連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工線形控制方法

余　舟，韋　偉

(1.廣西交通科學(xué)研究院，廣西　南寧　530007；2.廣西壯族自治區(qū)羅城公路管理局，廣西　河池　546400)

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連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工線形控制方法

余舟1，韋偉2

(1.廣西交通科學(xué)研究院，廣西南寧530007；2.廣西壯族自治區(qū)羅城公路管理局，廣西河池546400)

余舟(1988—)，碩士，主要從事橋梁檢測(cè)、設(shè)計(jì)加固工作；

韋偉(見(jiàn)第45頁(yè))。

摘要：文章分析了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在施工中線形控制的各項(xiàng)組成內(nèi)容，提出了相應(yīng)的計(jì)算方法及控制上的優(yōu)化措施，并結(jié)合某高速公路橋梁實(shí)際情況進(jìn)行控制分析，取得了較好的線形控制效果。

關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)橋；懸臂施工；線形；控制方法

0引言

在我國(guó)，梁橋是一種極為常見(jiàn)的橋型，其中預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋本著跨越能力大、行車順暢、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便、造價(jià)較低等一系列優(yōu)勢(shì)，常見(jiàn)于各高速公路項(xiàng)目上。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋和T型剛構(gòu)橋基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的墩梁固結(jié)的一種新型結(jié)構(gòu)，由于其自身特點(diǎn)，多采用經(jīng)濟(jì)合理的自架設(shè)體系施工法。節(jié)段數(shù)量較多、工期相對(duì)較長(zhǎng)、施工過(guò)程中受到影響的因素較多等難點(diǎn)，都是自架設(shè)體系施工方法在施工過(guò)程中需要克服和解決的。

在橋梁的懸臂施工中，累計(jì)撓度的計(jì)算和分析處理是極為重要的一環(huán)，它不僅影響到橋梁合龍的精度，而且影響到成橋線形與設(shè)計(jì)線形的吻合程度，更甚至影響到橋梁成橋運(yùn)營(yíng)后若干年內(nèi)病害出現(xiàn)的情況。科學(xué)合理地在施工過(guò)程中對(duì)橋梁線形加以控制，保證橋梁順暢地進(jìn)行合龍，避免合龍過(guò)程中出現(xiàn)的強(qiáng)制合龍產(chǎn)生的不利附加應(yīng)力成為施工控制的重中之重。

1工程背景

某高速公路大橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑組合為65 m+120 m+65 m，最大墩高91 m，箱梁根部梁高7.50 m，跨中合龍段梁高2.50 m，頂板厚0.28 m，箱梁高度和底板厚度均按照2次拋物線變化，懸臂施工最大施工段號(hào)為14號(hào)塊，15號(hào)塊為合龍段。橋型布置圖見(jiàn)圖1。

圖1　橋型布置圖(單位：cm)

2預(yù)拱度設(shè)置

對(duì)于此類懸臂澆筑的預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋，一般都是通過(guò)設(shè)置預(yù)拱度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁線形的控制，其中就包括有成橋預(yù)拱度和施工預(yù)拱度。成橋預(yù)拱度的設(shè)置主要是為了抵消混凝土后期收縮徐變、活載作用下、后期預(yù)應(yīng)力損失等因素對(duì)橋梁線形的影響；而調(diào)整值則是為了抵消在施工過(guò)程中，由于掛籃變形、溫差影響以及預(yù)應(yīng)力張拉等因素對(duì)橋梁線形的影響。[1]

2.1　成橋預(yù)拱度

成橋預(yù)拱度的計(jì)算通常有兩種方式：(1)采用有限元軟件通過(guò)結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算得到；(2)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式按照8L/10 000~15L/10 000(L為中跨跨徑)來(lái)確定跨中最大成橋預(yù)拱度值，再根據(jù)二次拋物線、余弦曲線等方法來(lái)確定各個(gè)階段的成橋預(yù)拱度值。[2]

