不符的坚决不用。

6）安装后的硫磺砂浆支座专人负责保护，临时固结解除前对每根电阻丝进行复测，确保合格。接线时专职电工负责按方案接电。

7）避开风、雨天气落梁。 4.4硫磺砂浆施工中的防毒措施

硫磺砂浆熬制过程中会产生大量的有毒气体SO2。因此在熬制过程中，施工人员需佩带防毒口罩以防中毒，并应将施工场地布置在通风处。

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