懸灌連續(xù)梁施工中內(nèi)力及線性控制措施

1、懸灌連續(xù)梁施工過程中內(nèi)力及線性控制措施摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)闡述了大跨徑連續(xù)，剛構(gòu)橋梁箱梁掛籃懸臂澆筑施工技術(shù)，并從對(duì)內(nèi)力的監(jiān)控和線形的控制方面詳細(xì)分析探討了橋梁懸臂澆筑施工過程中監(jiān)測(cè)控制措施，并對(duì)監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞: 大跨徑; 連續(xù)剛構(gòu); 懸臂澆筑; 線形控制; 內(nèi)力控制前言連續(xù)剛構(gòu)橋梁是一種超靜定結(jié)構(gòu)，理想的幾何線形不僅與設(shè)計(jì)有關(guān)，而且依賴于科學(xué)合理的施工方法及控制。由于箱梁在懸臂施工時(shí)受混凝土自重、日照、溫度變化、墩柱壓縮等因素影響而產(chǎn)生豎向撓度，混凝土自身的收縮、徐變等因素也會(huì)使懸臂斷端發(fā)生變化。如何通過對(duì)施工時(shí)澆注過程的控制以及梁底標(biāo)高調(diào)整來獲得預(yù)先設(shè)計(jì)的幾何線形，

2、是連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工的關(guān)鍵問題。1 工程概況 新建鐵路成綿樂客運(yùn)專線樂山青衣江特大橋11#15#墩某大橋?yàn)檫B續(xù)剛構(gòu)梁，跨徑布臵為35+2×64+40(m，箱梁結(jié)構(gòu)形式為單箱單室箱梁，采用三向預(yù)應(yīng)力，混凝土強(qiáng)度為 C55。其中0#塊采用托架現(xiàn)澆，其余梁部采用掛籃懸灌澆筑，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。2 連續(xù)剛構(gòu)橋梁掛籃懸臂澆筑施工的技術(shù)要點(diǎn)2.1 橋梁總體施工方案掛籃懸臂澆筑法施工是將整個(gè)梁分成若干節(jié)段分次澆筑，并且主墩兩側(cè)的對(duì)稱節(jié)段的重量和長(zhǎng)度相等，澆筑砼時(shí)對(duì)稱進(jìn)行，其中主墩上的 0 節(jié)段用支架法圖1 墩頂、梁部結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)澆砼，邊跨有 9. 0 m 長(zhǎng)的不平衡段用支架現(xiàn)澆，其余節(jié)段用掛籃懸澆

3、法施工; 合攏時(shí)先邊跨，后中跨。掛籃為可順橋向滑移的移動(dòng)式鋼模板，由于梁高是變化的，因此掛籃的底模、側(cè)模和內(nèi)模是分離式的，以便于按設(shè)計(jì)截面尺寸調(diào)節(jié)。在懸臂澆筑施工過程中主墩與箱梁要通過臨時(shí)支座固結(jié)形成 T 構(gòu)，在合攏后要拆除臨時(shí)固結(jié)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系。而在本工程中支座為可滑動(dòng)( 小位移 的盆式橡膠支座( 即鉸連接 ，如果以此條件施工可能在懸臂澆筑時(shí)由于不平衡的影響造成梁體傾覆或其他形式的破壞。因此，為使施工過程安全和有效控制，在主墩頂?shù)南鹉z支座大小里程方向分別加上一排剛性臨時(shí)支座，并用精軋螺紋鋼在臨時(shí)支座處將 0 塊與主墩連為整體，變成臨時(shí)剛性結(jié)構(gòu)。2.2 各梁段混凝土懸臂灌注施工技術(shù)各梁段混凝土的

4、懸臂灌注施工，采用泵送坍落度控制在 14 18 mm 之間，并應(yīng)隨溫度變化及運(yùn)輸工具、時(shí)間以及澆筑速度作適當(dāng)調(diào)整，其主要注意事項(xiàng)如下。( 1 梁段各節(jié)段混凝土在灌注前，必須嚴(yán)格檢查: 掛籃中線，底模標(biāo)高; 縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力束管道; 鋼筋、錨頭、人行道及其他預(yù)埋件的位臵，認(rèn)真核對(duì)無誤后方可灌注混凝土。箱梁各梁段立模標(biāo)高 = 設(shè)計(jì)標(biāo)高 + 預(yù)拱度 +掛籃滿載后的自身變形。其中徐變對(duì)撓度的影響除作計(jì)算分析外，還應(yīng)作現(xiàn)場(chǎng)徐變?cè)囼?yàn)對(duì)比，以使徐變系數(shù)取值更加符合工程實(shí)際。此外，后澆筑的梁段應(yīng)在已施工梁段有關(guān)實(shí)測(cè)紀(jì)錄結(jié)果的基礎(chǔ)上做適當(dāng)調(diào)整，逐漸消除誤差，保證結(jié)構(gòu)線型勻順。( 2 為了節(jié)約時(shí)間，每個(gè)梁段混

