連續(xù)梁懸臂施工線形監(jiān)控的研究與實(shí)踐

1、連續(xù)梁懸臂施工線形監(jiān)控的研究與實(shí)踐    摘要：結(jié)合寧安城際鐵路嚴(yán)村特大橋預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁懸臂施工實(shí)例，以施工監(jiān)控中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，運(yùn)用橋梁博士軟件進(jìn)行建模分析計(jì)算來控制懸臂施工中連續(xù)梁的撓度，從而保證橋梁按照設(shè)計(jì)標(biāo)高順利完成合龍并達(dá)到理想的線形狀態(tài)。 關(guān)鍵詞：懸臂澆筑；施工監(jiān)控；線形控制。 中圖分類號(hào)：U672.7+4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 隨著我國(guó)高速公路與鐵路的迅速發(fā)展，懸臂澆筑法被廣泛地應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工中。而在此過程中許多確定和不確定性因素必然會(huì)給橋梁帶來內(nèi)力和位移的變化。從而必須進(jìn)行施工監(jiān)控來保證橋梁的施工質(zhì)量與

2、安全。施工監(jiān)控最重要的就是對(duì)橋梁的線形控制。線形控制的主要內(nèi)容就是嚴(yán)格控制箱梁每一節(jié)段的豎向撓度和橫向的偏移度。當(dāng)出現(xiàn)偏差較大時(shí)應(yīng)立即分析誤差來源并提出調(diào)整方案，為以后節(jié)段的精確施工做好準(zhǔn)備。 1 工程概況 寧安鐵路嚴(yán)村特大橋是線路的重點(diǎn)工程之一，該橋全長(zhǎng)177.3m,共3跨。主橋連續(xù)梁采用掛籃懸臂施工。端支座處及邊跨直線段和跨中截面中心處為3.835m，中支點(diǎn)截面中心處梁高6.435m，梁高按照?qǐng)A曲線變化，圓曲線半徑R=269.57m。全橋箱梁頂寬12.2m，箱梁底寬6.0m，箱梁橫截面為單箱單室直腹板。頂板厚40cm，腹板厚分別為45cm、65cm、80cm，底板厚由跨中的46cm按圓曲線

3、變化至中支點(diǎn)梁根部80.3cm，中支點(diǎn)處加厚到150cm；全橋共設(shè)5道橫隔梁，分別設(shè)計(jì)與中支點(diǎn)、端支點(diǎn)和中間跨中截面。主跨箱梁每個(gè)T 構(gòu)除零號(hào)塊和合攏段，其余劃分為10 個(gè)梁段，梁段長(zhǎng)度為3.03.5m，梁段塊最大自重148.98T，全橋2 個(gè)T 梁，用4套掛籃，大小里程同時(shí)懸澆，直線段采用落地支架滿堂式澆注，混凝土澆注采用泵送施工。 2 建立結(jié)構(gòu)模型 本橋采用橋梁博士計(jì)算軟件，全橋模型圖如圖1所示： 圖1 橋梁模型圖 施工監(jiān)控是個(gè)循環(huán)過程，必須根據(jù)測(cè)量、分析結(jié)果反復(fù)計(jì)算，這就牽涉到計(jì)算參數(shù)的不斷修正，使計(jì)算模型更接近實(shí)際結(jié)構(gòu)。在計(jì)算初期，我們一般采用設(shè)計(jì)參數(shù)或經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。 2.1計(jì)算參數(shù)： 主

4、梁混凝土：C50混凝土，容重26kN/m3，彈性模量3.5×104MPa； 橋面混凝土：C40混凝土,鋪裝r=24kN/m3，橋面瀝青混凝土鋪裝r=23kN/m3。 過渡橋墩墩身及蓋梁采用C40混凝土。 預(yù)應(yīng)力鋼材：縱向預(yù)應(yīng)力及橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為fpk=1860Mpa的øs15.2mm低松弛高強(qiáng)度鋼絞線，其強(qiáng)度指標(biāo)符合GBT /T5224-2003標(biāo)準(zhǔn)。 2.2掛籃計(jì)算參數(shù)取值及修正 掛籃是施工過程中的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)于整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的受力來說，屬于支撐結(jié)構(gòu)，所以掛籃的受力變形將單獨(dú)考慮。 掛籃變形主要包括支架的彈性變形和非彈性變形，其中非彈性變形相對(duì)難以控制，主要原因

