大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工監(jiān)控方案研究

1、大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工監(jiān)控方案研究【摘要】預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋采用懸臂澆注法施工，施工中存在難以防止的誤差，需要進(jìn)展橋梁施工監(jiān)測與控制。以大跨度變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋為背景，介紹了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控的目的、內(nèi)容、施工監(jiān)控細(xì)那么和施工誤差調(diào)整策略，為大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的平安施工和合理成橋狀態(tài)提供技術(shù)指導(dǎo)根據(jù)?！娟P(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，施工監(jiān)控，應(yīng)力監(jiān)控，撓度監(jiān)控【Abstrat】Itisdiffiulttaviderrrsduringthenstrutinfprestressedntinuusnretebridgeiththeethdfantileverasting

2、.Thuseneedtnitrandntrlbridgenstrutin.Inthisartile,iththebakgrundfthenstrutinfalarge-spanprestressednretentinuusvaryingsetinbxgirderbridge,intrduedthepurpses,ntents,detailsfnstrutinnitringandthestrategiestadjustthenstrutinerrrfthenstrutinnitring，andprvidedthetehnialguidanefrnstrutingbridgesafelyandpl

3、etingthebridgeinareasnablestate.【Keyrds】Prestressedntinuusnretebea；nstrutinnitring；Stressnitring；Defletinnitring變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋作為一種構(gòu)造剛度大、跨越才能大的橋型，在橋梁建立中具有廣泛的開展前景。連續(xù)梁的分段懸臂澆筑法是目前國內(nèi)外大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要施工方法，但在施工過程中的諸多因素如:混凝土彈性模量，澆筑主梁混凝土超方量及單T兩側(cè)重量不平衡，混凝土收縮、徐變，橋梁施工臨時荷載，掛籃的變形特征，構(gòu)造體系轉(zhuǎn)換和合龍等都會影響橋梁構(gòu)造線形及內(nèi)力方面與設(shè)計出現(xiàn)偏向。當(dāng)

4、上述因素與設(shè)計不符，而且不能及時識別引起控制目的偏離的真正原因時，必然導(dǎo)致在以后階段的懸臂施工中采用錯誤的糾偏措施，引起誤差積累1。因此，需要對掛籃懸臂澆筑施工過程進(jìn)展監(jiān)控，制定有效合理的施工監(jiān)控方案一方面可確保橋梁構(gòu)造在施工及成橋后受力合理，以使得橋梁構(gòu)造的成橋線形到達(dá)設(shè)計狀態(tài)和要求；另一方面可確保懸臂澆筑施工過程中構(gòu)造的穩(wěn)定和平安，以使得整個施工過程平安順利的進(jìn)展。1.工程概況某主線橋平面位于R=700圓曲線上，主橋采用45+280+45四跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁構(gòu)造，上部箱梁采用單箱雙室截面，變高梁段箱梁底板上下緣均為1.8次拋物線。箱梁頂寬16.5，底寬9.1，根部梁高4.8，跨中

5、2.3，腹板厚4060，墩頂處箱梁頂板厚60，其余處箱梁頂板厚28，底板為2555，采用掛籃懸臂澆筑法施工。2.施工監(jiān)控內(nèi)容大跨橋梁施工控制是一項系統(tǒng)工程，詳細(xì)而言就是對橋梁上部構(gòu)造懸臂澆注施工的過程進(jìn)展應(yīng)力、變形及穩(wěn)定性等的監(jiān)測與控制，其施工監(jiān)控工作詳細(xì)包括：1對橋梁設(shè)計的進(jìn)一步分析復(fù)核，確保橋梁施工過程及成橋狀態(tài)的受力與變形符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求；2在上部構(gòu)造正式施工前，對施工組織進(jìn)展詳細(xì)審查，對施工方案的平安性進(jìn)展分析，特別是對掛籃懸澆、施工支架及墩梁固結(jié)設(shè)施等的復(fù)核與平安性分析；3大跨度橋梁的施工均采用分階段逐步完成的施工方法，為到達(dá)成橋的線形和受力狀態(tài)，需確定與設(shè)計成橋狀態(tài)相應(yīng)的合理施工初

6、始狀態(tài)。4對施工過程的構(gòu)造變形、應(yīng)力及穩(wěn)定性進(jìn)展監(jiān)測，確保施工過程構(gòu)造受力及幾何形態(tài)處于受控狀態(tài)。3.施工監(jiān)控細(xì)那么3.1橋梁構(gòu)造復(fù)核。對掛籃懸臂澆注施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁構(gòu)造，需要進(jìn)展以下幾個方面的根底性分析計算，以確保施工過程平安及施工控制參數(shù)的準(zhǔn)確性。1施工過程構(gòu)造應(yīng)力驗算；2成橋正常使用狀態(tài)下構(gòu)造應(yīng)力及變形驗算；3成橋極限承載狀態(tài)下構(gòu)造強度驗算；4施工過程橋梁變形分析，以確定設(shè)計預(yù)拱度。3.2預(yù)拱度設(shè)置。對于懸臂澆注施工的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，其線形調(diào)整主要是通過設(shè)置合理的預(yù)拱度來實現(xiàn)的。因此，線形控制的關(guān)鍵在于分析預(yù)拱度的組成以及確定各組成的取值。預(yù)拱度控制主梁懸澆段的各節(jié)段立模標(biāo)高

