主跨138米預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋的施工控制(1)

1、https:/主跨主跨 138 米預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋的施工控制米預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋的施工控制(1)摘要：本文敘述了主跨 138 米預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋的施工控制工程。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力砼 梁橋施工一、工程概述二、施工控制的內(nèi)容和目的橋梁施工控制的目的就是確保施工中結(jié)構(gòu)的安全和確保結(jié)構(gòu)形成后的外形和內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于懸臂施工的預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)來說，施工控制就是根據(jù)施工監(jiān)測(cè)所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實(shí)值進(jìn)行施工階段的仿真分析，確定出每個(gè)懸臂澆筑階段的立模標(biāo)高，并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測(cè)的成果對(duì)誤差進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和對(duì)下一立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，以此來保證成橋后橋面線型、合攏段兩懸臂端標(biāo)高的相對(duì)偏差不大于規(guī)定值，以及

2、結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。三、施工控制的仿真分析大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的施工采用分階段逐步完成的懸臂施工方法時(shí)，結(jié)構(gòu)的最終形成必須經(jīng)歷一系列的施工過程，對(duì)施工過程中每個(gè)階段進(jìn)行詳細(xì)的變形計(jì)算和受力分析，是橋梁施工控制最基本的內(nèi)容之一。為了達(dá)到施工控制的目的，我們必須首先通過計(jì)算來確定橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中每個(gè)階段在受力和變形的理想狀態(tài)，以此為依據(jù)來控制施工過程中每個(gè)階段的結(jié)構(gòu)行為，使其最終成橋線型和受力狀態(tài)滿足受力要求。1、仿真分析的計(jì)算模型2、仿真分析的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)大多數(shù)情況下，采用規(guī)范設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移均較實(shí)測(cè)值大，這對(duì)設(shè)計(jì)是偏于安全的，但對(duì)于結(jié)構(gòu)施工控制來說是不容忽視的偏差，因?yàn)樗鼘?/p>

3、直接影響到成橋后結(jié)構(gòu)線型及內(nèi)力是否符合設(shè)計(jì)要求。此次仿真分析的設(shè)計(jì)參數(shù)取用原則是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的取值盡量和實(shí)際相吻合；對(duì)于主要的可以測(cè)定的設(shè)計(jì)參數(shù)，則用試驗(yàn)數(shù)值；難以測(cè)定的則依照設(shè)計(jì)規(guī)范，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正。設(shè)計(jì)參數(shù)的具體數(shù)值見表一：設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)值表 表一項(xiàng) 目 設(shè)計(jì)參數(shù)材 料 50 號(hào)砼，預(yù)應(yīng)力 鋼絞線， ，https:/砼算參數(shù) 彈性繼效系數(shù) 0.3 徐變速度系數(shù) 0.021 瞬時(shí)徐變系數(shù) 0.8 滯后徐變系數(shù) 0.4 環(huán)境相對(duì)濕度 0.7 砼平均加載齡期 10 天預(yù)應(yīng)力計(jì)算參數(shù) 錨具變形與鋼束回縮值 4mm，鋼絞線松弛損失按控制應(yīng)力的 4.5%，管道摩阻系數(shù) u=0.25，管道偏差

4、系數(shù) k=0.002設(shè)計(jì)荷載 一期恒載 容重 二期恒載:防撞欄 7.889 橋面鋪裝:瀝青 預(yù)應(yīng)力錨下控制應(yīng)力溫度荷載 年溫差 ，日照溫差頂板升溫支座沉降 10mm3、施工階段的劃分本橋采用懸臂澆筑方法施工，在施工過程中，設(shè)置了臨時(shí)支撐，在計(jì)算中除了考慮設(shè)置永久支座外，在懸臂施工期間設(shè)置了 4 個(gè)臨時(shí)豎向約束，以模擬實(shí)際施工的臨時(shí)支撐。本次計(jì)算實(shí)際共劃分為 23 個(gè)施工階段和 1 個(gè)運(yùn)營(yíng)階段，嚴(yán)格和實(shí)際施工狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。各施工階段內(nèi)容詳見表二。施 工 階 段 劃 分 表 表二施工階 段 內(nèi)容1 安放臨時(shí)支座，支架現(xiàn)澆 0 號(hào)塊和 1 號(hào)塊。張拉頂板 T0 和 T1 束220 依次懸臂澆筑 220

