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(cè)與控制。以大跨度變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋?yàn)楸尘?，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(kāi)展前景。連續(xù)梁的分段懸臂澆筑法是目前國(guó)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(guò)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(shí)荷載，掛籃的變形特征，構(gòu)造體系轉(zhuǎn)換和合龍等都會(huì)影響橋梁構(gòu)造線形及內(nèi)力方面與設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏向。當(dāng)

4、上述因素與設(shè)計(jì)不符，而且不能及時(shí)識(shí)別引起控制目的偏離的真正原因時(shí)，必然導(dǎo)致在以后階段的懸臂施工中采用錯(cuò)誤的糾偏措施，引起誤差積累1。因此，需要對(duì)掛籃懸臂澆筑施工過(guò)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(jì)狀態(tài)和要求；另一方面可確保懸臂澆筑施工過(guò)程中構(gòu)造的穩(wěn)定和平安，以使得整個(gè)施工過(guò)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(xiàng)系統(tǒng)工程，詳細(xì)而言就是對(duì)橋梁上部構(gòu)造懸臂澆注施工的過(guò)程進(jìn)展應(yīng)力、變形及穩(wěn)定性等的監(jiān)測(cè)與控制，其施工監(jiān)控工作詳細(xì)包括：1對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的進(jìn)一步分析復(fù)核，確保橋梁施工過(guò)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(duì)施工組織進(jìn)展詳細(xì)審查，對(duì)施工方案的平安性進(jìn)展分析，特別是對(duì)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(jì)成橋狀態(tài)相應(yīng)的合理施工初

6、始狀態(tài)。4對(duì)施工過(guò)程的構(gòu)造變形、應(yīng)力及穩(wěn)定性進(jìn)展監(jiān)測(cè)，確保施工過(guò)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(duì)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(gè)方面的根底性分析計(jì)算，以確保施工過(guò)程平安及施工控制參數(shù)的準(zhǔn)確性。1施工過(guò)程構(gòu)造應(yīng)力驗(yàn)算；2成橋正常使用狀態(tài)下構(gòu)造應(yīng)力及變形驗(yàn)算；3成橋極限承載狀態(tài)下構(gòu)造強(qiáng)度驗(yàn)算；4施工過(guò)程橋梁變形分析，以確定設(shè)計(jì)預(yù)拱度。3.2預(yù)拱度設(shè)置。對(duì)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(guò)設(shè)置合理的預(yù)拱度來(lái)實(shí)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(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高；fi該施工階段及以后各施工階段對(duì)該點(diǎn)撓度影響值，該值包括恒載、挪動(dòng)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(yàn)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(shí)測(cè)信息，對(duì)計(jì)算預(yù)拱度進(jìn)展調(diào)整和預(yù)測(cè)，確定最正確預(yù)拱度2,3。3.3線形監(jiān)控。通過(guò)對(duì)懸臂澆筑掛籃變形及主梁線形進(jìn)展監(jiān)測(cè)，可以掌握懸臂澆筑掛籃體系的變形情況，從變形上來(lái)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(jì)目的線形間的差異情況；還可積累混凝土梁施工過(guò)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(cè)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(cè)點(diǎn)布置及方法。為進(jìn)展線形監(jiān)測(cè)與控制，需要選擇適宜的測(cè)量控制點(diǎn)，并在模板、混凝土梁段及掛籃的關(guān)鍵位置設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。采用幾何水準(zhǔn)方法水準(zhǔn)儀水準(zhǔn)尺對(duì)懸臂澆筑過(guò)程各測(cè)點(diǎn)的變形情況進(jìn)展監(jiān)測(cè)，根據(jù)標(biāo)高的變化情況，來(lái)推算掛籃和混凝土主梁的變形。測(cè)量時(shí)應(yīng)避開(kāi)溫差較大的時(shí)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(cè)網(wǎng)，變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在穩(wěn)定的地方。根據(jù)地面基準(zhǔn)點(diǎn)，再將基準(zhǔn)點(diǎn)引至每一墩頂箱梁0號(hào)塊底板與頂板。底板作為立模高程控制