7、可按下式確定:Hi=H0+fi+f掛籃+1/2fp1式中:Hi待澆筑段主梁底板前端立模標(biāo)高；H0該點設(shè)計標(biāo)高；fi該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、挪動荷載、徐變、體系轉(zhuǎn)化、預(yù)加應(yīng)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活載作用下產(chǎn)生的撓度。上述各參數(shù)在有限元分析根底上，根據(jù)實測信息，對計算預(yù)拱度進(jìn)展調(diào)整和預(yù)測，確定最正確預(yù)拱度2,3。3.3線形監(jiān)控。通過對懸臂澆筑掛籃變形及主梁線形進(jìn)展監(jiān)測，可以掌握懸臂澆筑掛籃體系的變形情況，從變形上來判斷掛籃構(gòu)造的工作性能及平安狀況；可檢查施工好的混凝土主梁的線形同設(shè)計目的線形間的差異情況；還可積累混凝土梁施工過程中

8、懸臂澆筑掛籃的變形資料和混凝土主梁的變形資料，為下階段主梁預(yù)拱度的設(shè)置提供參考，為線形控制效勞。因此需進(jìn)展的監(jiān)測工程主要包括：掛籃構(gòu)造、混凝土主梁標(biāo)高、混凝土主梁中線。3.3.1線形測點布置及方法。為進(jìn)展線形監(jiān)測與控制，需要選擇適宜的測量控制點，并在模板、混凝土梁段及掛籃的關(guān)鍵位置設(shè)置觀測點。采用幾何水準(zhǔn)方法水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺對懸臂澆筑過程各測點的變形情況進(jìn)展監(jiān)測，根據(jù)標(biāo)高的變化情況，來推算掛籃和混凝土主梁的變形。測量時應(yīng)避開溫差較大的時段。懸臂澆注正式施工前，應(yīng)首先確定統(tǒng)一的變形監(jiān)測網(wǎng)，變形監(jiān)測基準(zhǔn)點埋設(shè)在穩(wěn)定的地方。根據(jù)地面基準(zhǔn)點，再將基準(zhǔn)點引至每一墩頂箱梁0號塊底板與頂板。底板作為立模高程控制

9、點，頂板作為撓度監(jiān)測工作點，并做好明顯的紅色標(biāo)識。懸臂澆注施工過程中，一般在底模板前端選3個特征位置，以控制施工立模誤差。為了進(jìn)展懸臂澆筑掛籃在混凝土自重作用下的變形測量，需要對主桁架、底籃及行走滑道的標(biāo)高進(jìn)展測量。在主桁架前吊桿上錨固位置、底籃前吊桿下錨固位置及行走滑道的前、中、后位置布置變形測點，橫向與兩主桁架的位置相對應(yīng)。對于各施工節(jié)段，沿縱向，在各施工節(jié)段懸臂前端及0號塊中間、前端設(shè)置測點；沿橫向，在腹板頂板相交處、頂板中部設(shè)置測點。各測點采用約30長的短鋼筋，要求鋼筋頭露出澆注好的橋面約23，并要求將露出橋面局部均用油漆涂成紅色并編號。懸臂澆筑掛籃施工混凝土橋梁的線形如圖2所示。圖2

10、懸澆施工混凝土主梁線形測點布置示意圖3.3.2線形測量工況。在采用掛籃進(jìn)展各孔懸澆施工時，從線形控制的角度出發(fā)，共設(shè)置了如下的測量工況(1)立模后；(2)鋼筋綁扎后；(3)混凝土澆筑后；(4)預(yù)應(yīng)力張拉前；(5)預(yù)應(yīng)力張拉后；(6)脫模后；(7)掛籃行走后。3.4主梁截面應(yīng)力監(jiān)測。為了掌握掛籃懸臂澆筑施工混凝土箱梁的應(yīng)力隨施工過程的變化情況及確保混凝土箱梁受力的平安性和合理性，有必要對掛籃懸臂澆筑施工混凝土箱梁的應(yīng)力進(jìn)展監(jiān)測與控制。3.4.1應(yīng)力監(jiān)測方法。采用鋼弦式應(yīng)力計對混凝土橋梁構(gòu)造的應(yīng)力進(jìn)展測試，通過測量測點應(yīng)變換算應(yīng)力值。對于鋼弦式應(yīng)力計，是利用傳感器內(nèi)腔中鋼弦頻率的變化來反映被測物體

