連續(xù)梁橋懸臂施工澆筑中撓度控制探討

劉斌

摘 要：連續(xù)梁橋懸臂施工時(shí)，撓度控制將直接影響連續(xù)梁橋線形狀態(tài)的正常使用。文章結(jié)合近些年參與建設(shè)的幾座連續(xù)梁橋施工的經(jīng)驗(yàn)，主要闡明了在施工階段采用掛籃懸臂澆筑法影響了撓度控制的一些主要因素，從而保證連續(xù)橋梁合攏后正常運(yùn)營(yíng)期間的線性結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：懸臂澆筑；撓度；施工控制

1 概述

線性控制是現(xiàn)代連續(xù)梁橋施工控制的主要任務(wù)之一。隨著建筑技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，施工機(jī)械化程度的提高，加上計(jì)算機(jī)分析橋梁結(jié)構(gòu)的施工控制使用，懸臂施工法已成為現(xiàn)代連續(xù)梁橋施工最主要方法之一。該工法監(jiān)控的主要任務(wù)是應(yīng)力和變形，只有合理確定懸臂施工階段的撓度和應(yīng)力，才能保證結(jié)構(gòu)在一定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到理想的設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)結(jié)合這幾年修建的幾座連續(xù)橋梁經(jīng)驗(yàn)，探討一下連續(xù)梁橋在使用掛籃施工時(shí)，如何計(jì)算連續(xù)梁橋懸臂施工階段的撓度及影響懸臂施工撓度控制的因素，從而為以后類(lèi)似的施工提供一些借鑒。

2 連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工撓度的計(jì)算

為了彌補(bǔ)施工過(guò)程中的變形，底模的控制高程在施工過(guò)程中不等于橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高。計(jì)算公式如下：

H=H設(shè)+f施+f掛籃 （1）

式中：H為澆筑段立模高度；H設(shè)為構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)高；f施為施工i節(jié)段時(shí)混凝土澆筑前i梁段以及后續(xù)澆筑各段的總撓度（可由計(jì)算軟件自動(dòng)生成）；f掛籃為本節(jié)段的掛籃變形值。

標(biāo)高控制點(diǎn)要及時(shí)測(cè)量澆筑后的混凝土，主要用于檢驗(yàn)已澆構(gòu)件狀態(tài)，以便修正結(jié)構(gòu)標(biāo)高參數(shù)計(jì)算值，準(zhǔn)確調(diào)整和優(yōu)化橋梁線形，使成橋后的標(biāo)高更加接近理論設(shè)計(jì)值。

連續(xù)梁采用后張法預(yù)應(yīng)力施工的各節(jié)段必須進(jìn)行控制高程的測(cè)量，主要是掌握預(yù)應(yīng)力施加后的上拱度，目的也是檢驗(yàn)已澆構(gòu)件狀態(tài)，從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中分析與理論計(jì)算值的不同，從而了解預(yù)應(yīng)力施工中是否存在誤差，模擬過(guò)程是否合適，如何計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失，以決定預(yù)應(yīng)力理論值是否修改。懸臂梁法用于連續(xù)梁橋施工時(shí)，必須考慮溫度效應(yīng)、混凝土收縮徐變、施工荷載引起的下?lián)献冃危悦慷慰倱隙葢冶劢Y(jié)構(gòu)高程計(jì)算公式：

H=H設(shè)+fi+fiy+f掛籃+fx+0.5fP （2）

式中：H為待澆筑段主梁前端底模標(biāo)高；H設(shè)為構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)高；fi為擬施工節(jié)段以及后續(xù)澆筑各段自身靜載對(duì)該點(diǎn)標(biāo)高的影響值；fiy 為本節(jié)段和后續(xù)節(jié)段縱向預(yù)應(yīng)力束張拉后對(duì)該點(diǎn)標(biāo)高的影響值；f為i節(jié)段的掛籃變形值；fx為徐變、收縮、溫度、體系轉(zhuǎn)換、二期恒載、施工荷載對(duì)該點(diǎn)標(biāo)高的影響值；fP為靜活載作用下產(chǎn)生的下?lián)现怠?/p>

3 連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工撓度控制的影響

3.1 掛籃變形

掛籃是懸臂施工中的主要設(shè)備，掛籃系統(tǒng)的變形對(duì)懸臂梁的撓度控制起著重要作用，在懸臂澆筑過(guò)程中不可忽視。該設(shè)備的變形主要由混凝土自重作用下吊籃的彈性變形和連桿松動(dòng)引起的幾何變形組成。一般來(lái)說(shuō)，彈性變形可以用空間有限元程序計(jì)算掛籃設(shè)備在各梁段施工時(shí)的變形，進(jìn)而通過(guò)繪制變形和梁段重量所對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線來(lái)掌握，而幾何變形由于多因素的影響，增加了預(yù)定難度。然而，變形仍然是可控的。掛籃系統(tǒng)一般的變形可以參照預(yù)壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)應(yīng)基于對(duì)梁的變形數(shù)據(jù)分析的具體施工，這表明預(yù)拋高掛籃梁段，錯(cuò)誤的預(yù)測(cè)值將直接影響偏轉(zhuǎn)的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。此外，通過(guò)預(yù)壓過(guò)程可以充分了解設(shè)備的彈性變形和幾何變形，對(duì)施工過(guò)程中吊籃底模高度的調(diào)整具有重要的參考價(jià)值。同時(shí)，為了減小幾何變形的測(cè)量誤差，施工單位必須對(duì)掛籃進(jìn)行有效緊固。

