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文檔簡介
1、連續(xù)梁懸臂施工線形監(jiān)控的研究與實踐 摘要:結(jié)合寧安城際鐵路嚴(yán)村特大橋預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁懸臂施工實例,以施工監(jiān)控中實測數(shù)據(jù)為依據(jù),運用橋梁博士軟件進(jìn)行建模分析計算來控制懸臂施工中連續(xù)梁的撓度,從而保證橋梁按照設(shè)計標(biāo)高順利完成合龍并達(dá)到理想的線形狀態(tài)。 關(guān)鍵詞:懸臂澆筑;施工監(jiān)控;線形控制。 中圖分類號:U672.7+4文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號: 隨著我國高速公路與鐵路的迅速發(fā)展,懸臂澆筑法被廣泛地應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工中。而在此過程中許多確定和不確定性因素必然會給橋梁帶來內(nèi)力和位移的變化。從而必須進(jìn)行施工監(jiān)控來保證橋梁的施工質(zhì)量與
2、安全。施工監(jiān)控最重要的就是對橋梁的線形控制。線形控制的主要內(nèi)容就是嚴(yán)格控制箱梁每一節(jié)段的豎向撓度和橫向的偏移度。當(dāng)出現(xiàn)偏差較大時應(yīng)立即分析誤差來源并提出調(diào)整方案,為以后節(jié)段的精確施工做好準(zhǔn)備。 1 工程概況 寧安鐵路嚴(yán)村特大橋是線路的重點工程之一,該橋全長177.3m,共3跨。主橋連續(xù)梁采用掛籃懸臂施工。端支座處及邊跨直線段和跨中截面中心處為3.835m,中支點截面中心處梁高6.435m,梁高按照圓曲線變化,圓曲線半徑R=269.57m。全橋箱梁頂寬12.2m,箱梁底寬6.0m,箱梁橫截面為單箱單室直腹板。頂板厚40cm,腹板厚分別為45cm、65cm、80cm,底板厚由跨中的46cm按圓曲線
3、變化至中支點梁根部80.3cm,中支點處加厚到150cm;全橋共設(shè)5道橫隔梁,分別設(shè)計與中支點、端支點和中間跨中截面。主跨箱梁每個T 構(gòu)除零號塊和合攏段,其余劃分為10 個梁段,梁段長度為3.03.5m,梁段塊最大自重148.98T,全橋2 個T 梁,用4套掛籃,大小里程同時懸澆,直線段采用落地支架滿堂式澆注,混凝土澆注采用泵送施工。 2 建立結(jié)構(gòu)模型 本橋采用橋梁博士計算軟件,全橋模型圖如圖1所示: 圖1 橋梁模型圖 施工監(jiān)控是個循環(huán)過程,必須根據(jù)測量、分析結(jié)果反復(fù)計算,這就牽涉到計算參數(shù)的不斷修正,使計算模型更接近實際結(jié)構(gòu)。在計算初期,我們一般采用設(shè)計參數(shù)或經(jīng)驗參數(shù)。 2.1計算參數(shù): 主
4、梁混凝土:C50混凝土,容重26kN/m3,彈性模量3.5×104MPa; 橋面混凝土:C40混凝土,鋪裝r=24kN/m3,橋面瀝青混凝土鋪裝r=23kN/m3。 過渡橋墩墩身及蓋梁采用C40混凝土。 預(yù)應(yīng)力鋼材:縱向預(yù)應(yīng)力及橫向預(yù)應(yīng)力鋼束采用標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為fpk=1860Mpa的øs15.2mm低松弛高強(qiáng)度鋼絞線,其強(qiáng)度指標(biāo)符合GBT /T5224-2003標(biāo)準(zhǔn)。 2.2掛籃計算參數(shù)取值及修正 掛籃是施工過程中的臨時結(jié)構(gòu),對于整個橋梁結(jié)構(gòu)的受力來說,屬于支撐結(jié)構(gòu),所以掛籃的受力變形將單獨考慮。 掛籃變形主要包括支架的彈性變形和非彈性變形,其中非彈性變形相對難以控制,主要原因
5、是掛籃模板制作誤差和連接處變形所產(chǎn)生的。從結(jié)構(gòu)安全和施工監(jiān)控的角度考慮,掛籃使用前必須進(jìn)行加載試驗,在掛籃上作用相當(dāng)于1.2倍梁體混凝土重量的荷載,以檢驗掛籃的受力性能和變形性能,同時也消除了一部分的掛籃非彈性變形。最初掛籃變形值由試驗確定,以后將根據(jù)實際施工情況進(jìn)行修正。 2.3臨時荷載和溫度影響及修正 臨時荷載和溫度影響都是變化的,一般在跟蹤計算中不將其考慮。而將其影響值放在臨時修正中,如在模板定位時考慮。這就將非常復(fù)雜的臨時荷載和溫度影響簡化,僅考慮某一情況下的數(shù)值,忽略其變化規(guī)律。 2.4 體系的轉(zhuǎn)換 橋梁在懸臂施工的過程中,結(jié)構(gòu)體系會發(fā)生轉(zhuǎn)變,所以在建模分析中應(yīng)對不同時期結(jié)構(gòu)的邊界條