11、的應(yīng)變。鋼弦式應(yīng)力計的輸出信號為鋼弦的振動頻率，其與應(yīng)變的關(guān)系如式2。f=12l=12lE2對于混凝土構(gòu)造，采用鋼弦式應(yīng)力計測得的是總應(yīng)變，其包括了非應(yīng)力應(yīng)變成分，要得到被測位置的真實應(yīng)力，必須準(zhǔn)確扣除非應(yīng)力應(yīng)變。而非應(yīng)力應(yīng)變又因測量對象及測量位置的不同而異。其應(yīng)力測量的計算公式如下：=E(T-)3式中：荷載作用下被測構(gòu)造測點的應(yīng)力；E被測構(gòu)造材料的彈性模量；T應(yīng)力計直接測得的應(yīng)變；各非應(yīng)力應(yīng)變成分的總和。對于埋入混凝土中與粘貼在混凝土外表的應(yīng)力計而言，的組成可分別由表達(dá)式4、5給出：=+s+t=+s+t4=tt5式中：t溫度變化引起的材料變形量；鋼材的線膨脹系數(shù)；t溫度變化量；、s分別為混凝

12、土徐變和收縮引起的非應(yīng)力應(yīng)變成分。在采用鋼弦式儀器進(jìn)展構(gòu)造的應(yīng)力測試中，需要特別注意的是溫度對測試結(jié)果的影響，在應(yīng)力計算時須將溫變引起的自由應(yīng)變予以扣除。因此，從溫度對鋼弦式儀器進(jìn)展應(yīng)力測試影響的角度考慮，每個鋼弦式應(yīng)力計都必須配置一個溫度傳感器。對于采用埋入鋼弦式應(yīng)力計進(jìn)展混凝土構(gòu)造應(yīng)力測量，其測量精度還受到混凝土徐變和收縮引起的非應(yīng)力應(yīng)變成分等的影響，須采取相應(yīng)措施對該非應(yīng)力應(yīng)變成分進(jìn)展剔除，目前通常是在應(yīng)力計附近埋置無應(yīng)力計進(jìn)展應(yīng)力補償。本應(yīng)力監(jiān)測將在目前測試技術(shù)根底上，通過增加測量次數(shù)，即在各關(guān)鍵工況前后分別測量應(yīng)變值，通過計算增量的方法減少混凝土收縮、徐變對應(yīng)力測試真值的影響。3.4

13、.2應(yīng)力測點布置。為了掌握橋梁構(gòu)造在施工過程中的實際應(yīng)力狀態(tài)，須對主梁的關(guān)鍵受力截面進(jìn)展應(yīng)力監(jiān)測。對于主梁，一般選擇懸臂根部、1/4L、1/2L處截面作為應(yīng)力監(jiān)測截面。其中，主梁懸臂根部截面是施工過程應(yīng)力監(jiān)測的重點截面，必不可少。從技術(shù)、經(jīng)濟角度考慮，選擇其中的一個T構(gòu)，對懸臂根部、1/4L、1/2L處截面進(jìn)展全面的應(yīng)力監(jiān)測，對其它T構(gòu)關(guān)鍵截面選取應(yīng)力較大測點進(jìn)展應(yīng)力監(jiān)測。應(yīng)力測試截面測點布置如圖3所示。3.4.3應(yīng)力測試工況在施工過程中選擇各節(jié)段混凝土澆筑完畢、預(yù)應(yīng)力張拉完畢、掛籃前移到位以及各合攏段澆筑前后、合攏段預(yù)應(yīng)力張拉后、上二期荷載前后等作為應(yīng)力測試工況。同時要求每隔一段時間定期測量

14、半年內(nèi)每兩月一次，半年到一年之間3個月一次。應(yīng)力測試工作最好在溫度較為恒定時進(jìn)展，同時須進(jìn)展溫度的測試。3.5主梁溫度監(jiān)測。溫度是影響主梁撓度的最主要因素之一，溫度變化包括日溫度變化和季節(jié)變化兩局部，日溫度變化比擬復(fù)雜，尤其是日照作用，季節(jié)溫差對主梁的撓度影響比擬簡單，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，在梁體上布置溫度觀測點進(jìn)展觀測，以獲得準(zhǔn)確的溫度變化規(guī)律。3.5.1測量方法。采用經(jīng)封裝的熱敏電阻作為監(jiān)測傳感器，用自動采集單元進(jìn)展溫度場測試數(shù)據(jù)采集，采樣間隔將根據(jù)溫度場的變化速率進(jìn)展設(shè)置。如對混凝土水化熱的測量，可按15分鐘采樣一次，而對混凝土構(gòu)造大氣溫度