5、是掛籃模板制作誤差和連接處變形所產(chǎn)生的。從結(jié)構(gòu)安全和施工監(jiān)控的角度考慮，掛籃使用前必須進(jìn)行加載試驗(yàn)，在掛籃上作用相當(dāng)于1.2倍梁體混凝土重量的荷載，以檢驗(yàn)掛籃的受力性能和變形性能，同時(shí)也消除了一部分的掛籃非彈性變形。最初掛籃變形值由試驗(yàn)確定，以后將根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行修正。 2.3臨時(shí)荷載和溫度影響及修正 臨時(shí)荷載和溫度影響都是變化的，一般在跟蹤計(jì)算中不將其考慮。而將其影響值放在臨時(shí)修正中，如在模板定位時(shí)考慮。這就將非常復(fù)雜的臨時(shí)荷載和溫度影響簡(jiǎn)化，僅考慮某一情況下的數(shù)值，忽略其變化規(guī)律。 2.4 體系的轉(zhuǎn)換 橋梁在懸臂施工的過程中，結(jié)構(gòu)體系會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，所以在建模分析中應(yīng)對(duì)不同時(shí)期結(jié)構(gòu)的邊界條

6、件進(jìn)行分別定義。5號(hào)和6號(hào)墩與懸臂澆筑的梁段在邊跨合攏前為靜定T構(gòu)，兩端的約束為固接。而中跨合攏后約束釋放，轉(zhuǎn)換為鉸接和鏈桿約束，以適應(yīng)梁體轉(zhuǎn)動(dòng)和縱橋向的位移。 3 高程控制 本橋的高程監(jiān)控分為臨時(shí)T構(gòu)階段及合龍?bào)w系轉(zhuǎn)化階段。主要控制各懸澆階段的立模標(biāo)高、澆注后標(biāo)高和張拉前后標(biāo)高。按照公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 0412000)規(guī)定，懸臂澆筑混凝土過程中橋梁的中軸線、高程誤差應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)，見表1： 表1 誤差允許規(guī)范 3.1高程控制點(diǎn)布置 0號(hào)塊件須布置足夠的高程觀測(cè)點(diǎn)是為了控制頂板的設(shè)計(jì)標(biāo)高，同時(shí)也作為以后各懸臂澆筑節(jié)段高程觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)。0號(hào)塊件的頂板布置9個(gè)高程觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置位置

7、如圖2所示，這些測(cè)點(diǎn)還兼有觀測(cè)懸臂梁段橫向偏移量的用途。每個(gè)節(jié)段頂板和底板測(cè)點(diǎn)共設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)，對(duì)稱布置在懸臂板與承托的交接點(diǎn)，離塊件前端10cm,如圖3所示: 3.2立摸標(biāo)高的確定 在建立了正確的模型和性能指標(biāo)后，就要依據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和控制參數(shù)，結(jié)合實(shí)際橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、施工工況、施工荷載、二期恒載、活載等，輸入分析系統(tǒng)中，進(jìn)而獲得結(jié)構(gòu)每一節(jié)段的內(nèi)力和撓度值及最終成橋狀態(tài)的內(nèi)力和撓度，得出各施工節(jié)段的立模標(biāo)高及混凝土澆筑前、混凝土澆筑后、鋼筋張拉前、鋼筋張拉后的預(yù)計(jì)標(biāo)高。 立模標(biāo)高為： 式中： 立模標(biāo)高； 設(shè)計(jì)標(biāo)高； 軟件計(jì)算所得的預(yù)拋高值； 掛籃變形值。 預(yù)計(jì)標(biāo)高為： 式中： 澆筑當(dāng)前塊件的下?lián)现祷?/p>

