分節(jié)段支架現(xiàn)澆T形鋼構(gòu)轉(zhuǎn)體橋施工控制及關(guān)鍵問題研究

摘 要：文章針對(duì)分節(jié)段現(xiàn)澆T形鋼構(gòu)轉(zhuǎn)體橋施工工藝，分析了施工過程中橋結(jié)構(gòu)控制、轉(zhuǎn)體不平衡控制，介紹了過程控制中的線形問題、應(yīng)力問題、穩(wěn)定性問題和安全問題，并提出了影響因素和解決措施，在橋梁施工時(shí)要充分考慮節(jié)段長(zhǎng)度對(duì)T形鋼構(gòu)轉(zhuǎn)體橋的影響，包括結(jié)構(gòu)應(yīng)力、預(yù)拱度設(shè)置、預(yù)應(yīng)力損失以及收縮徐變等。

關(guān)鍵詞：T形鋼構(gòu)；轉(zhuǎn)體施工；分段支架；施工控制

引言

轉(zhuǎn)體施工是在20世紀(jì)中期發(fā)展起來的，其原理為結(jié)合地形，利用轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)和滑道，將龐大的橋梁結(jié)構(gòu)首先在一側(cè)完成基本結(jié)構(gòu)，然后旋轉(zhuǎn)安裝到位，在山區(qū)較深的河谷中達(dá)到方便施工的效果，而T形鋼構(gòu)具有自平衡功能，使用轉(zhuǎn)體施工能夠節(jié)約工期和用料，減少施工設(shè)備的運(yùn)用，安全可靠，并不影響交通通航。橋梁施工控制包括監(jiān)測(cè)和控制兩個(gè)方面，通過連續(xù)性的監(jiān)測(cè)橋梁的應(yīng)力和位移狀態(tài)，獲得實(shí)際狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)的誤差，然后根據(jù)現(xiàn)代施工控制理論調(diào)整橋梁的工作狀態(tài)，使橋梁盡可能的靠近設(shè)計(jì)要求。橋梁的施工控制是保證橋梁質(zhì)量的重點(diǎn)，特別對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)和施工工序的橋梁更為重要。支架現(xiàn)澆轉(zhuǎn)體T形鋼構(gòu)橋雖然原理簡(jiǎn)單，但具有較高的施工技術(shù)要求，施工過程中要保障上部結(jié)構(gòu)線形、應(yīng)力調(diào)整和轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)都在合理的范圍內(nèi)。

1 橋梁結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)體不平衡控制

1.1 橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算原理

現(xiàn)澆T形鋼構(gòu)橋的成橋過程需要多個(gè)施工階段，每個(gè)節(jié)段的變形和受力監(jiān)測(cè)是橋梁施工控制的關(guān)鍵內(nèi)容，為了滿足成橋后橋梁的線形和內(nèi)力狀體符合設(shè)計(jì)要求，在施工期間必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)位移的變形情況和力學(xué)狀態(tài)控制。目前橋梁結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的計(jì)算方法有正裝計(jì)算法、倒裝計(jì)算法以及無應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算法三種。正裝計(jì)算是按照橋梁實(shí)際施工的順序進(jìn)行加載，從而模擬整個(gè)施工過程，這種方法能夠?qū)⑹┕み^程中和時(shí)間有關(guān)的因素考慮進(jìn)去，包括非線性變形問題、混凝土收縮問題、徐變問題等，能夠得到不同施工節(jié)段橋梁結(jié)構(gòu)的變形和力學(xué)情況。倒裝計(jì)算則是根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)加載的逆順序進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，這種方法能夠很好的了解到橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中的理想受力狀態(tài)、理想安裝位置。從最終的設(shè)計(jì)圖紙給出的結(jié)構(gòu)標(biāo)高，能夠逐步的反算出結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工過程中的標(biāo)高位置，從而了解施工的各個(gè)階段結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)力狀態(tài)是否處于可控的范圍。無應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算適用于大跨度橋梁和懸索橋的施工控制，假設(shè)橋梁結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件無應(yīng)力長(zhǎng)度和曲率不變，將施工過程中的中間狀態(tài)和成橋結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來。

