預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制研究

任 志

(貴州省路橋集團(tuán)有限公司)

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預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制研究

任 志

(貴州省路橋集團(tuán)有限公司)

連續(xù)鋼構(gòu)橋梁的每個(gè)施工階段具有連續(xù)性和系統(tǒng)性，前期工作與后期階段的結(jié)果是息息相關(guān)的，另外，因?yàn)檫B續(xù)鋼構(gòu)橋梁的自身特點(diǎn)，后期階段對(duì)于前期出現(xiàn)的問題彌補(bǔ)比較困難，尤其是施工標(biāo)高偏低的狀況。結(jié)合具體工程實(shí)例，重點(diǎn)就預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制進(jìn)行了研究。

預(yù)應(yīng)力；連續(xù)剛構(gòu)橋；施工控制

1 工程概況

北盤江特大橋位于貴州省六盤水市水城縣發(fā)耳鎮(zhèn)和營(yíng)盤鄉(xiāng)交界處，北盤江為其界河，橋址水城岸(北岸)屬于發(fā)耳鎮(zhèn)躍進(jìn)村石板寨，盤縣岸(南岸)屬于營(yíng)盤鄉(xiāng)紅德村。本橋起點(diǎn)樁號(hào)K30+747.5，終點(diǎn)樁號(hào)K32+002.5，全橋長(zhǎng)1 261 m。橋跨布置為：(5×30 m)+(82.5 m+220 m+290 m+220 m+82.5 m)+(3×30 m)+(4×30 m)，其中主橋82.5 m+220 m+290 m+220 m+82.5 m為預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿連續(xù)剛構(gòu)，引橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土T梁先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)或剛構(gòu)的形式。本項(xiàng)目是該橋前半段第7A合同段，路線起點(diǎn)樁號(hào)為K30+700(引道路基起點(diǎn)樁號(hào))，終點(diǎn)樁號(hào)為K31+345(主跨中心樁號(hào))，全長(zhǎng)約0.6 km，合同總造價(jià)約1.7億元。施工主要內(nèi)容包括：段內(nèi)除接易拉嘎隧道出口端橋臺(tái)有部分路基外，其余均為正橋部分。

2 掛籃施工質(zhì)量控制

要對(duì)掛籃自身和錨固措施的安全性進(jìn)行檢驗(yàn)。通過掛籃分級(jí)加載試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)旎@的非彈性變形消除，從而總結(jié)出掛籃彈性變形變化的具體規(guī)律。掛籃分級(jí)加載試驗(yàn)方式需要按照施工工地的具體情況，通過實(shí)物加載或考慮地錨措施利用千斤頂加載等方式進(jìn)行。

2.1 掛籃結(jié)構(gòu)

施工掛籃采用三角斜拉帶式掛籃，主梁為I45a工字鋼，主梁用I20a聯(lián)系。立柱置于主梁中部，由槽鋼組成，斜拉帶與前后吊帶均采用16Mn鋼制作，斜拉帶與主梁、立柱頂端均用銷接，立柱下設(shè)支腿，尾端設(shè)后支腿。掛籃行走時(shí)將中橫梁、主梁頂起，先移軌道，后移底籃。掛籃共重51.5 t，其中主桁系統(tǒng)17 t，底籃及提升系統(tǒng)22.5 t，外模5 t，內(nèi)模4 t，端模1.5 t，張拉工作平臺(tái)1.5 t，掛籃后錨固點(diǎn)距前支點(diǎn)5.7 m，底籃前橫梁距前支點(diǎn)5.4 m。該掛籃承載能力和剛度大，機(jī)械化程度高，操作方便快捷、安全可靠。

2.2 掛籃靜載試驗(yàn)

