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  • 混凝土曲線在預應力環境下連續剛構形式橋梁懸灌施工中線型操控要點
  • 作者/整理:悅順煙囪防腐公司        發布時間:2020-04-30
  • 混凝土曲線在預應力環境下連續剛構形式橋梁懸灌施工中線型操控要點(圖1)

    在預應力環境下混凝土曲線連續剛構形式橋梁懸灌施工中線型操控要點

    近年來,在社會經濟的不斷發展下,我國的科技水平、工程技術水平得到了大幅提升,同時也帶動了公路、鐵路橋梁建設的發展,各種現代化的公路橋、鐵路橋、跨江大橋不斷涌現。受線形要求及地形所限,不少橋梁都應用了曲線鋼構形式,曲線橋梁比直線橋梁的受力更為復雜,其受力狀況在不同施工階段會產生較大差異,所以有必要對曲線連續鋼構形式橋梁施工中的線型控制方法做進一步研究。

        1· 曲線連續剛構形式橋梁的懸灌施工特點

        對于采用懸灌法施工的曲線連續鋼構形式橋梁,主要具有以下特點:一是在施工過程中,結構空間位置會不斷發生變化,懸臂的不斷伸長,會使梁的結構扭轉變形、根部扭矩不斷加大,使內力變得越來越復雜。在對這類橋梁進行設計時,需要同時考慮前期結構和后期結構的受力狀況;二是溫度變化、徐變、混凝土收縮等都會對結構變形及內力產生不容忽視的影響,從而在施工過程中難以精確把握梁體各部位的應力狀況;三是懸灌施工過程中,正確控制各段線型,是保障橋梁成功建成的重要前提。

        2· 工程概況

        Y 高速公路曲線橋梁主梁采用了單箱單室變高度、變截面,橋梁曲線變化為1 .7 次拋物線,高度從6 . 0 m(墩中心)到2 . 5 m(跨中)進行變化,橋墩為雙薄壁柔性墩柱。翼緣板懸臂長2 m,箱梁頂的寬度為1 2 . 2 m,箱梁的受力來自3個方向(豎向、橫向、縱向)。橋體平面位于直線、圓曲線、緩和曲線。橋梁的荷載設計為:掛車1 2 0、汽車超2 0 級。施工方法:橋梁上部結構進行懸灌施工,現澆段長9 m,零號塊長18 m,懸臂段共18節,總長為6 5. 0 m(11×4 . 0 +7×3 . 0),合龍段長2 m,支架施工梁段有1號和0號??v向預應力束方法采用兩端張拉法。梁段施工流程為:移動掛籃—立模板—綁扎鋼筋—澆筑混凝土—張拉預應力鋼絞線—移動掛籃,循環操作。在對合龍段進行施工時,首先合龍邊跨,再合龍中跨。

        3· 主梁的應力控制及線形計算

        3.1 建立仿真計算模型

        曲線橋梁在彎扭耦合效應作用下,梁體截面可出現扭轉畸變、翹曲。當預應力箱梁壁較厚且梁寬度和跨度比值較小時,滿足一定精度條件,就可在分析過程中忽略畸變、翹曲效應,從而簡化實際操作。根據工程實際情況,可建立如下有限元模型:

        (1)劃分施工階段

        在本工程中,采用了懸灌法進行施工,施工過程中使用了臨時支撐。計算過程中,不僅要設計永久支座,還要設計用以模擬施工中所用的臨時支撐的臨時豎向約束。在Y橋梁中,劃分出的施工階段共有2 0個,運營階段1個,以對應實際施工狀態。首先在支架上對0號、1號塊進行現澆,張拉頂板預應力束;然后依次對2號到18號梁段進行懸灌施工,同時張拉頂板預應力束;再對邊跨梁段進行現澆,在邊跨合龍段安裝剛性骨架,然后對邊跨合龍段進行澆筑,按照“先長束后短束”的順序對邊跨底板束進行張拉,合龍邊跨;最后對中跨合攏段進行澆筑,“先長束、后短束”對中跨底板束進行張拉,然后將中跨合攏段掛籃拆除,對橋面系進行施工,最后進入運營階段。

        (2)構建計算模型

        在對Y橋梁做仿真計算時,首先進行結構簡化,將主梁結構根據施工階段離散為2 3 7個梁單元和2 37個節點。以預應力鋼束模擬預應力鋼筋,梁與墩、樁基與承臺均進行剛性連接。

        3.2 施工控制方法

        施工控制主要包括監測和監控兩方面。監測是指將傳感器等部件埋設在主梁等部位中,用以獲取相關數據;監控是在監測基礎上,使用軟件程序對數據進行分析、處理,從而獲得相鄰階段參數。在Y橋梁工程中,施工控制選用了自適應控制法,也就是通過對比、分析施工過程中的標高、內力預計值和實測值,找出二者間發生誤差的原因,然后調整、識別參數,確定下一施工階段的標高,以達到控制位移和內力的目的。

        3.3 線型控制、確定立模標高

        曲線橋梁在懸灌施工過程中,要在每個施工梁段前端設置一個標高觀測點,以測試主梁標高變化,依據施工控制分析結果、監測數據對立模標高進行調整,從而使建成后的橋梁線形符合設計要求。在每塊箱梁前端設置一個觀測點(一根長度10 0 m m、直徑15 m m的鋼筋),用以監測撓度。根據設計要求,觀測點應埋設在箱梁底板頂面和翼緣板懸臂端,以確保觀測點的穩定性和準確性。

        圖一 應力測點、變形測點布置監控主梁豎向變形,最常用的方法就是對立模標高進行調整。由于建成后的實際標高與立模標高會有一定偏差,所以在施工中需要通過設置預拱度來抵消變形,故需要進行相應的計算,得出各階段撓度,確定標高。在施工過程了,為了確保同一跨徑內2個需合龍的懸臂端位于同一水平線,可根據如下公式進行計算:

        Hn=h n-1+b +f n+h n

        其中H n:n梁段的立模標高;h n :n 截面設計標高;f n:截面的計算撓度;b:實測掛籃彈性撓度;h n-1:n-1截面的實測標高與(調整值+設計標高)的差值。

        4· 施工控制效果

        施工監控結果顯示,本工程主梁中跨合攏精度達到7 m m,邊跨合龍精度達到4 m m 和6 m m,均小于規定的合龍精度要求(15 m m),合龍后的橋梁線形與預測線形吻合度較高,監控效果良好。在內力方面,監控程序計算結果與測試結果誤差< 2 5%,實測截面應力,除個別測點外,大部分實測應力都比計算大10 %~2 0 % ,所有測試截面全截面受壓。內力監測結果顯示,隨施工進展直到全橋順利合龍,所監測的截面內力變化比較均勻,在整個施工階段中,測試截面內力沒有出現異常和突變等情況。


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