1.2 支架現(xiàn)澆施工預(yù)拱度的確定

橋梁結(jié)構(gòu)控制中預(yù)拱度的控制是一項(xiàng)較為重要的因素，一般來說隨著分段的增長(zhǎng)，預(yù)拱度值要不斷的增大，在最大的懸臂狀態(tài)時(shí)要達(dá)到最大值。支架施工中應(yīng)考慮的預(yù)拱度因素包括支架在荷載作用下產(chǎn)生的彈性撓度和非彈性撓度、支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷、支架卸載后上部結(jié)構(gòu)及荷載一半產(chǎn)生的豎向撓度、混凝土溫度變化引起的收縮和徐變變形等。

1.3 轉(zhuǎn)盤和梁段平衡控制

影響轉(zhuǎn)盤施工的不平衡因素包括轉(zhuǎn)體的安裝精度、梁體結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布以及預(yù)應(yīng)力張拉效果等。轉(zhuǎn)體包括鋼制球鉸和滑道，球鉸在安裝時(shí)要精確的定位裝置，調(diào)整中心位置偏差不超過1mm，然后以精密水準(zhǔn)儀和鋼尺復(fù)測(cè)標(biāo)高，完成后用型鋼進(jìn)行固定?；酪蓪I(yè)的廠家生產(chǎn)并現(xiàn)場(chǎng)分階段組裝。為了減少梁體的不平衡，在施工中要控制支架的搭設(shè)，支架的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要能夠承受各種荷載，并控制支架的不均勻沉降，T形結(jié)構(gòu)要對(duì)稱澆筑，預(yù)應(yīng)力張拉要采用雙控法。分節(jié)段澆筑過程中，前端的支架和已經(jīng)澆筑的部分并沒有完全脫離，所以測(cè)量的應(yīng)力不能夠精確的反映出受力狀態(tài)，所以施工中難以把握T形鋼構(gòu)的不平衡狀態(tài)，在支架完全卸去后要重新進(jìn)行不平衡測(cè)試，以保證應(yīng)力狀態(tài)的真實(shí)性。

2 橋梁施工過程控制

2.1 線形控制

線形控制，橋梁施工不可避免的會(huì)造成一定的橋梁線形變化問題，一旦線形變化超過控制范圍可能造成橋梁難以合攏，或者影響橋梁的正常運(yùn)營(yíng)、使用。線形控制的目的是保證橋梁成橋后其基本線形盡可能的接近設(shè)計(jì)要求，線形的溫差范圍一般和橋型、跨徑及施工工藝有關(guān)。

采用分節(jié)段施工澆筑的T形鋼構(gòu)橋梁，分步進(jìn)行混凝土的澆筑，逐次的向兩邊對(duì)稱延伸，已澆筑的節(jié)段會(huì)承受后續(xù)澆筑節(jié)段的自重，其撓度會(huì)不斷變化，所以每一次施工過程中都要調(diào)整一次預(yù)拱度。全部澆筑完成后由于混凝土的徐變作用、溫度作用等橋梁仍在變形，所以成橋預(yù)拱度的設(shè)置還要考慮這些因素。測(cè)量點(diǎn)的設(shè)置要求每澆筑一個(gè)節(jié)段都要埋置水準(zhǔn)點(diǎn)和軸線測(cè)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在0#塊中心梁頂面，整個(gè)施工期間要注意對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)的保護(hù)，每個(gè)月都要進(jìn)行一次聯(lián)測(cè)復(fù)核。

