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摘要目前，对于墩梁临时固结的抗倾覆设计暂无统一的方法，相关技术规范及设计文件均要求悬浇施工应对墩梁进行临时固结，而相关工作普遍由现场技术人员来做。本文结合郑开城际铁路郑州特大桥中连续梁悬浇施工的实例，主要探讨箱梁悬浇期间，墩梁临时固结抗倾覆设计的方法、步骤及需要注意的问题。为墩梁固结的设计积累经验，并为现场施工技术人员提供参考。
关键词悬浇施工，墩梁固结，抗倾覆设计
Abstract The anti-overturning design of temporarily pier strengthen in cantilever construction has not got a standardized method, but the technical specifications and design documents demonstrate that the temporarily pier strengthen in cantilever construction is indispensable, meanwhile the design institute does not provides design documents in detail. The anti-overturning design of temporarily pier strengthen in cantilever construction was investigated in this paper according to the experience of Zhengzhou-Kaifeng Intercity railway Zhengzhou super large bridge, including methods, procedures, and problems that need attention. This article is intended to provide experience for designer and a reference for on-site construction and technical personnel.
Key words cantilever construction； pier strengthen；anti-overturning design
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
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号块右边的梁段體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。
本文介绍的墩梁临时固结的设计方法简单有效，施工方便，为现场技术人员提供了可供参考的设计思路。
参考文献：
[1]《铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南 》TZ324-2010
[2]《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005、J462-2005
[3] 郑开城际铁路（40+64+40）m预应力混凝土连续梁（双线有砟，直线）（挂篮悬浇施工）施工图
作者简介：马国强，男，河南省宝丰县人，本科，中铁十五局集团有限公司，工程师，主要从事建筑施工。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词悬浇施工，墩梁固结，抗倾覆设计
Abstract The anti-overturning design of temporarily pier strengthen in cantilever construction has not got a standardized method, but the technical specifications and design documents demonstrate that the temporarily pier strengthen in cantilever construction is indispensable, meanwhile the design institute does not provides design documents in detail. The anti-overturning design of temporarily pier strengthen in cantilever construction was investigated in this paper according to the experience of Zhengzhou-Kaifeng Intercity railway Zhengzhou super large bridge, including methods, procedures, and problems that need attention. This article is intended to provide experience for designer and a reference for on-site construction and technical personnel.
Key words cantilever construction； pier strengthen；anti-overturning design
中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
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号块右边的梁段體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。
本文介绍的墩梁临时固结的设计方法简单有效，施工方便，为现场技术人员提供了可供参考的设计思路。
参考文献：
[1]《铁路预应力混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工技术指南 》TZ324-2010
[2]《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005、J462-2005
[3] 郑开城际铁路（40+64+40）m预应力混凝土连续梁（双线有砟，直线）（挂篮悬浇施工）施工图
作者简介：马国强，男，河南省宝丰县人，本科，中铁十五局集团有限公司，工程师，主要从事建筑施工。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。