9、點(diǎn)，頂板作為撓度監(jiān)測(cè)工作點(diǎn)，并做好明顯的紅色標(biāo)識(shí)。懸臂澆注施工過(guò)程中，一般在底模板前端選3個(gè)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(cè)量，需要對(duì)主桁架、底籃及行走滑道的標(biāo)高進(jìn)展測(cè)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(cè)點(diǎn)，橫向與兩主桁架的位置相對(duì)應(yīng)。對(duì)于各施工節(jié)段，沿縱向，在各施工節(jié)段懸臂前端及0號(hào)塊中間、前端設(shè)置測(cè)點(diǎn)；沿橫向，在腹板頂板相交處、頂板中部設(shè)置測(cè)點(diǎn)。各測(cè)點(diǎn)采用約30長(zhǎng)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(hào)。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(cè)點(diǎn)布置示意圖3.3.2線形測(cè)量工況。在采用掛籃進(jìn)展各孔懸澆施工時(shí)，從線形控制的角度出發(fā)，共設(shè)置了如下的測(cè)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(cè)。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(guò)程的變化情況及確?；炷料淞菏芰Φ钠桨残院秃侠硇?，有必要對(duì)掛籃懸臂澆筑施工混凝土箱梁的應(yīng)力進(jìn)展監(jiān)測(cè)與控制。3.4.1應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法。采用鋼弦式應(yīng)力計(jì)對(duì)混凝土橋梁構(gòu)造的應(yīng)力進(jìn)展測(cè)試，通過(guò)測(cè)量測(cè)點(diǎn)應(yīng)變換算應(yīng)力值。對(duì)于鋼弦式應(yīng)力計(jì)，是利用傳感器內(nèi)腔中鋼弦頻率的變化來(lái)反映被測(cè)物體

11、的應(yīng)變。鋼弦式應(yīng)力計(jì)的輸出信號(hào)為鋼弦的振動(dòng)頻率，其與應(yīng)變的關(guān)系如式2。f=12l=12lE2對(duì)于混凝土構(gòu)造，采用鋼弦式應(yīng)力計(jì)測(cè)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(cè)位置的真實(shí)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(cè)量對(duì)象及測(cè)量位置的不同而異。其應(yīng)力測(cè)量的計(jì)算公式如下：=E(T-)3式中：荷載作用下被測(cè)構(gòu)造測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力；E被測(cè)構(gòu)造材料的彈性模量；T應(yīng)力計(jì)直接測(cè)得的應(yīng)變；各非應(yīng)力應(yīng)變成分的總和。對(duì)于埋入混凝土中與粘貼在混凝土外表的應(yīng)力計(jì)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(cè)試中，需要特別注意的是溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，在應(yīng)力計(jì)算時(shí)須將溫變引起的自由應(yīng)變予以扣除。因此，從溫度對(duì)鋼弦式儀器進(jìn)展應(yīng)力測(cè)試影響的角度考慮，每個(gè)鋼弦式應(yīng)力計(jì)都必須配置一個(gè)溫度傳感器。對(duì)于采用埋入鋼弦式應(yīng)力計(jì)進(jìn)展混凝土構(gòu)造應(yīng)力測(cè)量，其測(cè)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(duì)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(jì)附近埋置無(wú)應(yīng)力計(jì)進(jìn)展應(yīng)力補(bǔ)償。本應(yīng)力監(jiān)測(cè)將在目前測(cè)試技術(shù)根底上，通過(guò)增加測(cè)量次數(shù)，即在各關(guān)鍵工況前后分別測(cè)量應(yīng)變值，通過(guò)計(jì)算增量的方法減少混凝土收縮、徐變對(duì)應(yīng)力測(cè)試真值的影響。3.4

13、.2應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置。為了掌握橋梁構(gòu)造在施工過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)，須對(duì)主梁的關(guān)鍵受力截面進(jìn)展應(yīng)力監(jiān)測(cè)。對(duì)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(cè)截面。其中，主梁懸臂根部截面是施工過(guò)程應(yīng)力監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)截面，必不可少。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度考慮，選擇其中的一個(gè)T構(gòu)，對(duì)懸臂根部、1/4L、1/2L處截面進(jìn)展全面的應(yīng)力監(jiān)測(cè)，對(duì)其它T構(gòu)關(guān)鍵截面選取應(yīng)力較大測(cè)點(diǎn)進(jìn)展應(yīng)力監(jiān)測(cè)。應(yīng)力測(cè)試截面測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。3.4.3應(yīng)力測(cè)試工況在施工過(guò)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(cè)試工況。同時(shí)要求每隔一段時(shí)間定期測(cè)量

