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淺談大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控技術

2009-12-16 13:36    【  【打印】【我要糾錯】

  摘要:大跨度預應力連續(xù)梁橋施工方法主要為懸臂施工,了解施工監(jiān)控的方法和影響成橋線形及結構內(nèi)力等主要因素。通過施工監(jiān)測和采取一定的控制措施,大橋懸臂施工順利合龍,很好地達到了規(guī)范及設計要求。

  關鍵詞:預應力混凝土;連續(xù)梁橋;懸臂施工;施工監(jiān)測;控制技術

  前言

  隨著公路建設的飛速發(fā)展,各種大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋得到廣泛應用,其施工方法多為對稱懸臂施工。大橋的懸臂施工要經(jīng)歷一個長期而復雜的施工過程以及結構體系轉(zhuǎn)換過程,各施工階段的結構受力都將伴隨著結構體系、約束條件和荷載作用的變化而不斷變化。由于施工過程中受到許多不確定性因素,包括材料的性能、施工荷載、預應力損失、混凝土收縮徐變、溫度等的影響,造成橋梁結構實際狀態(tài)與理想狀態(tài)之間存在差異,因此在橋梁施工過程中有必要對橋梁的實際反應(高程、線形、應力等)實施嚴格的全過程施工控制,保證橋梁建造質(zhì)量、確保施工過程的安全,以及成橋結構內(nèi)力和線形等符合規(guī)范及設計要求。

  1、施工控制影響因素分析

  懸臂澆筑施工過程中,對橋梁內(nèi)力和線形造成較大影響的因素主要有下列幾個方面,排除這些影響因素,測試結果才更具可靠性,正確指導施工。

  1.1截面特征參數(shù)。橋梁施工可能存在截面尺寸誤差,這種誤差將直接導致截面特征參數(shù)(截面面積、截面慣性矩等)的誤差,控制過程中通過結構變形和內(nèi)力的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)對截面特征參數(shù)進行動態(tài)修正并作誤差分析。

  1.2材料特性參數(shù)。材料特性參數(shù)主要指材料的彈性模量E,對于混凝土材料來說,彈模在施工過程中會有一定的波動,在橋梁施工計算中要按照實測值進行分析。

  1.3溫度及混凝土收縮徐變。溫度變化對橋梁結構的內(nèi)力和變形有較大影響,但橋梁結構中的溫度場的影響比較復雜,一貫作法是通過定時觀測(如每天早晨日出前進行觀測)來盡量減小溫度影響;炷潦湛s徐變與橋梁結構的形成歷程有著密切的關系,在混凝土橋梁結構中,混凝土收縮、徐變對結構的內(nèi)力與變形都有明顯的影響。

  1.4荷載參數(shù)。荷載參數(shù)主要是指結構構件自重力(容重)、施工臨時荷載和預加力。對于懸臂施工預應力混凝土連續(xù)梁,由于容重變化、漲模等原因引起的構件自重變化經(jīng)常發(fā)生而又沒有一定的規(guī)律。由于施工組織不合理材料堆放引起的施工臨時荷載,也會有較大的誤差。對于結構體系中的有效預加力,由于預應力損失的變化也常常引起不小的誤差。

  2、監(jiān)控方法和程序

  在實際監(jiān)控中,首先將由設計單位計算確定的各施工階段的主要測試部位的施工控制目標值輸入監(jiān)控管理系統(tǒng),然后對施工階段完成后的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進行判別,并對兩組數(shù)據(jù)進行分析,提出施工控制決策所需的信息。同時依據(jù)監(jiān)測的結構參數(shù)真實值進行施工階段計算,確定出每個懸澆節(jié)段的立模標高,并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測成果對誤差進行分析、預測和對下一節(jié)段立模標高進行調(diào)整,以此來保證合龍段兩懸臂標高的相對偏差不大于規(guī)定值,同時成橋后橋面線形、結構內(nèi)力狀態(tài)符合設計要求。箱梁施工過程監(jiān)測與控制系統(tǒng)流程。

  各節(jié)段立模標高按以下公式計算

  H=H0+fi+f掛籃+1/2fp

  式中:H-待澆梁段主梁前端立模標高;H0-設計標高;fi-本施工階段及以后各施工階段對該點撓度影響值,該值包括恒載、移動荷載、徐變、體系轉(zhuǎn)化、預加應力等影響;f掛籃-本節(jié)段的掛籃變形值,由加載試驗提供;fp-使用階段活載作用下產(chǎn)生的最大豎向撓度。

  3、監(jiān)控實例

  某公路橋為48.6m+3×64m+48.6m變截面預應力混凝土連續(xù)梁,橋梁總寬度為26.5m,分兩幅橋建設,中間預留1m后澆濕接頭,主橋單幅箱梁為單箱單室截面。主跨支點處梁高4.0m,跨中梁高2.0m,梁底按二次拋物線y=4f(L-x)x/L2變化。箱底寬7.25m,箱頂寬13.25m,箱梁翼緣寬度橋外側(cè)為3.5m,內(nèi)側(cè)為2.5m,箱梁采用三向預應力混凝土結構。

  3.1箱梁應力監(jiān)控。對于連續(xù)梁,主梁在懸澆施工中各截面的應力隨工況的不同,同一截面上下緣的應力不斷變化。主梁在懸澆過程中可按靜定結構考慮控制截面,懸澆完成后結構體系轉(zhuǎn)換,此時應按超靜定結構考慮控制截面,在這些截面內(nèi)布置傳感元件,進行應力測試和施工控制。在懸臂施工階段,主梁最關鍵截面為0號塊懸臂根部處的截面;在合龍后,除0號塊懸臂根部處的截面外,跨中合龍段也是關鍵截面之一。

  傳感器采用國內(nèi)常用的鋼弦式應變計,該種傳感器具有測試精度高,穩(wěn)定性好等特點。在鋼筋綁扎完畢、混凝土澆筑之前,用鐵絲綁扎在主梁的縱向鋼筋的上。為了減少混凝土徐變和溫度應變的影響,在施工測量上采取加密測量次數(shù)、變量分段累計的方法。即在主要荷載變化前后及時測量,因其時間間隔較短,其間的混凝土徐變就比較小,選擇日出前梁體溫度較均勻時測量,此時不均勻溫度場溫度應力變量小。計算總應力時,先算出每一工況荷載變化前后的階段應力(混凝土灌筑前后),然后累計計算出總應力[3].

  結束語

  (1)施工過程監(jiān)控對于懸臂澆筑施工安全性具有重要的意義,是保證橋梁建造質(zhì)量的重要手段;

 。2)通過施工監(jiān)控,施工工藝參數(shù)更具合理性,各節(jié)段立模標高的確定更加合理,保證了橋梁結構內(nèi)力和線形符合設計要求;

  (3)施工監(jiān)控可以掌握實際結構的真實應力狀態(tài),為橋梁的運營和養(yǎng)護提供基礎資料。

  參考文獻

  [1]向木生,張世飆,張開銀等。大跨度預應力混凝土橋梁施工控制技術[Z].

  [2]周敉,宋一凡,趙小星。預應力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制[Z].

延伸閱讀:混凝土 預應力 技術
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