寬幅箱梁懸臂施工控制關(guān)鍵技術(shù)的探討

石杰榮，雷雙龍，毛久海

(陜西高速集團(tuán)西潼改擴(kuò)建項(xiàng)目管理處，陜西渭南 741000)

寬幅箱梁懸臂施工控制關(guān)鍵技術(shù)的探討

石杰榮，雷雙龍，毛久海

(陜西高速集團(tuán)西潼改擴(kuò)建項(xiàng)目管理處，陜西渭南 741000)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋橋跨布置為(47+80+47)m，主梁采用單箱雙室箱形截面，三向預(yù)應(yīng)力體系。本文就寬幅箱梁懸臂施工控制中的掛籃變形控制、梁體剪力滯效應(yīng)測試、梁體合龍順序等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析和探討，通過采取相應(yīng)的技術(shù)措施保證了橋梁施工安全。

橋梁 預(yù)應(yīng)力 懸臂施工 施工控制

1 工程概況

某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋橋跨布置為(47+80+ 47)m，主梁采用單箱雙室箱形截面，三向預(yù)應(yīng)力體系，采用掛籃懸臂澆筑施工，箱梁根部高度5.20 m，跨中梁高2.40 m，其間梁高按1.6次拋物線變化，箱梁頂板寬20.65 m，底板寬14.50 m，懸澆2#～7#段為3 m，8#～11#段為4 m，邊跨及中跨合龍段為2 m。

該橋在施工控制進(jìn)程中遇到了以下技術(shù)問題:

1)采用菱形掛籃，由于箱梁較寬采用了單箱雙室截面形式，與此相適應(yīng)，掛籃采用了三片主桁式結(jié)構(gòu)。掛籃的受力安全及變形協(xié)調(diào)性是技術(shù)難點(diǎn)之一。

2)由于箱梁較寬，箱梁實(shí)際的剪力滯效應(yīng)是這次施工監(jiān)測的主要內(nèi)容。

3)按圖紙中的施工順序，墩梁臨時(shí)固結(jié)要等到跨中合龍(全部合龍束張拉到位)后才予以拆除，此工序下結(jié)構(gòu)(如橋墩)受力安全是否有保證，也是關(guān)鍵問題之一。

本文對實(shí)際工程中這些問題分析解決的措施與過程進(jìn)行了闡述。

2 掛籃變形控制

掛籃的變形控制主要包括兩個方面:豎向變形控制保證掛籃具有足夠的豎向剛度，關(guān)系到梁體的線形控制，是懸臂施工中設(shè)置立模高程的重要指標(biāo);橫向協(xié)調(diào)變形控制保證掛籃具有足夠的橫向剛度，保證3片主桁協(xié)同受力變形，防止因掛籃橫向剛度不足造成立模困難。

2.1 掛籃抗豎向變形能力測試

為了保證掛籃的承載能力及抗豎向變形能力滿足施工的需要，除在設(shè)計(jì)階段加以考慮外，還在掛籃整體拼裝完成后，正式使用前，對掛籃進(jìn)行了預(yù)壓試驗(yàn)，對掛籃的承載能力及抗變形能力進(jìn)行了檢驗(yàn)。

掛籃預(yù)壓試驗(yàn)采用混凝土試塊作為加載荷載。試驗(yàn)最大荷載為最大懸澆節(jié)段結(jié)構(gòu)荷載的120%，2#塊重量為1 990 kN，加載至120%時(shí)的荷載(單側(cè))為199 ×120%=2 380 kN。同一橋墩上的兩個掛籃同步加載。

采用分級加載方式對掛籃進(jìn)行加載和檢測。單側(cè)掛籃加載荷載分別為0→25%額定荷載→50%額定荷載→80%額定荷載→100%額定荷載→120%額定荷載→持荷12 h→卸載，共分5級進(jìn)行加載和觀測。

主要觀測內(nèi)容為:主桁桿件受力測試，后錨受力測試，前吊裝置受力測試;前橫梁位移測試，底籃前托梁位移測試，后錨、前支點(diǎn)位移測試。主要測試結(jié)果列于表1。