5、凝土澆筑采用一次灌注成形，以減少接縫，保證混凝土澆筑質(zhì)量。澆筑順序?yàn)? 先底板次腹板最后頂板?；炷翝仓藦膾焖{(lán)前端開始，以使掛藍(lán)的微小沉降變化大部分完成，從而避免新、舊混凝土間產(chǎn)生裂縫。( 3 各節(jié)段預(yù)應(yīng)力束管道在灌注混凝土之前，應(yīng)在波紋管內(nèi)插入硬塑料管作為襯墊，以防管道被壓癟。管道的定位鋼筋應(yīng)用短鋼筋做成井字架，并于箱梁鋼筋網(wǎng)妥為固定。定位鋼筋網(wǎng)架間應(yīng)保持在 0. 5 0. 8 m 左右，以防混凝土振搗過程中波紋管上浮，引起預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)沿管道法向的分力，使梁體內(nèi)力不合理，從而致使混凝土產(chǎn)生崩裂甚至釀成事故。(4 施工時(shí)應(yīng)在掛藍(lán)上設(shè)臵雨棚或采取遮蓋措施，及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，避免混凝土因日曬雨淋影響

6、質(zhì)量，冬季施工應(yīng)備保溫設(shè)施。必要時(shí)配備保證全天候施工的設(shè)施，以提高作業(yè)效率和保證施工質(zhì)量。(5 梁段混凝土灌注完畢之后，立即用通孔器檢查管道，及時(shí)處理因漏漿等情況出現(xiàn)的堵管現(xiàn)象。3 掛籃懸臂澆筑施工過程中的內(nèi)力、線形控制措施本項(xiàng)目施工控制的目的就是通過在施工過程中對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)主要控制斷面的變形和應(yīng)力變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)下節(jié)模板提供數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)，利用修正后的計(jì)算模型確定下節(jié)段合適的立模標(biāo)高，重復(fù)循環(huán)以此來保證結(jié)構(gòu)在建成時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)所希望的幾何形狀以及合理的內(nèi)力狀態(tài)。同時(shí)，在施工過程中保證結(jié)構(gòu)的安全。3.1 施工控制理論分析在對(duì)大橋各施工階段實(shí)施控制時(shí)，將其簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)，各節(jié)段離散為梁?jiǎn)卧?/p>

7、，全橋離散成 110 個(gè)單元，主梁為 78 個(gè)單元，并且在關(guān)鍵的懸臂 1 /4 位臵和合龍段中心處設(shè)臵截面，采用節(jié)點(diǎn)力模擬掛籃懸臂施工和采用橋梁專業(yè)分析軟件橋梁博士 3. 0 進(jìn)行分析，兩個(gè)主墩底部為固定支座，兩邊跨梁端視為活動(dòng)鉸支座由于主橋合龍前后結(jié)構(gòu)體系將發(fā)生轉(zhuǎn)變，即由對(duì)稱的單“T ”靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)稱的超靜定結(jié)構(gòu)，故在合龍前，只需取單“T ”分別進(jìn)行調(diào)整離散后的結(jié)構(gòu)圖如圖 3 所示，通過軟件離散分析后，以成橋狀態(tài)為理想狀態(tài)，倒拆分析得到各個(gè)施工工況下的理論應(yīng)力和變形，對(duì)比實(shí)測(cè)值，實(shí)時(shí)調(diào)整。3.2 掛籃懸臂澆筑施工監(jiān)控的內(nèi)容、本大橋的施工監(jiān)控主要內(nèi)容包括施工工程內(nèi)力的監(jiān)控和線形的控制: 內(nèi)