5、 號(hào)塊。依次張拉頂板 T220 束22 澆筑中跨 21 號(hào)塊，按從長(zhǎng)束到短束順序張拉中跨底板預(yù)應(yīng)力束，中跨合攏23 拆除中跨合攏段掛籃，橋面系施工24 運(yùn)營(yíng)階段4、施工荷載的模擬此次仿真分析計(jì)算充分考慮了施工荷載的影響，在仿真分析中模擬了掛籃的安裝和拆除，以及掛籃前進(jìn)的工況，掛籃的計(jì)算重量為 800KN（其值由施工單位實(shí)測(cè)得到）。5、懸臂施工的撓度計(jì)算在橋梁懸臂施工的控制中，最困難的任務(wù)之一就是施工撓度的計(jì)算與控制。我們所采用的分析軟件 BRCAD5.1 和 BSAS 的系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同階段的受力狀態(tài)自動(dòng)考慮混凝土的收縮徐變影響、預(yù)加力的影響、溫度變化的影響以及支座沉降的影響，其中混凝土收縮徐變

6、的計(jì)算考慮了各階段混凝土應(yīng)力變化的影https:/響，在預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算中，對(duì)每個(gè)階段內(nèi)每個(gè)截面上的每組鋼束都分別進(jìn)行了計(jì)算。為了說明的方便，下面列出懸臂橋梁施工時(shí)結(jié)構(gòu)的總撓度計(jì)算公式（包括短期彈性撓度和已發(fā)生的徐變撓度變形）式中： 扣除預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力產(chǎn)生的上拱度 梁段自身靜載（即一期恒載）產(chǎn)生的下?lián)隙?懸臂施工時(shí)的臨時(shí)施工荷載產(chǎn)生的下?lián)隙?混凝土隨齡期增大的徐變系數(shù)對(duì)于橋梁長(zhǎng)期荷載作用下的總撓度 的計(jì)算，還必須考慮二期恒載和活載的作用所產(chǎn)生的撓度，計(jì)算公式為式中： 二期恒載產(chǎn)生的下?lián)隙?靜活載作用下產(chǎn)生的下?lián)隙?混凝土徐變系數(shù)終值綜合考慮各種因素后，將各影響參數(shù)輸入軟件中，由軟件自動(dòng)算

7、出各施工階段每一梁段的撓度，合攏時(shí)的撓度，合攏后二期恒載作用下的撓度，以及活載作用下的撓度。通過仿真分析發(fā)現(xiàn)，在施工階段對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形影響較大的設(shè)計(jì)參數(shù)主要梁自身靜載、預(yù)應(yīng)力鋼絞線的有效預(yù)應(yīng)力；材料的彈性模量 E 和剪切模量G、施工臨時(shí)荷載掛籃、混凝土的收縮與徐變變形的性能以及混凝土加載齡期的變化對(duì)變形影響較大，其它的參數(shù)影響較小。6、施工階段立模標(biāo)高的確定在主梁的懸臂澆筑過程中，梁段立模標(biāo)高的合理確定，是關(guān)系到主梁的線型是否平順，是否符合設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題，如果在確定立模標(biāo)高時(shí)考慮的因素比較符合實(shí)際，而且加以正確的控制，則最終橋面線型較好。否則，最終橋面線型會(huì)與設(shè)計(jì)線型有較大的偏差。眾所周

