橋梁懸臂掛藍(lán)施工技術(shù)控制

1、橋梁懸臂掛藍(lán)施工技術(shù)控制摘要: 隨著施工技術(shù)的發(fā)展, 懸臂施工成為現(xiàn)代大跨度橋梁建造的主要施工方法。為確保橋梁結(jié)構(gòu)合攏精度、成橋線形和運(yùn)營(yíng)一定時(shí)間后能達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的標(biāo)高, 施工時(shí)預(yù)測(cè)上部結(jié)構(gòu)在每一施工階段的撓度, 并根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值來(lái)分析、指導(dǎo)施工過(guò)程中每個(gè)階段的行為, 就非常重要。關(guān)鍵詞: 橋梁施工; 懸臂; 線形; 預(yù)測(cè)1 線型控制的基本原理線型控制的基本原理是: 根據(jù)計(jì)算提供的梁體各截面最終撓度變化值來(lái)設(shè)置施工預(yù)留拱度, 據(jù)此調(diào)整每段模板安裝時(shí)的前緣標(biāo)高。影響撓度的相關(guān)因素較多, 主要如下：梁段混凝土的自重;掛籃及梁上其他施工荷載; 已張拉的預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力; 合攏時(shí)釋放的臨時(shí)錨固支座的

2、力;混凝土彈性壓縮、收縮、徐變、預(yù)應(yīng)力筋松弛、孔道摩阻應(yīng)力損失等因素;大自然的溫度、濕度及風(fēng)荷載等因素的作用引起的變形; 橋墩變形、基礎(chǔ)沉降、施工誤差等。根據(jù)上述各種影響撓度的因素, 由設(shè)計(jì)計(jì)算出理論的預(yù)留拱度值, 供施工時(shí)參考, 因影響的因素較多和復(fù)雜, 施工時(shí)要根據(jù)實(shí)際施工情況作出相應(yīng)的調(diào)整。2 懸臂澆筑施工懸臂澆筑是在橋墩兩側(cè)對(duì)稱逐段澆筑混凝土, 待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后, 張拉預(yù)應(yīng)力束, 移動(dòng)掛籃, 繼續(xù)澆筑下一梁段 (如圖 1)。梁節(jié)段長(zhǎng)度與梁段自重、掛籃重、平衡配重及施工恒載密切相關(guān), 一般每個(gè)節(jié)段的長(zhǎng)度為 3 4m。懸臂澆筑施工中的主要設(shè)備是掛籃, 因橋墩根部塊的重量較大, 且為了

3、滿足拼裝和支承掛籃要求的起步長(zhǎng)度, 經(jīng)常先用托架澆筑第一梁段。21 托架依據(jù)墩身高度、承臺(tái)形式和地形條件, 分別利用墩身、承臺(tái)或地面設(shè)立支承托架。托架可采用萬(wàn)能桿件拼制, 它的高度和長(zhǎng)度應(yīng)視掛籃施工的需要和現(xiàn)澆段的長(zhǎng)度而定,橫橋向的寬度一般比箱梁底寬出 1.5 2.0 m, 以便于設(shè)立箱梁腹板的外側(cè)模板。托架頂面與箱梁底面在橋縱向的線形應(yīng)保持一致。常用的施工托架有兩種: 一是斜撐式; 二是斜拉式。為了消除托架在澆注梁段混凝土產(chǎn)生的變形,常用千斤頂法、水箱法對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓。22 掛籃托架上施工幾個(gè)梁段達(dá)到掛籃起步長(zhǎng)度后, 拼裝對(duì)接掛籃, 待其到一定長(zhǎng)度之后, 再將對(duì)接掛籃分開(kāi), 形成兩個(gè)獨(dú)立的掛