8、力的監(jiān)控主要是在控制斷面埋臵鋼弦式應(yīng)變儀器，控制斷面包括橋墩的墩頂和墩底，主梁的根部截面、1 /4 截面和合龍段中心截面。在每個(gè)關(guān)鍵施工工序?qū)崟r(shí)測(cè)出控制斷面的應(yīng)變，根據(jù)公式計(jì)算出應(yīng)力; 線形的控制主要以成橋狀態(tài)為目標(biāo)，推算出各個(gè)施工關(guān)鍵工序的標(biāo)高預(yù)拋高值，計(jì)算出各個(gè)關(guān)鍵工序的標(biāo)高，控制現(xiàn)場(chǎng)立模放樣整個(gè)控制過程采用自適應(yīng)控制方法，即通過大量的測(cè)量實(shí)測(cè)值和理論值的比較，逐漸掌握誤差變化規(guī)律。修正控制參數(shù)，從而更好控制下一步施工。大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的懸臂較長(zhǎng)，拱度受外界因素影響較大，對(duì)其施工控制中線形的控制尤為重要。連續(xù)剛構(gòu)掛籃懸臂施工的關(guān)鍵工序有立模、混凝土澆筑完成、預(yù)應(yīng)力張拉完成這三個(gè)施工工序。采

9、用以成橋狀態(tài)為理想狀態(tài)，先倒拆分析出各個(gè)梁段的預(yù)拱度值，再前進(jìn)分析節(jié)段位移值，疊加設(shè)計(jì)標(biāo)高，得到三個(gè)工序的理論標(biāo)高。(2立模標(biāo)高。設(shè)計(jì)標(biāo)高是最終經(jīng)過施工中施工荷載、成橋后汽車荷載、收縮徐變后梁體應(yīng)該達(dá)到的理想標(biāo)高，而這個(gè)過程中每個(gè)梁段要發(fā)生的累計(jì)位移值的反號(hào)就是該梁段在立模時(shí)應(yīng)該考慮的預(yù)拋高值，即預(yù)拱度。還要考慮掛籃引起的變形值，因此每個(gè)梁段的立模標(biāo)高計(jì)算式:Hl = H設(shè)計(jì) + W預(yù)拱度 + Wg （1）式中，Hl 為立模標(biāo)高; H 設(shè)計(jì) 為設(shè)計(jì)標(biāo)高; W 預(yù)拱度 為預(yù)拱度值; Wg 為掛籃變形值。(2混凝土澆筑完成后標(biāo)高。立模標(biāo)高計(jì)算時(shí)。掛籃變形是考慮掛籃在澆筑混凝土工程要發(fā)生向下的位移而

10、預(yù)提高的值，在掛籃變形考慮準(zhǔn)確的情況下，混凝土澆完后則完全自動(dòng)抵消因此混凝土澆筑完成后標(biāo)高計(jì)算式:H2 = H設(shè)計(jì) + W預(yù)拱度 （2）式中，H2 為混凝土澆筑完成后的標(biāo)高。(3預(yù)應(yīng)力張拉完成后標(biāo)高預(yù)應(yīng)力的張拉是在混凝土養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間、混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 85% 以上后進(jìn)行的張拉后的標(biāo)高是在混凝土澆筑完成后的基礎(chǔ)上疊加由預(yù)應(yīng)力張拉引起的節(jié)段位移值，而在對(duì)模型的前進(jìn)分析中可以得出由預(yù)應(yīng)力張拉引起的節(jié)點(diǎn)位移值 因此張拉后理論標(biāo)高計(jì)算式:H3 = H設(shè)計(jì) + W預(yù)拱度 + W3 (3式中，H3 為預(yù)應(yīng)力張拉后的標(biāo)高; W3 為預(yù)應(yīng)力張拉引起的位移值。(4實(shí)際立模標(biāo)高。實(shí)際監(jiān)控過程中就是通過對(duì)比實(shí)際節(jié)

11、段完成標(biāo)高 H3 ' 和理論完成的標(biāo)高 H3 ，得出節(jié)段完成的標(biāo)高誤差，并且對(duì)誤差進(jìn)行分析，在下一節(jié)段施工立模時(shí)對(duì)誤差進(jìn)行消除，因此實(shí)際立模標(biāo)高計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮上一節(jié)段的誤差修正值 ，即H1 ' = H設(shè)計(jì) + W預(yù)拱度 + Wg + (4(5考慮溫度影響如果立模不能安排在早上日出之前進(jìn)行，應(yīng)考慮溫度的影響，溫度影響的處理一般有以下兩種方法: 第一種是全天 24 h 測(cè)量梁段標(biāo)高，掌握標(biāo)高隨溫度的變化規(guī)律，近似按照線形預(yù)測(cè)出每攝氏度變化下的標(biāo)高變化，立模時(shí)實(shí)測(cè)溫度在立模標(biāo)高考慮上溫度影響值這種方法有滯后性，不能確切地把握立模這個(gè)時(shí)間溫度影響下的撓度變化，應(yīng)對(duì)標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè); 第二種是

