復(fù)線特大連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工控制分析

夏 豪 吳志鵬

(貴州大學(xué)土木工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

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復(fù)線特大連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工控制分析

夏 豪 吳志鵬

(貴州大學(xué)土木工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

通過對某一復(fù)線特大連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工過程各階段的控制截面進行理論分析，并結(jié)合現(xiàn)場撓度及應(yīng)力的測試，找出了施工過程中該橋受力控制截面的撓度及應(yīng)力變化規(guī)律，并得出了有益的結(jié)論，為該類型橋梁的設(shè)計、施工、監(jiān)控提供參考。

連續(xù)剛構(gòu)，懸臂施工，撓度測試，應(yīng)力測試

1 工程概況

鹽津河二橋位于貴州省仁懷市鹽津河水庫上，是市政道路老路拓寬工程。橋梁結(jié)構(gòu)形式為5×20 m現(xiàn)澆箱梁+130 m+230 m+130 m連續(xù)剛構(gòu)橋+3×20 m現(xiàn)澆箱梁，全長672 m。左右幅分離布置，左幅為已建鹽津河橋，右幅為本次新建鹽津河二橋。

2 懸臂施工控制內(nèi)容

考慮到本橋位于鹽津河大峽谷地區(qū)，經(jīng)設(shè)計研究決定采用掛籃對稱懸臂澆筑，同時為了保證大橋懸臂施工過程處于可控范圍內(nèi)，必須在大橋懸臂施工過程中對大橋進行監(jiān)控。對于本橋，控制的工作主要有：1)施工監(jiān)控理論計算；2)設(shè)計參數(shù)識別；3)設(shè)計參數(shù)預(yù)測；4)優(yōu)化調(diào)整。

3 全橋各施工階段的有限元分析

根據(jù)設(shè)計圖紙，全橋共劃分為206個單元，其中主梁單元156個，橋墩單元50個。主梁按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進行計算，考慮部分普通鋼筋參與結(jié)構(gòu)受力，不考慮橫向預(yù)應(yīng)力。由于主梁頂面設(shè)置雙向橫坡，因此在輸入縱向預(yù)應(yīng)力鋼束時需要區(qū)分其在截面上的實際高度，從而將全橋縱向預(yù)應(yīng)力鋼束劃分為304種類型，其中頂板束128種類型，腹板束120種類型，中跨底板束18種類型，邊跨底板束24種類型，合龍段頂板連接束14種類型。

按照設(shè)計和施工方案所確定的施工工序?qū)Υ髽虻氖┕み^程進行模擬，將施工步驟共劃分為105個施工階段。每個主梁節(jié)段的懸臂施工由3個階段組成，即掛籃拆除及安裝(對應(yīng)掛籃前移就位)、掛籃加載(對應(yīng)梁段混凝土澆筑)、轉(zhuǎn)移錨固(對應(yīng)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉錨固，梁段開始受力)。

4 大橋施工控制

大跨徑橋梁設(shè)計要求和實際施工是矛盾的統(tǒng)一體，由于結(jié)構(gòu)是逐節(jié)段、長期施工形成的，如現(xiàn)場實際施工材料的力學(xué)參數(shù)及預(yù)應(yīng)力損失等都會與設(shè)計有一定差異，節(jié)段立模、測量誤差以及環(huán)境溫濕度變化對結(jié)構(gòu)變形的影響等因素在設(shè)計過程中難以考慮到。

為保證橋梁在施工過程中結(jié)構(gòu)受力和變形始終處于安全的范圍內(nèi)，且成橋后的主梁線形符合設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力狀態(tài)接近設(shè)計期望，在主橋施工過程中進行監(jiān)控，通過現(xiàn)場監(jiān)測所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實值進行施工階段計算，確定出每個懸澆節(jié)段的立模標高，并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測的成果對誤差進行分析、預(yù)測和對下一立模標高進行調(diào)整，以此來保證成橋后橋面線形、合龍段兩懸臂端標高的相對偏差不大于規(guī)定值以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計要求。為大橋安全順利建成提供技術(shù)保障。