3.2 彈性模量

混凝土的彈性模量對(duì)結(jié)構(gòu)分析的價(jià)值十分重要，而在施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出的彈性模量要與實(shí)際梁段構(gòu)件的相一致，這基本上是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。通常試驗(yàn)測(cè)出來(lái)的混凝土彈性模量數(shù)值都要偏大些。因此，建議計(jì)算撓度時(shí)混凝土彈性模量應(yīng)盡量采用設(shè)計(jì)規(guī)范值。

3.3 構(gòu)件尺寸

結(jié)構(gòu)物的實(shí)際尺寸和設(shè)計(jì)值可能存在一定的誤差，諸如施工放樣，模板跑模引起的誤差，這種偏差就會(huì)使得與采用理論尺寸計(jì)算出的幾何特征值存在差異。所以要在截面施工完成后檢驗(yàn)截面大小，并根據(jù)實(shí)際混凝土的用量和鋼材的用量來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)實(shí)際重量，以便及時(shí)調(diào)整結(jié)構(gòu)截面的幾何特性和恒載用于計(jì)算。

3.4 定位預(yù)應(yīng)力管道

后張法預(yù)應(yīng)力施工是懸臂法澆筑連續(xù)梁控制的關(guān)鍵，也是影響后期運(yùn)營(yíng)階段箱梁結(jié)構(gòu)下?lián)系闹饕蛩?。根?jù)國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期對(duì)大型橋梁監(jiān)控量測(cè)的結(jié)果，預(yù)應(yīng)力損失是引起結(jié)構(gòu)下?lián)系淖钪苯釉?，而事?shí)證明預(yù)應(yīng)力管道定位誤差會(huì)使預(yù)應(yīng)力損失成幾何倍數(shù)增長(zhǎng)。因此預(yù)應(yīng)力管道應(yīng)盡量采用“井”字型鋼筋支架定位，力求準(zhǔn)確。

3.5 預(yù)應(yīng)力張拉

對(duì)于連續(xù)梁橋，縱向預(yù)應(yīng)力梁體通常采用兩端張拉方式，這樣能最大程度地減小預(yù)應(yīng)力損失，使實(shí)際施加的預(yù)應(yīng)力與理論接近，降低橋梁在后期使用過(guò)程中的下?lián)?。因?yàn)樵趯?shí)際的操作過(guò)程中完全實(shí)現(xiàn)同步張拉是非常困難的。因此，為了保證預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)的張拉效果，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉控制技術(shù)的培訓(xùn)，有條件的單位最好采用全自動(dòng)智能張拉的設(shè)備。

3.6 預(yù)應(yīng)力管道摩擦系數(shù)

預(yù)應(yīng)力管道摩擦系數(shù)影響預(yù)應(yīng)力損失。根據(jù)結(jié)果表明，摩擦系數(shù)對(duì)撓度的影響非常小，摩擦系數(shù)如果增加了一倍，僅會(huì)造成最大的懸臂梁段下?lián)?cm左右。

3.7 混凝土收縮

影響混凝土收縮徐變的因素很多，因此有必要對(duì)混凝土的加載時(shí)間、臨時(shí)荷載和永久荷載進(jìn)行估算。根據(jù)混凝土養(yǎng)護(hù)期內(nèi)控制點(diǎn)標(biāo)高的變化，得到實(shí)際結(jié)果。

4 施工控制中誤差調(diào)整

工程施工過(guò)程中，可以采用影響矩陣法、灰色預(yù)測(cè)法、卡爾曼濾波、小跨徑連續(xù)法、參數(shù)識(shí)別法等方法調(diào)整誤差進(jìn)行施工控制，以便得到較為理想的橋梁線形。其中，參數(shù)辨識(shí)法是最常采用的方法，該法主要通過(guò)分析結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)的偏差，用誤差分析理論來(lái)確定或識(shí)別引起這種偏差的主要設(shè)計(jì)參數(shù)的誤差，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)誤差的調(diào)整來(lái)控制橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)之間的偏差，使結(jié)構(gòu)的成橋狀態(tài)與設(shè)計(jì)盡可能一致。雖然各種施工方法可以用來(lái)計(jì)算每個(gè)施工階段的預(yù)拱高度和撓度，但實(shí)際的橋梁調(diào)整可能依然無(wú)法達(dá)到理想效果。這主要是由于結(jié)構(gòu)參數(shù)、截面尺寸、材料的彈性模量、溫度、徐變等因素引起的各種參數(shù)誤差計(jì)算不能全部掌控，與計(jì)算模型還會(huì)存在一定偏差，這就需要廣大工程人員繼續(xù)努力探索，積累更多的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以便對(duì)施工誤差進(jìn)行更加精確的調(diào)整。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，連續(xù)梁橋懸臂施工撓度的線性控制，主要是嚴(yán)格地按設(shè)計(jì)圖紙組織施工，精確地監(jiān)控量測(cè)和驗(yàn)證，采用先進(jìn)的設(shè)備及時(shí)消除施工中產(chǎn)生的各種誤差，并根據(jù)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整掛籃各控制點(diǎn)參數(shù)，提前設(shè)置預(yù)拱度，最后才能得出令人滿(mǎn)意的結(jié)果，從而保證施工的順利的進(jìn)行，為后續(xù)工作的開(kāi)展提供保障。

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