掛籃是施工整體控制體系的關(guān)鍵因素，也是施工監(jiān)控的重點(diǎn)分析對(duì)象，必須要通過試驗(yàn)消除掛籃的永久變形，測(cè)試各部位的彈性變形數(shù)據(jù)，為監(jiān)控立模高程提供準(zhǔn)確的依據(jù)。掛籃拼裝完畢后，進(jìn)行荷載試驗(yàn)以測(cè)定掛籃的實(shí)際承載能力和梁段荷載作用下的變形情況。荷載試驗(yàn)時(shí)，以施工掛籃所受的工程最不利荷載情況加載(本橋?yàn)?號(hào)塊段)，必須從0加載至120%，即單側(cè)預(yù)壓117 t，雙側(cè)預(yù)壓234 t，然后測(cè)定各級(jí)荷載作用下掛籃產(chǎn)生的撓度和最大荷載作用下掛籃控制桿件的內(nèi)力。根據(jù)不同荷載作用下掛籃產(chǎn)生的撓度得出掛籃的荷載和撓度的關(guān)系曲線，為整體橋梁的施工線性控制提供依據(jù)。加載方法采用裝現(xiàn)場(chǎng)堆積碎石的噸袋模擬加載。掛籃移動(dòng)在每一梁段混凝土澆筑及預(yù)應(yīng)力張拉完畢后，將掛籃沿行走軌道移至下一梁段位置進(jìn)行施工，直到懸臂梁段施工完畢。箱梁懸臂梁段施工完畢后，進(jìn)行掛籃的拆除。拆除順序?yàn)椋合鋬?nèi)拱頂支架、側(cè)模系統(tǒng)、底模系統(tǒng)、主桁架，吊帶系統(tǒng)及行走錨固系統(tǒng)，在拆除過程中可交叉操作。箱內(nèi)拱頂支架采取拆零取出，側(cè)模、底模系統(tǒng)采用卷揚(yáng)機(jī)整體吊放，主桁架采取先退至墩頂附近再利用吊機(jī)進(jìn)行拆零。掛籃拼裝、拆除要保持兩端基本對(duì)稱同時(shí)進(jìn)行。掛籃拼裝應(yīng)按照各自的順序逐步操作并在作業(yè)前注意吊裝的操作程序和各項(xiàng)安全工作。

3 主梁合攏段施工質(zhì)量控制

主梁合攏段施工需要注意的問題包括以下兩個(gè)方面，一是如果合攏時(shí)的環(huán)境溫度和設(shè)計(jì)合攏的溫度不一致，就要合理調(diào)整溫度誤差，主要通過頂或拉主梁懸臂端，在鋼骨架定位之后再澆筑混凝土進(jìn)行合攏；二是單邊合攏時(shí)，要特別注意主梁另一懸臂端的平衡配重，在此過程中應(yīng)該使用水箱進(jìn)行配重，便于在施工過程中增減平衡配重。

預(yù)拱度是控制箱梁線形的主要參數(shù)，主跨和邊跨能否順利合攏、線形是否合理以及應(yīng)力分布等都和預(yù)拱度有很大的關(guān)系，預(yù)拱度施工指令的下達(dá)要嚴(yán)格的按照程序進(jìn)行，要根據(jù)檢測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)制定方案，經(jīng)過設(shè)計(jì)和監(jiān)理審核后，由業(yè)主復(fù)核，最后才能下達(dá)施工單位組織施工。最佳預(yù)拱度的調(diào)整要在實(shí)測(cè)信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行，常用的誤差調(diào)整方法有卡爾曼濾波法、最小二乘法、灰色系統(tǒng)法等。這些方法雖然能夠達(dá)到一定效果，但對(duì)于分線性系統(tǒng)還存在局限性。

4 箱梁施工質(zhì)量控制

4.1 箱梁的線形監(jiān)測(cè)

大橋的軸線和里程采用全站儀測(cè)量，采用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀測(cè)量高程，要定期測(cè)量水準(zhǔn)基點(diǎn)和軸線基點(diǎn)，測(cè)量要由監(jiān)理工程師、監(jiān)控組成員和施工單位測(cè)量技術(shù)人員聯(lián)合進(jìn)行，保證結(jié)果的科學(xué)性。每個(gè)箱梁的截面布置三個(gè)控制點(diǎn)，兩端點(diǎn)用短鋼筋預(yù)埋，伸出長(zhǎng)度比梁表面多5 mm，保持頂端平滑，截面的測(cè)點(diǎn)要距箱梁軸線300 cm，避開掛籃的影響。橋梁結(jié)構(gòu)尺寸的測(cè)量包括箱梁的表面寬度、腹板厚度、上蓋板厚度、下底板厚度、箱梁截面高度、施工節(jié)段長(zhǎng)度等。測(cè)量可以不定期抽查的進(jìn)行。箱梁撓度的測(cè)量要考慮工序進(jìn)展和溫度的影響，找出變化規(guī)律。抽查箱梁的立模標(biāo)高和箱梁頂面高程，對(duì)稱截面要進(jìn)行相對(duì)高差的測(cè)量和分析，多跨線形要進(jìn)行通測(cè)。