6、件進(jìn)行分別定義。5號和6號墩與懸臂澆筑的梁段在邊跨合攏前為靜定T構(gòu),兩端的約束為固接。而中跨合攏后約束釋放,轉(zhuǎn)換為鉸接和鏈桿約束,以適應(yīng)梁體轉(zhuǎn)動和縱橋向的位移。 3 高程控制 本橋的高程監(jiān)控分為臨時T構(gòu)階段及合龍體系轉(zhuǎn)化階段。主要控制各懸澆階段的立模標(biāo)高、澆注后標(biāo)高和張拉前后標(biāo)高。按照公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 0412000)規(guī)定,懸臂澆筑混凝土過程中橋梁的中軸線、高程誤差應(yīng)控制在允許范圍內(nèi),見表1: 表1 誤差允許規(guī)范 3.1高程控制點布置 0號塊件須布置足夠的高程觀測點是為了控制頂板的設(shè)計標(biāo)高,同時也作為以后各懸臂澆筑節(jié)段高程觀測的基準(zhǔn)點。0號塊件的頂板布置9個高程觀測點,測點布置位置
7、如圖2所示,這些測點還兼有觀測懸臂梁段橫向偏移量的用途。每個節(jié)段頂板和底板測點共設(shè)4個測點,對稱布置在懸臂板與承托的交接點,離塊件前端10cm,如圖3所示: 3.2立摸標(biāo)高的確定 在建立了正確的模型和性能指標(biāo)后,就要依據(jù)設(shè)計參數(shù)和控制參數(shù),結(jié)合實際橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、施工工況、施工荷載、二期恒載、活載等,輸入分析系統(tǒng)中,進(jìn)而獲得結(jié)構(gòu)每一節(jié)段的內(nèi)力和撓度值及最終成橋狀態(tài)的內(nèi)力和撓度,得出各施工節(jié)段的立模標(biāo)高及混凝土澆筑前、混凝土澆筑后、鋼筋張拉前、鋼筋張拉后的預(yù)計標(biāo)高。 立模標(biāo)高為: 式中: 立模標(biāo)高; 設(shè)計標(biāo)高; 軟件計算所得的預(yù)拋高值; 掛籃變形值。 預(yù)計標(biāo)高為: 式中: 澆筑當(dāng)前塊件的下?lián)现祷?/p>
8、張拉鋼筋后的總下?lián)现怠?3.3 梁段的高程監(jiān)控測量 (1)鋼筋綁扎結(jié)束后。 (2)混凝土澆注后已澆各梁段的變形量。 (3)張拉前后已澆注各梁段的高程。 (4)在合攏前3 個節(jié)段,按每2h1 次、24h 不間斷高程測量,為合攏提供可靠的依據(jù)。 3.4高程監(jiān)控標(biāo)高的修正 在高程監(jiān)控控制中,由于受到結(jié)構(gòu)參數(shù)(包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸、材料彈性模量、材料容重、熱膨脹系數(shù)、混凝土收縮徐變、施工荷載、預(yù)加應(yīng)力)、施工工藝、溫度變化等眾多因素的影響,得到的實際高程與設(shè)計高程存在這差異,而且這種差異具有累積性,如不及時的加以控制和調(diào)整,隨著懸臂的加長主梁標(biāo)高最終會偏離設(shè)計目標(biāo),進(jìn)而造成合龍困難,影響橋梁的內(nèi)力和線
9、形。所以,對高程計算值和實測值應(yīng)進(jìn)行反復(fù)比較分析并反饋與模型中,在模型上進(jìn)行控制標(biāo)高修正量計算,是模型計算與實際橋梁結(jié)構(gòu)相吻合,最終確定下階段施工的立模標(biāo)高。 3.5高程監(jiān)控結(jié)果分析 根據(jù)上述方法控制施工過程,以成橋后的高程為例來對嚴(yán)村大橋的線形監(jiān)控結(jié)果做說明,具體結(jié)果如圖4、圖5所示: 圖4 6號橋墩設(shè)計高程與實測高程對比圖 圖5 7號橋墩設(shè)計高程與實測高程對比圖 由上分析計算可知,整座橋梁的標(biāo)高均在可控范圍之內(nèi),看圖可知,6號橋墩實測值與設(shè)計值最大偏差出現(xiàn)在DK010+972.11處,高于設(shè)計高程9mm,最低處出現(xiàn)在DK010+908.11處,低于設(shè)計高程5mm;7號橋墩最大偏差出現(xiàn)在DK
10、010+1038.11出,高于設(shè)計高程6mm,最低處出現(xiàn)在DK010+995.11處,低于設(shè)計高程4mm,所以成橋線形平順美觀,監(jiān)控方案選擇與結(jié)果都比較合理。橋梁整體外形如下圖7、圖8所示: 圖6 建成后嚴(yán)村特大橋外觀圖 4 結(jié)束語 通過對嚴(yán)村特大橋施工過程的嚴(yán)格監(jiān)控,使得該橋施工過程比較嚴(yán)格,成橋線形較為順暢,同時對連續(xù)梁的施工工序和施工時間正在一定程度上有所減少。通過現(xiàn)場實驗及分析可得到以下結(jié)論: 4.1 在施工過程中,線形的控制是連續(xù)梁懸臂澆筑的重點,通過實測值和理論值相互比較分析,確定偏差的原因,保證了下一節(jié)段的立模標(biāo)高的準(zhǔn)確度。 4.2 掛籃變形的控制及混凝土彈性模量的收縮徐變是影響橋梁線形的關(guān)鍵因素,工作中該問題得到較好的解決。 4.3 經(jīng)過對成橋的測量可知該橋的實測高程和設(shè)計高程基本一致,嚴(yán)村特大橋在懸臂施工過程中線性控制非常合理,
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