4、籃向跨中逐段推進(jìn), 新澆梁段達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉預(yù)應(yīng)力束與前一梁段連成一體。掛籃的構(gòu)造一般由主桁、懸吊系統(tǒng)、平衡重及錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、張拉平臺(tái)及底模架組成。掛籃按構(gòu)造形式可分為桁架式 (包括平弦無(wú)平衡式、菱形、弓弦式等)、斜拉式 (包括三角斜拉式和預(yù)應(yīng)力斜拉式 )、型鋼式及混合式四種; 按抗傾覆平衡方式可分為壓重式、錨固式和半壓重半錨固式三種。23 懸澆施工工藝用掛籃懸臂澆筑施工, 除 0號(hào)塊等少數(shù)梁段用托架施工外, 其余利用掛籃施工。每個(gè)梁段的混凝土宜一次澆筑,其循環(huán)作業(yè)工序?yàn)? 掛籃前移、模板就位加固、鋼筋綁扎及管道安裝、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)生、張拉壓漿, 施工周期一般為 1周左右, 其施

5、工工藝流程通常見(jiàn)圖 2。3 懸臂澆筑施工的撓度控制31預(yù)拱度的設(shè)置連續(xù)梁的施工控制中的預(yù)拱度, 不同的人有不同的理解。若是將連續(xù)梁懸臂施工開(kāi)始到全橋合龍, 完成體系轉(zhuǎn)換, 看成是一個(gè)初步的完成, 即當(dāng)作施工階段; 為運(yùn)營(yíng)進(jìn)行的二期鋪裝及之后的多年運(yùn)營(yíng)算成是運(yùn)營(yíng)階段, 那么,使多年運(yùn)營(yíng)后全橋線形達(dá)到設(shè)計(jì)線形是我們的目標(biāo)。為此,在施工中需要設(shè)置預(yù)拱度。在這里, 為上述兩個(gè)階段分設(shè)預(yù)拱度, 一個(gè)稱為施工預(yù)拱度, 一個(gè)稱為運(yùn)營(yíng)預(yù)拱度。施工預(yù)拱度應(yīng)該等于本階段至全橋合龍完成各階段施工對(duì)本懸澆梁段立模前端所產(chǎn)生的撓度之和的反號(hào)值。其中要包括砼澆筑、預(yù)應(yīng)力筋的張拉所產(chǎn)生的撓度, 還要考慮預(yù)應(yīng)力損失、收縮徐變

6、和溫度的影響。運(yùn)營(yíng)預(yù)拱度理論上應(yīng)該等于懸澆梁段立模前端處二期恒載撓度、活載撓度(最大撓度與最小撓度之和的平均值 ) 和成橋后多年收縮徐變所產(chǎn)生的撓度之和的反號(hào)值。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí), 一般是取跨中處按該方法所確定的運(yùn)營(yíng)預(yù)拱度作為最大值, 再在該跨內(nèi)其余各點(diǎn)處按拋物線形式分配。因而, 在施工控制之前應(yīng)反復(fù)地校核計(jì)算數(shù)據(jù)并與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。而在施工控制過(guò)程中, 也應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)的標(biāo)高數(shù)據(jù)修正結(jié)構(gòu)分析參數(shù)。32結(jié)構(gòu)預(yù)拱度的測(cè)量為正確反映橋梁施工的變位, 把梁底標(biāo)高作為施工控制的目標(biāo)。每節(jié)段變位監(jiān)測(cè)點(diǎn)從梁底測(cè)點(diǎn)經(jīng)腹板引到橋面。掛籃定位標(biāo)高按梁底待澆節(jié)段的最前沿橫截面上的測(cè)點(diǎn)定位, 澆完混凝土后, 通

7、過(guò)測(cè)量梁頂預(yù)埋的鋼筋頭的標(biāo)高與此時(shí)對(duì)應(yīng)的梁底標(biāo)高, 建立梁底與梁頂測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高關(guān)系,這樣已澆梁段的梁底標(biāo)高可通過(guò)梁頂標(biāo)高的測(cè)量值反饋出來(lái)。33結(jié)構(gòu)的撓度控制懸臂澆筑每節(jié)段施工的標(biāo)高控制包括四個(gè)關(guān)鍵工況掛籃前移定位標(biāo)高; 立模標(biāo)高確定; 混凝土澆筑后控制標(biāo)高; 預(yù)應(yīng)力張拉后標(biāo)高。331 掛籃前移定位標(biāo)高掛籃前移定位標(biāo)高由四項(xiàng)內(nèi)容組成:：結(jié)構(gòu)成型的設(shè)計(jì)標(biāo)高; 結(jié)構(gòu)施工期的預(yù)變位, 可根據(jù)結(jié)構(gòu)成型線形反饋計(jì)算求得; 活載引起的預(yù)拋高;掛籃體系在節(jié)段混凝土澆筑過(guò)程中的變形預(yù)拋高。定位標(biāo)高是控制結(jié)構(gòu)線形的關(guān)鍵內(nèi)容, 故在掛籃前移的過(guò)程中, 應(yīng)保證前吊帶的均勻受力、后吊帶與后錨收緊、控制點(diǎn)定位標(biāo)高的正確。3