按照橋梁施工和質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，橋梁施工時(shí)要控制誤差在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)，立模標(biāo)高允許偏差為5 mm，局部線形控制要求相鄰階段的標(biāo)高誤差為10 mm，已澆梁段和成橋后的主梁系統(tǒng)控制誤差為L(zhǎng)/6 000，L為跨徑。軸線的偏位誤差為10 mm，同跨對(duì)稱點(diǎn)高程誤差范圍為小于10 mm。引起誤差的原因不僅由施工原因造成的，還和儀器的操作有一定關(guān)系，例如水準(zhǔn)儀的操作誤差可能為水準(zhǔn)管的居中誤差、讀數(shù)誤差以及水準(zhǔn)尺的傾斜誤差。外界條件引起的誤差有大氣折光、溫度變化、儀器和尺墊的下降等。

4.2 箱梁的應(yīng)變檢測(cè)

鋼弦式傳感器具有較高的精度和穩(wěn)定性，測(cè)量方便具有較強(qiáng)的抗干擾性，分為鋼筋應(yīng)變傳感器、混凝土埋入式應(yīng)變傳感器和表面應(yīng)變傳感器三種。箱梁的應(yīng)力測(cè)試斷面要考慮施工的順序、施工時(shí)間、預(yù)應(yīng)力損失等因素，一般選在L/8、L/4、L/2和3L/8處。混凝土材料應(yīng)力測(cè)試的離散性、應(yīng)力滯后以及剪力滯后等都會(huì)對(duì)測(cè)量造成一定影響。埋設(shè)時(shí)要注意應(yīng)變計(jì)的特殊處理，并進(jìn)行多項(xiàng)檢查，以保證鋼弦應(yīng)變計(jì)具有較高的測(cè)量精度，采用多股銅芯屏蔽線來防止外界電磁場(chǎng)的干擾，對(duì)連接線處要采用平行錫焊處理，在接頭處用絕緣線包扎，保證長(zhǎng)期監(jiān)控的穩(wěn)定性，以萬用電表測(cè)量斷路。

將測(cè)量得到的鋼弦頻率值經(jīng)過轉(zhuǎn)換就能得到混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)變值，再通過計(jì)算得到結(jié)構(gòu)應(yīng)力值，考慮到施工連續(xù)性，測(cè)量時(shí)要重點(diǎn)對(duì)混凝土澆筑、凝固狀況和預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉的操作，測(cè)量時(shí)間宜選在工況結(jié)束后的8 h，每一施工階段都要選在箱梁上下表面溫度均勻時(shí)測(cè)量。結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況和理論狀況不可避免地會(huì)存在一定誤差，產(chǎn)生的主要原因有施工誤差、測(cè)量誤差、參數(shù)誤差和結(jié)構(gòu)分析模型誤差等，要通過理論分析和誤差分析手段，對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，使測(cè)試應(yīng)力結(jié)果盡可能的接近實(shí)際情況，準(zhǔn)確掌握結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)。誤差分析時(shí)要考慮鋼弦應(yīng)變計(jì)的位置誤差、鋼弦應(yīng)變計(jì)調(diào)零、混凝土彈性模量影響、混凝土應(yīng)變滯后影響、溫度影響、混凝土收縮和徐變影響等。

5 結(jié)束語

綜上所述，連續(xù)鋼構(gòu)橋梁施工對(duì)于橋梁施工質(zhì)量與安全有著重要作用，只有合理控制好連續(xù)鋼構(gòu)橋梁施工才能將質(zhì)量安全工作落實(shí)到位，從而促進(jìn)橋梁工程的發(fā)展。

[1] 楊林.論述連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制技術(shù)[J].城市建筑，2013，(12)：269.

[2] 潘喜.連續(xù)鋼構(gòu)橋梁施工控制[J].黑龍江交通科技，2013，(6)：83.

[3] 宋娟，徐偉.連續(xù)鋼構(gòu)橋梁施工控制[J].城市建設(shè)理論研究，2013，(14)：73.

2015-06-03

任志(1981-)，男，助理工程師，主要從事現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理方面的工作。

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1008-3383(2015)11-0114-01