大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁掛籃施工測(cè)量方法分析

【摘要】近年來(lái)，在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工中，掛籃施工方法的應(yīng)用越來(lái)越多，掛籃的定位精度將直接影響橋梁的線型。本文從實(shí)際工程出發(fā)，分析掛籃的受力特點(diǎn)，介紹掛籃的定位測(cè)量方法，希望可以為橋梁工程掛籃施工測(cè)量提供一定的理論參考。

掛籃施工是近幾年才應(yīng)用于橋梁施工工程的一種新方法。橋梁安全性能如何，施工能否保證

【關(guān)鍵詞】大跨度；預(yù)應(yīng)力；混凝土橋梁；掛籃施工；測(cè)量方法

1.工程概況

本文以浙江某橋梁工程為例，該工程主橋跨距為50m+80m+50m，橋梁類(lèi)型為雙幅預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱型，主橋可以分為上行、下行兩幅，采用獨(dú)立單箱雙室斜腹板斷面形式，主橋使用C50的混凝土，預(yù)應(yīng)力體系分為縱向、橫向和豎向，經(jīng)過(guò)分析，本工程采用掛籃懸臂現(xiàn)澆施工工藝。

2.掛籃定位的影響因素

該橋梁是一種多次超靜定體系，由于施工環(huán)節(jié)十分復(fù)雜，存在很多的影響因素，可能導(dǎo)致橋梁工程整體結(jié)構(gòu)或者內(nèi)力狀況發(fā)生變化。在施工過(guò)程中，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的結(jié)構(gòu)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，同時(shí)，還要以調(diào)整后的數(shù)據(jù)為依據(jù)，改變下一個(gè)施工環(huán)節(jié)的掛籃定位，確保箱梁的安全性。研究發(fā)現(xiàn)，橋梁結(jié)構(gòu)和內(nèi)力的影響因素包括以下幾點(diǎn)，即預(yù)應(yīng)力索張拉力誤差、掛籃的變形特點(diǎn)、掛籃定位的溫度狀態(tài)、橋梁工程的臨時(shí)荷載、混凝土的收縮情況以及混凝土的彈性模量等[1]。當(dāng)上述影響因素發(fā)生變化時(shí)，若沒(méi)有采取針對(duì)性的控制措施，在累積效應(yīng)的作用下，誤差會(huì)逐漸增大，最終導(dǎo)致橋梁工程的結(jié)構(gòu)和應(yīng)力發(fā)生變化，影響橋梁工程的施工質(zhì)量。

3.掛籃定位的控制措施

3.1前期結(jié)構(gòu)研究

以設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析，一般情況下，利用有限元分析程序，通過(guò)倒退分析法，計(jì)算出實(shí)際施工的預(yù)抬高量，同時(shí)，得出橋梁工程不同區(qū)域的施工應(yīng)力，此外，本工程不同于連續(xù)梁橋，柔性墩存在軸向壓縮效應(yīng)，0#塊和主墩頂面也需要有預(yù)抬高量，常用的做法是適當(dāng)提升主墩的高度，實(shí)現(xiàn)設(shè)置預(yù)抬高量的目標(biāo)[2]。

3.2標(biāo)高測(cè)量

橋梁工程的實(shí)際狀態(tài)主要反映在主梁的不同區(qū)域的標(biāo)高上，故應(yīng)該對(duì)主梁的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量。豎直方向上，每個(gè)施工階段都需要設(shè)置測(cè)量截面，并布置一定數(shù)量的測(cè)點(diǎn)，通過(guò)這些測(cè)量節(jié)點(diǎn)，測(cè)量不同施工階段的標(biāo)高，比如張拉預(yù)應(yīng)力階段、澆筑混凝土階段和掛籃定位階段等。同時(shí)，還要測(cè)量主墩頂面的水平位移，可以在主墩頂面設(shè)置兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，混凝土澆筑開(kāi)始和結(jié)束階段都要對(duì)主墩頂面的水平位移進(jìn)行測(cè)量，以便掌握主墩頂面的實(shí)際狀態(tài)[3]。需要注意的是，為了最大限度的避免日照溫差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，應(yīng)該在日出之前開(kāi)展測(cè)量工作，若測(cè)量工作不能在日出之前完成，要根據(jù)日照溫差修正系數(shù)，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，有限元分析程序不能實(shí)現(xiàn)日照溫度場(chǎng)的模擬，因此，數(shù)據(jù)修正主要采用實(shí)時(shí)修正的方法。

3.3調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)