8、32立模標(biāo)高的確定在連續(xù)梁的懸臂施工控制中, 最直接反映施工控制成果的就是對(duì)于梁段立模預(yù)留標(biāo)高的準(zhǔn)確定位。而立模預(yù)留標(biāo)高的準(zhǔn)確定位取決于分階段施工累積撓度的計(jì)算值, 以及掛籃變形值。在橋梁懸臂施工中, 掛籃在承受混凝土梁段重量時(shí)會(huì)發(fā)生彈性變形。由于掛籃變形使底模板前端的標(biāo)高發(fā)生的變形在掛籃拆除后不能得到恢復(fù), 需要在確定主梁梁段的立模標(biāo)高中預(yù)先考慮其變形的影響, 以確保主梁線型的完成。在實(shí)際應(yīng)用中, 當(dāng)前施工階段的立模標(biāo)高應(yīng)當(dāng)按照下式計(jì)算。式中為當(dāng)前第段待澆筑主梁的底模板前端的立模標(biāo)高; 為當(dāng)前第 i段待澆筑主梁的底模板前端的成橋設(shè)計(jì)標(biāo)高;為第i段及后續(xù)所有施工梁段對(duì)該點(diǎn)產(chǎn)生的撓度影響值之和,

9、 即施工預(yù)拱度;為由于掛籃變形引起的底模板前端的撓度值;為二期恒載及成橋 t年后由收縮徐變和運(yùn)營(yíng)所產(chǎn)生的撓度, 即運(yùn)營(yíng)預(yù)拱度。333 混凝土澆筑后控制標(biāo)高混凝土澆筑后各控制點(diǎn)的標(biāo)高, 主要用于已建結(jié)構(gòu)狀態(tài)的校核, 以便修正已建結(jié)構(gòu)標(biāo)高的計(jì)算值和預(yù)測(cè)待澆節(jié)段的計(jì)算參數(shù)、調(diào)整與優(yōu)化成橋線形, 得到待澆節(jié)段的施工標(biāo)高。334 預(yù)應(yīng)力張拉后標(biāo)高預(yù)應(yīng)力張拉后結(jié)構(gòu)控制標(biāo)高的測(cè)量, 目的在于獲得與利用實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)參數(shù)反饋計(jì)算值的差異, 從而了解預(yù)加力值是否發(fā)生偏差、預(yù)應(yīng)力的線形模擬是否恰當(dāng)、預(yù)應(yīng)力損失是否估計(jì)得正確以及決定是否修改預(yù)加力的理論值。4 懸臂澆注過(guò)程監(jiān)測(cè)手段及測(cè)點(diǎn)布置41線形測(cè)量411 撓度測(cè)量(1

10、) 撓度測(cè)點(diǎn)布置: 采用水準(zhǔn)儀測(cè)量撓度。箱梁預(yù)制時(shí), 在每個(gè)懸澆段距接縫10cm 處箱梁頂面布置 3個(gè)高程測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)采用短鋼筋制作, 底部焊于鋼筋籠上, 頂部磨圓露出混凝土頂面1.5 2.5 c m, 采用紅油漆標(biāo)記。測(cè)點(diǎn)位置見(jiàn)圖 3。( 2) 控制網(wǎng)的建立與復(fù)測(cè): 利用水準(zhǔn)儀及經(jīng)緯儀把高程控制點(diǎn)引至墩頂梁段頂面上, 標(biāo)上明顯標(biāo)記并保護(hù)好。在以后的施工期間以此點(diǎn)為基準(zhǔn), 作為其它水準(zhǔn)測(cè)量的后視點(diǎn), 得出所測(cè)梁頂?shù)母叱獭Ｃ恳欢枕斨辽賾?yīng)布置兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn), 每次測(cè)量時(shí)首先應(yīng)進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相互校核。對(duì)于這些基準(zhǔn)點(diǎn), 將與施工部門(mén)一起每隔一個(gè)月復(fù)測(cè)一次。( 3) 測(cè)量時(shí)間: 撓度測(cè)量在溫度相對(duì)恒定、沒(méi)有

