所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2010-08-30 14:54 熱度:
摘要:本文主要探討連續梁橋懸臂澆筑施工控制理論,并對連續梁橋施工控制的定義、目的、流程、內容、方法等方面進行系統的闡述。
關鍵詞:預應力;混凝土;連續梁橋;施工控制
預應力混凝土連續梁橋是預應力橋梁中的一種,它具有整體性能好,結構剛度大,變形小,抗震性能好,特別是主梁變形撓曲線平緩,橋面伸縮縫少,行車舒適等優點;加上這種橋型的設計施工均較成熟,施工質量和施工工期能得到控制,成橋后養護工作量小,適用于150m以內的橋梁工程,應用范圍相當廣泛。但由于預應力混凝土連續梁橋一般采用懸臂澆筑法施工,給橋梁結構帶來了復雜的內力和位移,如施工周期、施工管理復雜、預應力效應、混凝土收縮與徐變、支架受荷的變形和撓度需設預拱度等,都對橋梁結構線形及內力產生很大的影響。因此,為保證合攏精度和成橋運營狀態下的線形和內力,確保橋梁的質量和行車安全,本文將談談預應力混凝土連續梁橋施工控制。
一、施工控制的定義和目的
(一)施工控制的定義。施工控制就是根據施工監測所得的結構參數真實值進行施工階段計算,確定出每個懸澆節段的立模標高,并在施工過程中根據施工監測的成果對誤差進行分析、預測和對下一立模標高進行調整,以此來保證成橋后橋面線形、合攏段兩懸臂端標高的相對偏差不大于規定值以及結構內力狀態符合設計要求。
(二)施工控制的目的。橋梁施工過程中結構的受力狀態、安全性能和成橋狀態是橋梁施工控制的目標。在整個施工過程中,對施工狀態進行實時監測、預測、調整,并根據監測的結果對設計的施工過程進行調整,從而確保施工過程中結構的可靠度和安全性,保證橋梁成橋橋面線形及受力狀態符合設計要求。
二、施工控制流程
連續梁橋的施工控制流程一般分為:前期結構分析計算-預告變位和立模標高-施工測量(主梁標高、懸臂端撓度、有效預應力、溫度、彈性模量、收縮徐變系數)-誤差分析(主模標高誤差、預應力張拉誤差、彈性模量誤差、溫度影響、徐變影響和計算圖式誤差)-修改設計參數-結構計算。
三、施工控制內容
預應力混凝土連續梁橋的施工控制的內容包括:變形控制和應力監測。變形控制就是嚴格控制每一節段箱梁的豎向撓度及其橫向偏移,若有偏差并且偏差較大時,就必須立即進行誤差分析并確定調整方法,為下一節段更為精確的施工做好準備工作,施工時應充分考慮撓度的各種影響因素,在各節段設預拋高,即控制立模標高。應力監測則是控制主梁在施工過程中以及成橋后的應力,尤其是合攏時間的控制,使其不致過大而偏于不安全,甚至在施工過程中造成主梁破壞。
內力控制則是控制主梁在施工過程中以及成橋后的應力,尤其是合攏時的應力控制,使其不致過大而偏于不安全,甚至在施工過程中造成主梁破壞。由于連續梁橋在施工過程中的已成結構狀態是無法事后調整的,所以,施工控制主要采用預測控制法。連續梁橋施工控制主要體現在施工控制模擬結構分析、施工監測(包括結構變形與應力監測等)、施工誤差分析以及后續施工狀態預測幾個方面。
四、施工控制方法
連續梁橋一般要經過墩梁固接-懸臂施工-合攏-解除墩梁固接-中跨合攏的過程。可見,在施工過程中結構體系不斷地發生變化,因此在各個施工階段應根據符合實際狀況的結構體系和荷載狀況選擇正確的計算圖式進行分析計算、施工監測,并做好施工現場管理
。ㄒ唬┙Y構分析計算
結構計算就是對該橋的應力、位移等進行施工仿真計算,以確定施工過程中每個階段在受力和變形方面的理想狀態(施工階段理想狀態),以此為依據來控制和指導施工過程中每個階段的結構行為,從而使得成橋后的線形和內力達到設計要求。其主要包括前進分析法、倒退分析法以及無應力狀態法。
。1)前進分析法,是以計算橋梁施工過程中的內力、變形,以保證施工的合理和安全的一種模擬施工過程的計算方法。在施工控制前,以此方法對實際結構的既定施工方案逐個階段地進行計算,來了解成橋結構的受力狀態和變形情況。其優點是在施工階段的推進、結構形式、邊界約束、荷載形式在不斷地改變,前期結構將發生徐變,其幾何位置也在改變。因此,前一階段的結構狀態將是施工階段結構分析的基礎。