4.1 高程監(jiān)控測點的布置

主梁截面標高觀測控制點：施工單位在進行立模標高放樣時，每個主梁標高觀測截面橫斷面應(yīng)采用不少于6點控制(橋面上3個控制點和底模上3個控制點)，以確保放樣的精度誤差達到控制要求。在每個主梁標高觀測截面箱梁頂部埋設(shè)3個鋼筋樁，并在主梁0號塊位置設(shè)置水準點，且要求該水準點應(yīng)在每隔半個月校核一次，保證主梁標高滿足觀測精度。

每施工一個懸臂節(jié)段一般要進行如下4個測試：塊件澆筑前；塊件澆筑后；預(yù)應(yīng)力張拉前；預(yù)應(yīng)力張拉后。

4.2 大橋線形控制分析

通過對仁懷市城南大道鹽津河二橋懸臂施工過程中實測撓度整理分析，可以發(fā)現(xiàn)：

1)懸臂施工過程中，主梁的撓度變形呈波浪形態(tài)變化，即混凝土澆筑后，主梁下?lián)?，預(yù)應(yīng)力張拉后，主梁上撓，掛籃行走后主梁下?lián)?。隨著施工節(jié)段的加長，變化幅度也越大。

2)對理論計算來說，每一個橋墩的中跨側(cè)和邊跨側(cè)，撓度變形大部分是對稱的，但是實測結(jié)果并非如此，同一個T構(gòu)都表現(xiàn)為預(yù)應(yīng)力張拉后跨中側(cè)上撓值均小于邊跨側(cè)上撓值。

3)對比6號墩7號墩兩個T構(gòu)，預(yù)應(yīng)力張拉后，同一個節(jié)段6號墩7號墩預(yù)應(yīng)力張拉后的上撓值均小于7號墩上撓值，但是兩者大體上呈現(xiàn)相同的規(guī)律。

4)通過對同一號塊箱梁上的6個撓度監(jiān)測點實測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在各工況下的撓度變形不是相等的，差值變化在±2 mm，一方面可以說明在各工況下箱梁沒有出現(xiàn)橫向扭轉(zhuǎn)，另一方面施工過程中主梁各個位置的撓度變化是有差異的。

5)實測值與理論值比較：1號～10號塊，實測撓度與理論值撓度差值較大，差值范圍±2 mm，原因是1號～10號塊施工撓度變化值較小，測量過程中測量誤差所占比例較大。11號～31號塊，觀測撓度與理論撓度差值相對1號～10號較小，兩者相差在(±4～±8)mm之間；通過實測值與理論值比較，本橋在懸臂施工過程中的主梁剛度得到了很好的控制，在可控范圍內(nèi)。

4.2.1 控制截面及測點布置

連續(xù)剛構(gòu)施工監(jiān)控的截面應(yīng)力觀測主要包括施工狀態(tài)和成橋狀態(tài)下主梁的應(yīng)力觀測。觀測主要內(nèi)容是主梁部分結(jié)構(gòu)外緣由壓彎引起的法向應(yīng)力。對于預(yù)應(yīng)力混凝土類型的橋梁，根據(jù)經(jīng)驗，采用埋入式鋼弦式應(yīng)變傳感器較為有效?？刂平孛娴倪x取原則：主要是根據(jù)施工仿真分析選取施工過程中和成橋后主梁的最大正負彎矩截面、截面變化處，要求兩岸的控制截面對稱布置，以增加觀測結(jié)果的可比性，便于分析；監(jiān)測截面的布置原則：由于應(yīng)力測量一般是針對截面法向應(yīng)力進行的，因此均將測點布置在靠近控制截面上下緣，方向與截面法向一致。