測(cè)量數(shù)據(jù)修正后，將實(shí)際數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過(guò)分離變量法，得出各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)際值。本工程中，存在三個(gè)待識(shí)別參數(shù)，即預(yù)應(yīng)力索張拉力、塊件重量以及箱梁抗彎剛度。采用的識(shí)別方法是：當(dāng)進(jìn)行n#塊件施工時(shí)，根據(jù)掛籃定位階段的梁體變位理論數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)的差值，能夠識(shí)別出參數(shù)的實(shí)際值，即n-1#塊件的實(shí)際彈性模量；根據(jù)澆筑混凝土階段的梁體變位，能夠識(shí)別出n#塊件的重量；根據(jù)張拉預(yù)應(yīng)力階段的梁體變位，能夠識(shí)別出n#塊件的預(yù)應(yīng)力索張拉力。待識(shí)別參數(shù)確定之后，將相應(yīng)數(shù)值輸入到有限元分析程序中，對(duì)下一塊件的預(yù)抬高量進(jìn)行適當(dāng)修正。

3.4計(jì)算掛籃變形

掛籃變形可以分為兩個(gè)部分，即非彈性變形和彈性變形，對(duì)于非彈性變形來(lái)說(shuō)，常采用外力加載法進(jìn)行消除。本工程中，所用的掛籃單體重量為56噸，懸臂澆筑過(guò)程中，最大的混凝土塊件的重量為144噸，重量之比為0.39，因此，本工程的掛籃為輕型掛籃，具有較大的彈性變形值，同時(shí)，在混凝土塊件自身重量的作用下，可能出現(xiàn)不同的掛籃彈性變形值，掛籃彈性變形如圖1所示，通過(guò)相應(yīng)的公式可以計(jì)算出掛籃變形值，結(jié)合荷載試驗(yàn)結(jié)果，得出掛籃的彈性變形規(guī)律，以便對(duì)掛籃彈性變形值進(jìn)行預(yù)測(cè)[4]。

圖 1 掛籃彈性變形

3.5修正控制線形

實(shí)際施工中，橋梁工程的理論計(jì)算和實(shí)際狀態(tài)之間存在一定的差異，加上掛籃定位標(biāo)高的測(cè)量誤差，必然會(huì)對(duì)橋梁工程的線性曲線產(chǎn)生影響，導(dǎo)致成橋部分出現(xiàn)相應(yīng)的誤差，若沒(méi)有采用針對(duì)性的控制措施消除誤差的話，就會(huì)造成橋梁的線形產(chǎn)生明顯的波動(dòng)。為了解決這種問(wèn)題，應(yīng)該對(duì)沒(méi)有施工的橋梁部分線形進(jìn)行修正，通常情況下，可以使用拉格朗日差值法進(jìn)行控制。

3.6確定掛籃定位標(biāo)高

在尚未施工的箱梁節(jié)段底板前面區(qū)域的底模上，設(shè)置掛籃定位標(biāo)高的控制點(diǎn)，掛籃定位標(biāo)高由四個(gè)參數(shù)共同確定，即箱梁底板設(shè)計(jì)標(biāo)高、預(yù)抬高量、彈性變形以及控制線形與設(shè)計(jì)標(biāo)高的差值[5]。

4.掛籃定位的測(cè)量精度

本工程中，通過(guò)上述方法的使用，橋梁施工技術(shù)之后，整體線形變化平順，沒(méi)有產(chǎn)生明顯的波動(dòng)，橋梁的變化規(guī)律基本一致，數(shù)據(jù)顯示，橋梁邊跨合龍時(shí)，控制線形和實(shí)測(cè)線形的最大偏差僅為1公分，滿足實(shí)際工程需求，此外，橋梁中跨合龍時(shí)，控制線形和實(shí)測(cè)線形的最大偏差僅為0.5公分，說(shuō)明該橋梁工程的合龍精度達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

5.結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)際橋梁工程的分析，指出橋梁結(jié)構(gòu)線形和內(nèi)力的影響因素，并對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁掛籃施工測(cè)量方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，提出針對(duì)性的施工控制措施，工程實(shí)踐表明，該方法可以滿足實(shí)際工程的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]張啟偉，袁萬(wàn)城，范立礎(chǔ).大型橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，25（增刊）：76-81.

[2]史家鈞，邵志常.上海徐浦大橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[C].第十三屆全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，1998：16-19.

[3]史家鈞，項(xiàng)海帆，許俊.確保大型橋梁安全性與耐久性的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，25（增刊）：71-75.

[4]魏超，肖國(guó)強(qiáng)，王法剛.地質(zhì)雷達(dá)在混凝土質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用研究[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2004（2）.

[5]馬振波，董建雄.超聲波測(cè)定混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及厚度[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2005（6）.