15、效應(yīng)的測量可半小時一次。3.5.2溫度測點布置。該橋主梁截面形式為單箱雙室，其施工過程及成橋運營期間的溫度效應(yīng)往往較為明顯，對構(gòu)造的受力和變形影響較大，從把握構(gòu)造受力及控制橋梁線形的角度，有必要選取一典型主梁截面d-d布設(shè)溫度傳感器，用自動采集單元進(jìn)展主梁溫度場的監(jiān)測，其測點布置如圖4所示。為了保證測量結(jié)果的可靠性，在相應(yīng)位置設(shè)置一輔助測試截面a-a，其測點布置與主測試截面一樣，即共設(shè)置兩個溫度場測試截面，每個截面布置35個溫度測點。3.6施工誤差調(diào)整策略3.6.1施工監(jiān)控方法。大跨度橋梁的施工均采用分階段逐步完成的施工方法，在主梁各節(jié)段施工過程中，構(gòu)造的實際狀態(tài)并不總是與其理想吻合。橋梁構(gòu)造

16、的實際施工狀態(tài)與理想施工狀態(tài)總是存在著一定的誤差，即理論預(yù)測存在誤差。橋梁施工控制的主要目的是使施工實際狀態(tài)最大限度地與理想設(shè)計狀態(tài)相吻合。要實現(xiàn)實際與預(yù)測相吻合，就必須全面理解可能使施工狀態(tài)偏離理論設(shè)計狀態(tài)的所有因素，以便對施工過程進(jìn)展有效控制。自適應(yīng)施工控制方法是目前最常用、最先進(jìn)的施工控制方法。自適應(yīng)控制是在反應(yīng)控制的根底上，加上一個誤差識別過程。當(dāng)構(gòu)造的實測狀態(tài)與理論狀態(tài)不相符時，分析誤差產(chǎn)生的原因，根據(jù)該原因重新調(diào)整計算，使模型的輸出結(jié)果與實測結(jié)果相一致。自適應(yīng)控制是一個預(yù)告-施工-量測-計算-參數(shù)識別-分析-修正-預(yù)告的循環(huán)過程。即在施工過程中，比擬構(gòu)造測量的受力狀態(tài)與模型計算結(jié)果

17、，根據(jù)兩者的誤差進(jìn)展參數(shù)調(diào)整識別，使模型的輸出結(jié)果與實際測量的結(jié)果相一致。利用修正的計算模型參數(shù)，重新計算各施工階段的理想狀態(tài)，按反應(yīng)控制方法對構(gòu)造進(jìn)展控制。這樣，經(jīng)過幾個工況的反復(fù)識別后，計算模型就根本上與實際構(gòu)造相一致了，在此根底上可以對施工狀態(tài)進(jìn)展更好的控制。3.6.2施工誤差調(diào)整。引起理論預(yù)測誤差的原因是多方面的，歸納起來主要有以下幾個方面：構(gòu)造參數(shù)誤差、施工誤差、施工監(jiān)測誤差、構(gòu)造分析模型誤差及溫度變化不一致等。構(gòu)造參數(shù)是施工控制中進(jìn)展構(gòu)造施工模擬分析的根本資料，它主要包括構(gòu)件截面尺寸、材料彈性模量、容重、收縮徐變系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、施工荷載、預(yù)加應(yīng)力等4，其正確性直接影響分析的結(jié)果。

18、實際研究說明，模型誤差及設(shè)計參數(shù)誤差是引起大跨度橋梁施工控制的誤差主要因素之一?；谧赃m應(yīng)的控制方法，對大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁懸澆施工過程中的預(yù)測誤差調(diào)整，采取如下策略：(1)采用準(zhǔn)確模型進(jìn)展施工過程的模擬仿真分析，以盡量較小模型誤差；(2)比擬實測值與理論預(yù)測值，假設(shè)兩種誤差在允許范圍內(nèi)，那么按原預(yù)測值繼續(xù)下一節(jié)段的施工，否那么進(jìn)展第(3)步工作；(3)進(jìn)一步分析誤差的原因，特別對實際的設(shè)計參數(shù)進(jìn)展識別，采用較為準(zhǔn)確的設(shè)計參數(shù)進(jìn)展構(gòu)造分析，據(jù)此確定下一節(jié)段的立模標(biāo)高等施工參數(shù)，對今后的施工狀態(tài)進(jìn)展預(yù)測。4.結(jié)語施工監(jiān)控在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的建立中是必須的，是一項技術(shù)系統(tǒng)工程，施工監(jiān)控的工程組織應(yīng)和工程的施工組織方案協(xié)同