8、知，立模標(biāo)高并不等于設(shè)計(jì)中橋梁建成后的標(biāo)高，總要設(shè)置一定的預(yù)拱度，以抵消施工中產(chǎn)生的各種變形（撓度）。其計(jì)算公式如下：式中： 施工 i 梁段時(shí) i 梁段的立模標(biāo)高（梁段最前端某確定位置） i 梁段設(shè)計(jì)標(biāo)高 施工 i 梁段時(shí)混凝土澆筑前 i 梁段的總撓度（軟件自動(dòng)算出）;https:/ 施工 i 梁段掛籃的變形值其中掛籃的變形值是根據(jù)掛籃加載試驗(yàn)，綜合各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果，最后繪制出掛籃荷載撓度曲線，進(jìn)行內(nèi)插而得。此立模標(biāo)高計(jì)算公式簡(jiǎn)單，概念清楚，使用方便，而且實(shí)際使用效果很好。7、仿真計(jì)算主要結(jié)果通過計(jì)算結(jié)果分析可知，箱梁在懸臂施工過程中，軸力、彎矩曲線較為順暢，施工階段截面上下緣均為壓應(yīng)力，而且都在

9、規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。在運(yùn)營(yíng)階段，正常使用極限狀態(tài)下組合 1 箱梁應(yīng)力基本上處于全截面受壓狀態(tài)，而且滿足規(guī)范要求。其它荷載組合除了部分幾個(gè)截面頂板或底板出現(xiàn)很小拉應(yīng)力（最大不超過 0.5MPa），箱梁應(yīng)力基本上處于全截面受壓狀態(tài)，箱梁的應(yīng)力滿足規(guī)范要求。承載能力極限狀態(tài)：從附件中可以看出截面基本滿足規(guī)范要求。各個(gè)施工階段的撓度曲線很順暢。撓度的變化也很正常。四、施工控制的參數(shù)識(shí)別和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試1、參數(shù)的識(shí)別結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的變化能導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化和形狀的改變，因此我們?cè)诖罂缍葮蛄旱氖┕た刂浦?，必須?duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別和修正。不同的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響程度是不同的?？偟恼f來，對(duì)于連續(xù)梁主要的設(shè)計(jì)參

10、數(shù)有以下幾個(gè)方面：這五類設(shè)計(jì)參數(shù)在同一座橋梁的施工控制中并不是每一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響都是一樣的，因此我們要對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行辨別，一方面要確定設(shè)計(jì)參數(shù)的實(shí)際值，另一方面要辨別對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)影響較大的設(shè)計(jì)參數(shù)即主要參數(shù)，為了達(dá)到這個(gè)目的，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的識(shí)別，總的來講，有兩種方法和手段：其一，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量來確定設(shè)計(jì)參數(shù)的值。這主要是結(jié)構(gòu)幾何形態(tài)參數(shù)、截面特征參數(shù)和材料特征參數(shù)，它們可以通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法或試驗(yàn)測(cè)量手段來確定。其二，通過結(jié)構(gòu)計(jì)算分析來確定主要設(shè)計(jì)參數(shù)，也就是設(shè)計(jì)參數(shù)敏感性分析方法。在這里我們主要采用的是第一種方法。2、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試為了確保施工控制的順利實(shí)施，施工過程中各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)

11、定至關(guān)重要，它是進(jìn)行施工控制的必要初始參數(shù)，它為施工的仿真分析提供了實(shí)測(cè)依據(jù)，是最終實(shí)現(xiàn)施工控制目的的最關(guān)鍵的一步。這次我們主要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的內(nèi)容如下：https:/（1）應(yīng)力觀測(cè)：在大橋上部結(jié)構(gòu)的控制截面布置應(yīng)力測(cè)點(diǎn)，以觀察在施工過程中這些截面的應(yīng)力變化與應(yīng)力分布情況。然后把結(jié)果及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)人員，和計(jì)算結(jié)果相驗(yàn)證，在計(jì)入誤差和變量調(diào)整后由設(shè)計(jì)人員分析以后每階段乃至竣工后結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)，同時(shí)可以根據(jù)當(dāng)前施工階段向前計(jì)算至竣工，預(yù)告今后施工可能出現(xiàn)的狀態(tài)并預(yù)報(bào)下一階段當(dāng)前一安裝構(gòu)件或即將安裝的構(gòu)件是否出現(xiàn)不滿足強(qiáng)度要求的狀態(tài)，以確定是否在本施工階段對(duì)可調(diào)變量實(shí)施調(diào)整。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，各施工階段被測(cè)梁段