2.2　調(diào)整值

施工過(guò)程中調(diào)整值包括有：掛籃(托架)變形、溫度修正值、撓度修正值等。掛籃變形是指在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋施工過(guò)程中，由于各個(gè)節(jié)段澆筑前后混凝土自重作用下產(chǎn)生的懸臂撓度變形；溫度修正是指在不同溫度下會(huì)懸臂撓度產(chǎn)生影響，在施工中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行修正，消除日照溫差影響；撓度修正是指當(dāng)懸臂標(biāo)高的實(shí)際測(cè)量值與目標(biāo)控制值之間出現(xiàn)較大誤差時(shí)，為了彌補(bǔ)已經(jīng)發(fā)生了的誤差，保證線形不出現(xiàn)“波浪”而產(chǎn)生的一種人為干預(yù)。

通過(guò)以上各值，可以得到最終施工過(guò)程中預(yù)拱度值的確定方法：

ysi=yci+ygi+ywi+yxi

(1)

式中：ysi——第i節(jié)段施工預(yù)拱度；

yci——第i節(jié)段成橋預(yù)拱度；

ygi——第i節(jié)段掛籃變形；

ywi——第i節(jié)段溫度修正值；

yxi——第i節(jié)段撓度修正值。

3實(shí)際項(xiàng)目中的優(yōu)化

3.1　成橋預(yù)拱度

該高速公路大橋在確定成橋預(yù)拱度值時(shí)采取二者相結(jié)合的方法，即是先通過(guò)Midas/Civil建立橋梁模型，計(jì)算出該橋在成橋后10年內(nèi)由于收縮徐變、預(yù)應(yīng)力損失、活荷載作用下引起的撓度變化，再對(duì)計(jì)算出的撓度值進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合，使之成為一條平順的曲線。在保證橋梁成橋后運(yùn)營(yíng)期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)線形突變這類病害的同時(shí)也可以保證施工過(guò)程中、成橋初期整個(gè)橋梁線形的平順。

3.2　溫度修正

實(shí)際操作中，通過(guò)安排在日出前進(jìn)行測(cè)量，盡量使結(jié)構(gòu)處于相似且較穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，減小溫度在實(shí)際測(cè)量中造成的誤差。

3.3　掛籃變形

掛籃變形值通常參考掛籃預(yù)壓堆載試驗(yàn)時(shí)的相關(guān)資料，通過(guò)繪制荷載-變形曲線，每節(jié)段施工時(shí)結(jié)合自重取掛籃變形值。但是在實(shí)際施工過(guò)程中，掛籃預(yù)壓試驗(yàn)時(shí)由于堆載和實(shí)際節(jié)段自重條件不盡相同，掛籃變形值成為影響標(biāo)高的關(guān)鍵因素。

針對(duì)這種情況，該高速公路大橋在監(jiān)控過(guò)程中采用掛籃變形動(dòng)態(tài)調(diào)整的方法。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂連續(xù)施工時(shí)，前后兩個(gè)節(jié)段認(rèn)為基本具有相同的施工環(huán)境(溫度、天氣、儀器、人員等)，自重變化量成為前后節(jié)段掛籃變形的重要指標(biāo)。即是：

(2)

式中：ygi——第i節(jié)段掛籃變形值；

ygi-1——第i-1節(jié)段實(shí)際的掛籃變形值；

mi——第i節(jié)段自重；

mi-1——第i-1節(jié)段自重。

而i-1節(jié)段實(shí)測(cè)掛籃變形值則是通過(guò)對(duì)設(shè)置在i-1節(jié)段上的標(biāo)高測(cè)點(diǎn)混凝土澆筑前后標(biāo)高的觀測(cè)來(lái)獲得。由于懸臂在新的節(jié)段澆筑后會(huì)在自重作用下產(chǎn)生下?lián)?，同時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合有限元模型計(jì)算出i-1節(jié)段澆筑前后懸臂的下?lián)现祦?lái)確定i-1節(jié)段實(shí)際的掛籃變形。[3]

ygi-1=yi-1澆前-yi-1澆后-Δy懸臂

(3)