14、半年內(nèi)每?jī)稍乱淮?，半年到一年之間3個(gè)月一次。應(yīng)力測(cè)試工作最好在溫度較為恒定時(shí)進(jìn)展，同時(shí)須進(jìn)展溫度的測(cè)試。3.5主梁溫度監(jiān)測(cè)。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(duì)主梁的撓度影響比擬簡(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，在梁體上布置溫度觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)展觀測(cè)，以獲得準(zhǔn)確的溫度變化規(guī)律。3.5.1測(cè)量方法。采用經(jīng)封裝的熱敏電阻作為監(jiān)測(cè)傳感器，用自動(dòng)采集單元進(jìn)展溫度場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)采集，采樣間隔將根據(jù)溫度場(chǎng)的變化速率進(jìn)展設(shè)置。如對(duì)混凝土水化熱的測(cè)量，可按15分鐘采樣一次，而對(duì)混凝土構(gòu)造大氣溫度

15、效應(yīng)的測(cè)量可半小時(shí)一次。3.5.2溫度測(cè)點(diǎn)布置。該橋主梁截面形式為單箱雙室，其施工過(guò)程及成橋運(yùn)營(yíng)期間的溫度效應(yīng)往往較為明顯，對(duì)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(dòng)采集單元進(jìn)展主梁溫度場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，其測(cè)點(diǎn)布置如圖4所示。為了保證測(cè)量結(jié)果的可靠性，在相應(yīng)位置設(shè)置一輔助測(cè)試截面a-a，其測(cè)點(diǎn)布置與主測(cè)試截面一樣，即共設(shè)置兩個(gè)溫度場(chǎng)測(cè)試截面，每個(gè)截面布置35個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)。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(guò)程中，構(gòu)造的實(shí)際狀態(tài)并不總是與其理想吻合。橋梁構(gòu)造

16、的實(shí)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(cè)存在誤差。橋梁施工控制的主要目的是使施工實(shí)際狀態(tài)最大限度地與理想設(shè)計(jì)狀態(tài)相吻合。要實(shí)現(xiàn)實(shí)際與預(yù)測(cè)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(jì)狀態(tài)的所有因素，以便對(duì)施工過(guò)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(gè)誤差識(shí)別過(guò)程。當(dāng)構(gòu)造的實(shí)測(cè)狀態(tài)與理論狀態(tài)不相符時(shí)，分析誤差產(chǎn)生的原因，根據(jù)該原因重新調(diào)整計(jì)算，使模型的輸出結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果相一致。自適應(yīng)控制是一個(gè)預(yù)告-施工-量測(cè)-計(jì)算-參數(shù)識(shí)別-分析-修正-預(yù)告的循環(huán)過(guò)程。即在施工過(guò)程中，比擬構(gòu)造測(cè)量的受力狀態(tài)與模型計(jì)算結(jié)果

17、，根據(jù)兩者的誤差進(jìn)展參數(shù)調(diào)整識(shí)別，使模型的輸出結(jié)果與實(shí)際測(cè)量的結(jié)果相一致。利用修正的計(jì)算模型參數(shù)，重新計(jì)算各施工階段的理想狀態(tài)，按反應(yīng)控制方法對(duì)構(gòu)造進(jìn)展控制。這樣，經(jīng)過(guò)幾個(gè)工況的反復(fù)識(shí)別后，計(jì)算模型就根本上與實(shí)際構(gòu)造相一致了，在此根底上可以對(duì)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(cè)誤差的原因是多方面的，歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面：構(gòu)造參數(shù)誤差、施工誤差、施工監(jiān)測(cè)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(shí)際研究說(shuō)明，模型誤差及設(shè)計(jì)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(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁懸澆施工過(guò)程中的預(yù)測(cè)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(guò)程的模擬仿真分析，以盡量較小模型誤差；(2)比擬實(shí)測(cè)值與理論預(yù)測(cè)值，假設(shè)兩種誤差在允許范圍內(nèi)，那么按原預(yù)測(cè)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(duì)實(shí)際的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)展識(shí)別，采用較為準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)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(duì)今后的施工狀態(tài)進(jìn)展預(yù)測(cè)。4.結(jié)語(yǔ)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(xiàng)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