8、張拉鋼筋后的總下?lián)现怠?3.3 梁段的高程監(jiān)控測(cè)量 （1）鋼筋綁扎結(jié)束后。 （2）混凝土澆注后已澆各梁段的變形量。 （3）張拉前后已澆注各梁段的高程。 （4）在合攏前3 個(gè)節(jié)段，按每2h1 次、24h 不間斷高程測(cè)量，為合攏提供可靠的依據(jù)。 3.4高程監(jiān)控標(biāo)高的修正 在高程監(jiān)控控制中，由于受到結(jié)構(gòu)參數(shù)（包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸、材料彈性模量、材料容重、熱膨脹系數(shù)、混凝土收縮徐變、施工荷載、預(yù)加應(yīng)力）、施工工藝、溫度變化等眾多因素的影響，得到的實(shí)際高程與設(shè)計(jì)高程存在這差異，而且這種差異具有累積性，如不及時(shí)的加以控制和調(diào)整，隨著懸臂的加長(zhǎng)主梁標(biāo)高最終會(huì)偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)而造成合龍困難，影響橋梁的內(nèi)力和線

9、形。所以，對(duì)高程計(jì)算值和實(shí)測(cè)值應(yīng)進(jìn)行反復(fù)比較分析并反饋與模型中，在模型上進(jìn)行控制標(biāo)高修正量計(jì)算，是模型計(jì)算與實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)相吻合，最終確定下階段施工的立模標(biāo)高。 3.5高程監(jiān)控結(jié)果分析 根據(jù)上述方法控制施工過程，以成橋后的高程為例來對(duì)嚴(yán)村大橋的線形監(jiān)控結(jié)果做說明，具體結(jié)果如圖4、圖5所示： 圖4 6號(hào)橋墩設(shè)計(jì)高程與實(shí)測(cè)高程對(duì)比圖 圖5 7號(hào)橋墩設(shè)計(jì)高程與實(shí)測(cè)高程對(duì)比圖 由上分析計(jì)算可知，整座橋梁的標(biāo)高均在可控范圍之內(nèi)，看圖可知，6號(hào)橋墩實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值最大偏差出現(xiàn)在DK010+972.11處，高于設(shè)計(jì)高程9mm，最低處出現(xiàn)在DK010+908.11處，低于設(shè)計(jì)高程5mm；7號(hào)橋墩最大偏差出現(xiàn)在DK

10、010+1038.11出，高于設(shè)計(jì)高程6mm，最低處出現(xiàn)在DK010+995.11處，低于設(shè)計(jì)高程4mm，所以成橋線形平順美觀，監(jiān)控方案選擇與結(jié)果都比較合理。橋梁整體外形如下圖7、圖8所示： 圖6 建成后嚴(yán)村特大橋外觀圖 4 結(jié)束語(yǔ) 通過對(duì)嚴(yán)村特大橋施工過程的嚴(yán)格監(jiān)控，使得該橋施工過程比較嚴(yán)格，成橋線形較為順暢，同時(shí)對(duì)連續(xù)梁的施工工序和施工時(shí)間正在一定程度上有所減少。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)及分析可得到以下結(jié)論： 4.1 在施工過程中，線形的控制是連續(xù)梁懸臂澆筑的重點(diǎn)，通過實(shí)測(cè)值和理論值相互比較分析，確定偏差的原因，保證了下一節(jié)段的立模標(biāo)高的準(zhǔn)確度。 4.2 掛籃變形的控制及混凝土彈性模量的收縮徐變是影響橋梁線形的關(guān)鍵因素，工作中該問題得到較好的解決。 4.3 經(jīng)過對(duì)成橋的測(cè)量可知該橋的實(shí)測(cè)高程和設(shè)計(jì)高程基本一致，嚴(yán)村特大橋在懸臂施工過程中線性控制非常合理，