。2)倒退分析法,是按照與施工順序相反的倒退方法,計算出理想施工條件下的各個階段的結構理想狀態,從而了解施工理想狀態下的安裝位置和受力狀態。
(3)無應力狀態法,是以橋梁結構各構件的無應力長度和曲率不變為基礎,將橋梁結構的成橋狀態和施工各階段的中間狀態聯系起來的一種計算方法,其目前主要運用于大跨度拱橋、斜拉橋以及懸索橋上。
。ǘ┦┕けO測
施工監測是施工監控的重要組成部分。預應力混凝土連續梁橋懸臂施工監測則是通過監測主墩和主梁結構在各個施工階段的應力和變形情況,來及時了解結構實際行為,根據監測所獲得的數據,確保結構的安全和穩定,保證結構的受力合理和線形平順,為大橋安全、順利地建成提供技術保障。
(1)箱梁施工撓度觀測與標高控制
1、監測規定
箱梁每一節段懸臂施工過程中,應進行至少以下3個工況的撓度觀測、主梁應力監測和溫度監測等。撓度監測的方法是在梁的同一方向截面上預埋測點進行觀測;縱橋向每施工節段設一測量斷面,每測量斷面布置三個點。在施工過程中,對每一節段需進行數次(至少一次)的觀測,以便觀察各點的撓度及箱梁梁軸曲線的變化歷程,以保證箱梁懸臂端的合攏精度及橋面的線形。
2、撓度觀測
應按照觀測頻率,對每節段掛籃移位前后,混凝土澆筑前后,預應力張拉后進行五個時態測量,以得出掛籃彈性變形、自重撓度和預應力產生的撓度,并將實測撓度值與程序計算的理論撓度值進行比較,以便更好的修整理論分析。若發現異,F象應及時分析處理。
3、立模標高
立模標高應由施工控制組提出,并將其通知單發至監理組,由監理組核簽后轉發至施工單位;施工單位要根據施工控制組提供的立模標高通知單準確放樣;立模標高放樣結束經施工單位復測后,由監理檢查合格并簽字后才可進行下一步的工作;施工控制小組在預應力張拉后于24小時內根據箱梁已澆梁段的重量、標高、預應力、混凝土強度、彈性模量等實測值(均由施工單位提供),考慮掛籃變形、支座變形、墩沉降和溫度影響,由施工控制程序進行分析計算后,提出下一梁段的立模標高值。
4、合攏段觀測
合攏段是箱梁施工的重點之一,是線形控制的難點,在合攏段相鄰懸臂施工的最后梁段施工前,應對相應梁跨進行聯測,以確定最后梁段懸臂施工的立模高程,保證合攏精度;應對合攏段施工的臨時支承約束解除后,勁性骨架焊接前,澆筑混凝土前、后,張拉部分的預應力鋼束后,勁性骨架解除后,張拉完所有預應力鋼束后等6種工況進行高程觀測;在現澆合攏段之前,線形控制小組配合施工單位對最大懸臂長度時溫度變化及相應撓度變化進行24小時測量。
。2)主梁應力監測
預應力混凝土連續梁橋的主梁應力主要測試的是大橋的橋墩和箱梁截面的應力;其監測測點可布置在懸臂根部等關鍵截面上;測試儀器有各種應變儀(應變片)、測力計、應變式測力傳感器,鋼弦式應力計等。
。3)溫度觀測
溫度是影響主梁撓度的主要因素之一。溫度觀測一般分為季節溫度觀測和日照溫度觀測,季節性溫差對主梁撓度的影響較為簡單,可通過采集各節段在各施工階段的溫度,用計算機分析其撓度產生的影響。而相對于季節性溫差而言,日照的溫差較為復雜,只能定時觀測,從而避免日照作用所引起的主梁頂、底板的溫度差,使主梁發生撓曲,和引起墩身兩側的溫度差,使墩身產生偏移;除立模調整外,測量時間一般應在早晨太陽出來前(清晨七點左右)。
。ㄈ┳龊檬┕がF場管理
橋梁施工控制的對象就是橋梁施工本身,因此要做好施工控制,則應做好現場施工管理,保證橋梁的施工質量和進度等,則是確保施工控制有效的方法之一。
綜上所述,連續梁橋懸臂現澆施工中結構的受力體系不斷變化,其結構內力和變形規律較復雜,在實際施工控制中,應根據連續梁橋的結構及具體的施工特點,對結構各施工階段進行精確的仿真計算,并做好施工檢測,同時做好施工現場管理。只有這樣,才能將連續梁橋在施工時有可能出現的誤差降到最小,從而確保施工過程中結構的可靠度和安全性,保證橋梁成橋橋面線形及受力狀態符合設計要求。
參考文獻:
[1]黃磊.預應力混凝土連續梁橋施工控制技術[J].中國水運,2009,09(03).
[2]李宜遠,黃箭.連續梁橋預應力混凝土施工控制因素及分析[J].廣東科技,2009(6).
文章標題:淺談預應力混凝土連續梁橋施工控制
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