2.2 應(yīng)力控制

應(yīng)力控制，橋梁應(yīng)力直接關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的安全問題，應(yīng)力監(jiān)控過程是在橋梁結(jié)構(gòu)的最不利截面的上下緣布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，收集施工過程中橋梁的應(yīng)力變化狀態(tài)，通過與理論值相比較得到誤差，并不斷的采取措施減少應(yīng)力誤差。影響應(yīng)力變化的因素包括結(jié)構(gòu)自重、施工荷載、預(yù)加應(yīng)力、溫度、基礎(chǔ)沉降以及風(fēng)雪荷載等。施工過程中可以按照節(jié)段以混凝土澆筑和預(yù)應(yīng)力張拉兩個(gè)工況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在箱梁的每個(gè)應(yīng)力測(cè)試截面上都布置數(shù)個(gè)測(cè)點(diǎn)，應(yīng)變計(jì)以順橋方向固定在縱向主筋上，測(cè)試導(dǎo)線留在混凝土外并做好保護(hù)。通過測(cè)量的應(yīng)力與理論應(yīng)力對(duì)比，可以知道一般情況下箱梁截面的下緣混凝土壓力會(huì)隨著節(jié)段澆筑而增大，上緣壓應(yīng)力則隨著澆筑節(jié)段的增加稱波浪式增加，支架拆除后壓應(yīng)力減小，鋼束預(yù)應(yīng)力增大。

2.3 穩(wěn)定控制

橋梁穩(wěn)定包括橋梁的局部穩(wěn)定和整體穩(wěn)定，目前主要通過計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)來進(jìn)行控制，穩(wěn)定系數(shù)和結(jié)構(gòu)的材料、施工工藝、橋梁結(jié)構(gòu)有一定的關(guān)系。

2.4 安全控制

安全控制，安全控制其實(shí)已經(jīng)包含了變形控制、應(yīng)力控制和穩(wěn)定性控制，是橋梁施工過程中控制的基礎(chǔ)。只要保證橋梁結(jié)構(gòu)變形控制、應(yīng)力控制和穩(wěn)定性控制在合理的范圍內(nèi)，就能保證橋梁的安全控制。

3 分節(jié)段施工長(zhǎng)度對(duì)施工效果的影響

3.1 分節(jié)段施工工藝關(guān)鍵

做好地基處理，保證地面平整，根據(jù)土質(zhì)選擇合適的壓實(shí)設(shè)備，達(dá)到最佳的壓實(shí)度，做好四周的排水工作。根據(jù)地質(zhì)狀況選擇墊層材料，提高地基的承載力，保證施工過程中不會(huì)在荷載作用下發(fā)生沉陷。支架的搭設(shè)要做好最不利荷載組合的驗(yàn)算，通過預(yù)壓消除一部分地基變形。鋼筋綁扎過程中預(yù)應(yīng)力孔道要精確布置，固定可靠，混凝土澆筑時(shí)要做好充分的協(xié)調(diào)準(zhǔn)備工作。

3.2 分節(jié)段長(zhǎng)度對(duì)施工效果的影響

通過研究發(fā)現(xiàn)分節(jié)段施工中施工節(jié)段越多，工期越長(zhǎng)。而節(jié)段長(zhǎng)度增大又會(huì)增加作業(yè)面，人力、材料和機(jī)械幾種，模板周轉(zhuǎn)需求量大，所以節(jié)段越大，成本越高。所以要合理選擇施工工藝，確定節(jié)段的大小，以達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]劉來君，陳躍.云南大保高速公路連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制[J].橋梁建設(shè)，2004.

[2]楊飛躍.節(jié)段施工橋梁的徐變變形及內(nèi)力重分布研究[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙交通學(xué)院，1997.

[3]劉敬棉.分段施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁鋼束布置方式及預(yù)張力研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2008，12.

[4]秦立方，梁來.貴陽(yáng)都拉營(yíng)T構(gòu)橋水平轉(zhuǎn)體施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2000（6）：38-39.

[5]曹海濱.喜舊溪河大橋關(guān)鍵施工技術(shù)及線形控制研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2002，9.