3.4　撓度修正

對(duì)于當(dāng)前節(jié)段i是否需要進(jìn)行撓度修正，采用以下調(diào)整的原則：

(1)i-1節(jié)段線形誤差小于施工控制誤差范圍±10 mm時(shí)，不作調(diào)整，節(jié)段i按照原定預(yù)拱度進(jìn)行控制；

(2)i-1節(jié)段線誤差形大于施工控制誤差±10 mm時(shí)，在節(jié)段i需進(jìn)行調(diào)整但不可一次性調(diào)整到位，保證線形的順暢不出現(xiàn)拐點(diǎn)。

出現(xiàn)需要調(diào)整的情況時(shí)，按拋物線線形進(jìn)行分配調(diào)整：設(shè)i-1節(jié)段的誤差值為hi-1，合龍段的誤差值為0，則可以(xi-1，i-1)、(0，0)建立一條以合龍口為頂點(diǎn)的拋物線(xi-1為i-1節(jié)段懸臂端與合龍口的距離)，推導(dǎo)出節(jié)段i的控制誤差值hi即撓度修正值yxi。在后續(xù)節(jié)段反復(fù)調(diào)整，直至線形誤差小于施工控制誤差范圍±10 mm。

4實(shí)際控制結(jié)果

該高速公路橋梁在施工過(guò)程中，左幅5#墩中跨4#塊由于掛籃固定不穩(wěn)，致使該節(jié)段誤差達(dá)到-24 mm，通過(guò)該方法進(jìn)行調(diào)整，5#、6#、7#、8#節(jié)段與原控制高程的誤差分別為-16 mm、-12 mm、-9 mm、-7 mm，并保證其余各個(gè)節(jié)段誤差≤±10 mm，合龍段高程差值為6 mm，有力地保障了合龍的順利進(jìn)行和保持了橋梁線形的流暢。

5結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工過(guò)程比較復(fù)雜，在施工監(jiān)控的線形控制中，能夠引起計(jì)算與實(shí)際結(jié)構(gòu)變形的誤差因素很多，通過(guò)對(duì)已知參數(shù)進(jìn)行分析和與前一節(jié)段施工數(shù)據(jù)比對(duì)，可保證誤差在可接受的范圍之內(nèi)；由于其他原因造成的誤差過(guò)大時(shí)，也可由此避免后續(xù)梁段的誤差繼續(xù)累積而造成合龍困難。

參考文獻(xiàn)

[1]冼尚鈞.一種設(shè)置成橋預(yù)拱度的分段正弦曲線法[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2012.8：5812-5815.

[2]尚德惠.懸臂梁橋施工監(jiān)控中梁段施工預(yù)拱度調(diào)整技術(shù)[J].山西建筑，2014.17：194-195.

[3]殷臻，彭爽，余舟.大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋立模標(biāo)高掛籃變形修正[J].黑龍江交通科技，2013.5：86-87.

Continuous Rigid Frame Bridge Construction Linear Control Method

YU Zhou1，WEI Wei2

(1.Guangxi Transportation Research Institute，Nanning，Guangxi，530007；2.Guangxi Luocheng Highway Administration Bureau，Hechi，Guangxi，546400)

Abstract：This article analyzed all composition contents for linear control of prestressed concrete continuous rigid frame bridge during construction，proposed the corresponding calculation methods and control optimi-zation measures，and combined with the control analysis on actual situation of an expressway bridge，it ob-tained the better linear control effect.

Keywords：Continuous rigid frame bridge； Cantilever construction； Linear； Control method

收稿日期：2015-04-05

文章編號(hào)：1673-4874(2015)05-0061-02

中圖分類號(hào)：U448.23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.05.017

作者簡(jiǎn)介