11、日照影響的情況下進(jìn)行 (一般在夜間 20：00 清晨 7：00之間,隨季節(jié)調(diào)整 )。412 主梁軸線偏移測(cè)量用鋼尺找出前端梁段的中線并做標(biāo)記, 采用坐標(biāo)測(cè)量計(jì)算出節(jié)段端部偏移。將全站儀架在墩頂梁面中心, 后視另一墩頂梁面中心, 測(cè)出節(jié)段中心所作標(biāo)記處坐標(biāo), 用所測(cè)坐標(biāo)計(jì)算節(jié)段中心偏位。413 墩頂沉降測(cè)量墩頂沉降測(cè)量采用全站儀在一側(cè)岸邊設(shè)置兩個(gè)測(cè)站,在每個(gè)墩的頂部中間設(shè)置一個(gè)固定測(cè)點(diǎn), 測(cè)出墩頂測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo), 以便得到墩頂標(biāo)高值。每一測(cè)量工況下的沉降為測(cè)讀值與初始值的差。初始值為橋墩剛建成后在氣溫恒定、無(wú)日照影響時(shí)自由狀態(tài)下的測(cè)讀值。42 應(yīng)力測(cè)量421 應(yīng)力測(cè)量?jī)x器應(yīng)力測(cè)量的儀器擬采用鋼弦

12、式傳感器, 以適應(yīng)室外長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。鋼弦傳感器是一種間接測(cè)量?jī)x器, 其測(cè)試原理是通過(guò)測(cè)試兩端固定鋼弦的頻率, 通過(guò)事先標(biāo)定的鋼弦頻率與其應(yīng)變的關(guān)系值得到混凝土的應(yīng)變, 再根據(jù)混凝土彈性模量換算出混凝土應(yīng)力。422 應(yīng)力測(cè)量測(cè)點(diǎn)布置對(duì)于主梁, 以測(cè)量主梁沿橋縱向應(yīng)變?yōu)橹? 再測(cè)量截面的頂、底板布置應(yīng)力測(cè)點(diǎn) (見(jiàn)圖3)。5總 結(jié)在橋梁懸臂施工中, 確保橋梁成橋的線形狀態(tài)符合橋梁設(shè)計(jì)線形的要求, 是保證橋梁處于合理的受力狀態(tài)、橋梁運(yùn)營(yíng)的安全以及橋梁外觀線形優(yōu)美的關(guān)鍵, 這也是難點(diǎn)所在。因此,就是要對(duì)結(jié)構(gòu)的各施工階段的結(jié)構(gòu)變形和受理狀態(tài)進(jìn)行合理的計(jì)算分析, 為施工預(yù)拱度的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)作理論依據(jù)。同時(shí)在施工過(guò)程中, 精確控制線形變化, 施工監(jiān)測(cè)相結(jié)合來(lái)提高工程質(zhì)量, 特別注意以下幾點(diǎn):( 1) 由于掛籃變形使主梁的標(biāo)高發(fā)生的變形在掛籃拆除后不能得到恢復(fù), 因此必須先做荷載試驗(yàn), 獲取掛籃加荷的試驗(yàn)曲線以進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。( 2) 在預(yù)拱度的設(shè)置和立模標(biāo)高的確定上, 將施工預(yù)拱度、運(yùn)營(yíng)預(yù)拱度和掛籃變形分開(kāi)計(jì)算, 概念清晰, 使用方便。( 3) 懸臂澆筑連續(xù)梁橋施工中已完成梁段的誤差幾乎無(wú)法調(diào)整, 必須合理制定施工步驟, 使每個(gè)步驟的變形量減小, 這樣