4.2.2 截面測試應(yīng)變處理

通過對仁懷市城南大道鹽津河二橋懸臂施工期間的實測應(yīng)變進行整理并結(jié)合理論數(shù)值分析，可得到以下規(guī)律：

1)除根部截面0號～7號施工階段，各控制截面頂板和底板都處于受壓狀態(tài)，并且應(yīng)變值呈現(xiàn)波浪形，即混凝土澆筑后及掛籃行走后，頂板壓應(yīng)變均減小，預(yù)應(yīng)力張拉后，頂板和底板壓應(yīng)變均增大，但最大彈性壓應(yīng)力沒有超過C55級混凝土的最大設(shè)計容許值。

2)對于根部截面底板在0號～7號施工過程中拉應(yīng)變逐漸減小，但最大彈性拉應(yīng)力沒有超過C55級混凝土的最大設(shè)計容許值。

3)底板和頂板測量值相比，底板實測應(yīng)變與理論計算值在0號～14號 施工階段內(nèi)實測誤差比較大，原因是底板在該施工階段應(yīng)力變化值較小，溫度和混凝土收縮徐變影響較大；底板實測應(yīng)變與理論值相比誤差較小，原因是頂板應(yīng)變在施工過程中變化較大。

4)各施工控制截面成橋后頂板應(yīng)變累積值和底板應(yīng)變累積值幾乎相等，與理論值比較分析可知結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)接近設(shè)計期望。

5 結(jié)語

1)測量時機的選擇：設(shè)計時所提供的每個施工節(jié)段的相應(yīng)橋面標高和其他變形值一般是基于某種標準氣溫下的設(shè)計值，而大型連續(xù)剛構(gòu)橋往往跨季節(jié)、跨晝夜施工，溫度變化特別是日照溫差的變化對于連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)的變形影響是復(fù)雜的，將溫差變化所引起的結(jié)構(gòu)從實測變形值中分離出來相當復(fù)雜，因此盡量選擇溫度變化小的時機進行測量，力求將溫度、日照對施工監(jiān)控的影響降低到最小限度。為此大橋的測量時機宜選擇在清晨氣溫相對穩(wěn)定時測量。

2)由于本橋是復(fù)線橋，因而在本橋施工過程中新橋與舊橋設(shè)置臨時通道，由于舊橋交通量大及過往車輛頻繁，因此在橋梁施工控制過程中應(yīng)注意老橋?qū)π聵虻挠绊?，這主要變形在撓度監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集。

3)在施工控制過程中應(yīng)考慮施工材料和施工機具的影響，施工材料和機具應(yīng)集中放置在0號塊上，因為在撓度測量中發(fā)現(xiàn)，荷載大小和距離0號塊的距離對撓度值影響最明顯，荷載越大離0號塊越遠，預(yù)應(yīng)力張拉后上撓值越小，同時會出現(xiàn)嚴重的不對稱性。

[1]楊雅勛，李子青.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋主梁應(yīng)力測試技術(shù)研究.鐵道建筑，2007(8)：1-4.

[2]劉成龍.虎門大橋270 m連續(xù)剛構(gòu)橋是測量控制與撓度監(jiān)測.西南交通大學(xué)學(xué)報，1998(1)：36-37.

[3]張世輝，李亞東.大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工階段應(yīng)力測試分析.四川建筑，2007(4)：161-162.

[4]張開銀，鄒曉軍，方曉睿，等.預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋應(yīng)力測試技術(shù).武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版)，2003(2)：174-177.

[5]鄭秋芳.大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的標高控制.廣東土木與建筑，2007(3)：38-39.

Analysis on cantilever construction control of double line large continuous rigid frame bridge

Xia Hao Wu Zhipeng

(CivilEngineeringCollege,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China)

Through the theoretical analysis on all phases control section in a double line large continuous rigid frame bridge cantilever construction process, and combining with the field deflection and stress test, found out the deflection and stress variation of bridge force control section in construction process, gained useful conclusions, provided reference for bridge design, construction, monitoring.

continuous rigid frame, cantilever construction, deflection test, stress test

1009-6825(2015)18-0179-02

2015-04-20

夏 豪(1989- )，男，在讀碩士； 吳志鵬(1991- )，男，在讀碩士

U448.23

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