表1 最大受力時(shí)的實(shí)測值

從實(shí)測結(jié)果看，掛籃受力桿件實(shí)測值均小于理論值，承載能力滿足要求。

主桁變位:36.7 mm－10.1 mm(殘余變形)－10.5 mm(后錨變形)－0.8 mm(前支變形)=15.3 mm，滿足設(shè)計(jì)關(guān)于掛籃主桁變位不大于20 mm的要求。

2.2 掛籃橫向剛度

掛籃的橫向剛度主要是滿足掛籃3片主桁的協(xié)同變形要求。如果橫向剛度不足，很容易造成掛籃行走不良，以及掛籃各主桁相對位置不能保持造成立模高程調(diào)整困難。而掛籃的橫向受力狀態(tài)很難通過計(jì)算分析準(zhǔn)確量化，實(shí)際中通過加大橫向聯(lián)系的構(gòu)件剛度、控制走形系統(tǒng)的高程等措施來保持各主桁相對位置，防止掛籃出現(xiàn)橫向的永久性變形。實(shí)踐證明這些措施是得當(dāng)?shù)摹?/p>

3 箱梁的剪力滯測試

箱梁由于尺寸較大，容易出現(xiàn)截面正應(yīng)力分布不均，這就是常說的剪力滯效應(yīng)。本次在箱梁布置了應(yīng)變測點(diǎn)，對該橋的剪力滯效應(yīng)進(jìn)行了測試。測點(diǎn)布置見圖1。圖2給出了某一工況下實(shí)測頂、底板的應(yīng)變分布情況。從圖中可以看出，由于該橋采用了單箱雙室截面，有效地改善了箱梁的剪滯效應(yīng)，結(jié)構(gòu)的剪力滯效應(yīng)不顯著。

圖1 測點(diǎn)布置

圖2 某工況實(shí)測頂板和底板的應(yīng)變分布

4 箱梁合龍工序

按設(shè)計(jì)的施工順序，墩梁臨時(shí)固結(jié)要等到中跨合龍(全部合龍束張拉到位)后才予以拆除。這與一般的合龍順序有一定的差異，通常情況下，邊跨合龍完成后即解除墩梁的臨時(shí)固結(jié)，這樣中跨合龍及合龍束張拉時(shí)墩身將不會承受附加彎矩和剪力。而如果按設(shè)計(jì)單位提供的合龍次序，橋墩受力是否安全成為各方關(guān)注的問題。

為保證結(jié)構(gòu)的受力安全，建立了有限元模型，重點(diǎn)對中跨合龍及合龍束張拉時(shí)墩身的受力進(jìn)行了分析。分析結(jié)果見圖3。

圖3 受力分析(單位:kN)

由計(jì)算可知，橋墩受壓側(cè)最大應(yīng)力為6.55 MPa，小于C50抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度;橋墩受拉側(cè)最大拉應(yīng)力為2.65 MPa與C50抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值持平。

考慮到實(shí)際計(jì)算中未考慮臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)，以及樁的作用(這樣計(jì)算中墩身剛度偏大，導(dǎo)致其分擔(dān)的內(nèi)力也偏大)，可以判斷按設(shè)計(jì)單位提供的合龍次序施工，墩身受力安全問題不大。

另外，根據(jù)設(shè)計(jì)，橋梁邊、中跨合龍施工時(shí)需拆除掛籃，換為吊架施工，后由于工期要求，施工單位希望在不拆除掛籃的情況下合龍，經(jīng)分析計(jì)算，由于工序的改變對結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形控制影響都較小，因此同意了施工單位的工序變更要求。

5 結(jié)論

不同結(jié)構(gòu)的施工都會遇到一些技術(shù)問題，解決問題的方式、方法也各有差異。本文對某寬幅預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁懸臂施工中遇到的問題及解決過程進(jìn)行了介紹，希望為同類結(jié)構(gòu)的施工提供借鑒。

［1］王武勤.PC橋梁懸臂灌注施工掛籃的發(fā)展［J］.橋梁建設(shè)，1997(4):55-57.

［2］李建安，梁濤，楊洋.連續(xù)梁橋懸臂施工掛籃局部受力狀態(tài)分析［J］.鐵道建筑，2011(1):12-14.

U445.466

B

1003-1995(2011)02-0048-02

2010-10-08;

2010-11-20

石杰榮(1971—)，男，陜西府谷人，高級工程師。

(責(zé)任審編 王紅)