12、用相對(duì)標(biāo)高立模在立模的時(shí)候?qū)崪y(cè)前一節(jié)段的實(shí)際標(biāo)高，疊加上前后兩個(gè)節(jié)段在立模時(shí)設(shè)計(jì)溫度下的標(biāo)高差就是后一節(jié)段立模時(shí)的標(biāo)高這種方法能夠基本剔除掉溫度對(duì)標(biāo)高的影響，但是應(yīng)該考慮前一節(jié)段在完成時(shí)本身與理論值之間存在的誤差。3.3應(yīng)力監(jiān)控結(jié)果及分析成橋后通過測(cè)量控制截面的應(yīng)力，能反應(yīng)結(jié)構(gòu)的受力情況。從施工到合龍，1 號(hào)墩主梁邊跨、中跨根部截面應(yīng)力變化分別見圖 4 5; 2 號(hào)墩主梁邊跨、中跨根部截面應(yīng)力變化分別見圖 6 7。從圖 4 7 可以看出，從施工到合龍，控制截面的應(yīng)力均在安全范圍內(nèi)。1 號(hào)墩應(yīng)力變化接近理論應(yīng)力，且略大于理論應(yīng)力 2 號(hào)墩主梁中跨根部截面應(yīng)力變化平穩(wěn)，但邊跨應(yīng)力變化有波動(dòng)。3.4

13、線形監(jiān)控結(jié)果及分析通過實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)整，最后全橋合龍誤差為 7 mm，成橋線形與目標(biāo)線形基本吻合。表 1 中列出了 2 號(hào)墩各塊件完成后實(shí)測(cè)標(biāo)高和理論標(biāo)高的比較。3.5 張拉預(yù)應(yīng)力筋底板開裂控制措施大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁高從橋墩到跨中一般呈曲線變化，這樣底板縱向預(yù)應(yīng)力筋在立面上形成彎曲。當(dāng)張拉底板預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，就會(huì)對(duì)底板底層鋼筋形成壓力，對(duì)頂層鋼筋形成拉力這樣預(yù)應(yīng)力筋的一個(gè)徑向外崩力是造成裂縫的主要原因。分析同類橋型出現(xiàn)的裂縫情況，主要是底板橫隔板布臵太疏，且厚度不夠，底板箍筋間距較大，橫向預(yù)應(yīng)力束未張拉到位所以在本大橋施工過程中，嚴(yán)格控制了橫向預(yù)應(yīng)力的張拉過程，并且加密了箍筋間距，讓箍筋產(chǎn)生的拉應(yīng)力抵

14、消預(yù)應(yīng)力筋的徑向力。嚴(yán)格控制截面尺寸，保證底板厚度與設(shè)計(jì)尺寸相符。在關(guān)鍵部位合龍段，分批張拉底板預(yù)應(yīng)力，同時(shí)在合龍段底板箍筋上安臵應(yīng)力計(jì)，每次縱向預(yù)應(yīng)力張拉后測(cè)試箍筋上拉應(yīng)力的變化，保證預(yù)應(yīng)力張拉到位，合龍段兩端標(biāo)高也通過監(jiān)控使高差最小，避免預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生折線引起對(duì)底板的集中力。本大橋完工后，底板未出現(xiàn)開裂情況，可見這些措施的應(yīng)用取得了很好的效果。4 結(jié)語(yǔ) 綜上所述， 連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制中線形控制要對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)和橋梁施工過程 精確把握，準(zhǔn)確計(jì)算出預(yù)拱度值。準(zhǔn)確提供立模標(biāo)高，同時(shí)對(duì)施工過程每個(gè)階段 的誤差實(shí)時(shí)調(diào)整; 應(yīng)力控制要把握好控制截面應(yīng)力變化幅度和趨勢(shì)， 對(duì)可能出現(xiàn) 超限應(yīng)力的情況進(jìn)行提前預(yù)測(cè)，及時(shí)糾正施工方法。施工過程中，施工監(jiān)控單位 對(duì)前期橋梁模型進(jìn)行了詳盡的分析， 為立模標(biāo)高的準(zhǔn)確提供奠定了基礎(chǔ); 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān) 控人員實(shí)時(shí)反饋施工信息和數(shù)據(jù)， 為參數(shù)識(shí)別調(diào)整和分析解決問題提供了科學(xué)依 據(jù)。 實(shí)踐表明， 嚴(yán)密的監(jiān)控流程和施工過程中專業(yè)的監(jiān)控分析是大橋順利完工的 有力保證。