12、的應(yīng)力值和仿真分析的相吻合，應(yīng)力變化沒有出現(xiàn)異常。（2）撓度觀測(cè)：各 節(jié) 點(diǎn) 立 模 標(biāo) 高斷面號(hào) Z2 墩 Z3 墩理論標(biāo)高 實(shí)際標(biāo)高 差值（米） 理論標(biāo)高 實(shí)際標(biāo)高 差值（米）從表中可以看出：（3）溫度控制溫度是影響主梁撓度的最主要的因素之一，溫度變化包括日溫度變化和季節(jié)變化兩部分，日溫度變化比較復(fù)雜，尤其是日照作用，季節(jié)溫差對(duì)主梁的撓度影響比較簡(jiǎn)單，其變化是均勻的。因此為了摸清箱梁截面內(nèi)外溫差和溫度在截面上的分布情況，在梁體上布置溫度溫度觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，以獲得準(zhǔn)確的溫度變化規(guī)律。（4）混凝土彈性模量和容重的測(cè)量混凝土彈性模量的測(cè)試主要是為了測(cè)定混凝土彈性模量 E 隨時(shí)間的變化規(guī)律，采用現(xiàn)

13、場(chǎng)取樣通過萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)定?；炷翉椥阅Ａ亢腿葜氐臏y(cè)量是在現(xiàn)場(chǎng)取樣，采用實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)方法進(jìn)行測(cè)定。（5）鋼絞線管道摩阻損失的測(cè)定在進(jìn)行鋼絞線張拉時(shí)，由于管道摩阻會(huì)造成預(yù)應(yīng)力不同程度的損失，本測(cè)試項(xiàng)目旨在定量地測(cè)量鋼絞線管道摩阻損失，以確定有效的預(yù)應(yīng)力。五、施工控制的措施（1）在懸臂施工過程中，對(duì)撓度和施工標(biāo)高進(jìn)行施工精密測(cè)量。（2）對(duì)懸臂施工實(shí)行第三方監(jiān)測(cè)，確保撓度和施工標(biāo)高的測(cè)量準(zhǔn)確無誤。（3）預(yù)應(yīng)力鋼絞線在具體張拉過程中，及時(shí)向設(shè)計(jì)人員提供有關(guān)數(shù)據(jù)，以https:/便核對(duì)延伸量，同時(shí)也是驗(yàn)證預(yù)應(yīng)力有關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確性。實(shí)測(cè)延伸量和理論延伸量符合較好，滿足設(shè)計(jì)要求。（4）施工單位應(yīng)將已經(jīng)施工階段的實(shí)測(cè)撓度及標(biāo)高等參數(shù)提前 3 天反饋給設(shè)計(jì)人員，以便設(shè)計(jì)人員對(duì)將施工階段的標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整和控制。（5）懸臂施工按照對(duì)稱平衡的原則進(jìn)行施工，施工過程中應(yīng)隨時(shí)注意兩懸臂不得出現(xiàn)不平衡荷載。（6）為了避免不平衡荷載的出現(xiàn)，懸臂施工段除了施工機(jī)具外，不得堆放其它物品和材料，以免引起撓度偏差。（7）在有可能時(shí)宜將長(zhǎng)臂和邊中跨合攏避開臺(tái)風(fēng)季節(jié)，在每一梁段施工過程中出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)應(yīng)停止施工，并做好施工的防臺(tái)風(fēng)工作。六、結(jié)論通過金沙洲大橋主橋 138 米預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)、施工和施工控制的實(shí)踐，我們可以得出如下結(jié)論：1、本文立模標(biāo)高計(jì)算公式概