大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工監(jiān)控方案研究_工程管理_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工監(jiān)控方案研究預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋采納懸臂澆注法施工,施工中存在難以避開(kāi)的誤差,需要進(jìn)行橋梁施工監(jiān)測(cè)與掌握。以大跨度變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋?yàn)楸尘埃榻B了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控的目的、內(nèi)容、施工監(jiān)控細(xì)則和施工誤差調(diào)整策略,為大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的平安施工和合理成橋狀態(tài)供應(yīng)技術(shù)指導(dǎo)依據(jù)。變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋作為一種結(jié)構(gòu)剛度大、跨越力量大的橋型,在橋梁建設(shè)中具有廣泛的進(jìn)展前景。連續(xù)梁的分段懸臂澆筑法是目前國(guó)內(nèi)外大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的主要施工方法,但在施工過(guò)程中的諸多因素(如:混凝土彈性模量,澆筑主梁混凝土超方量及單T兩側(cè)重量不平衡,混凝土收縮、徐變,

2、橋梁施工臨時(shí)荷載,掛籃的變形特征,結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換和合龍等)都會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力方面與設(shè)計(jì)消失偏差。當(dāng)上述因素與設(shè)計(jì)不符,而且不能準(zhǔn)時(shí)識(shí)別引起掌握目標(biāo)偏離的真正緣由時(shí),必定導(dǎo)致在以后階段的懸臂施工中采納錯(cuò)誤的糾偏措施,引起誤差積累。因此,需要對(duì)掛籃懸臂澆筑施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控,制定有效合理的施工監(jiān)控方案一方面可確保橋梁結(jié)構(gòu)在施工及成橋后受力合理,以使得橋梁結(jié)構(gòu)的成橋線形達(dá)到設(shè)計(jì)狀態(tài)和要求;另一方面可確保懸臂澆筑施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和平安,以使得整個(gè)施工過(guò)程平安順當(dāng)?shù)倪M(jìn)行。1. 工程概況 某主線橋平面位于R=700m圓曲線上,主橋采納45m+2×80m+45m四跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱

3、梁結(jié)構(gòu),上部箱梁采納單箱雙室截面,變高梁段箱梁底板上下緣均為1.8次拋物線。箱梁頂寬16.5m,底寬9.1m,根部梁高4.8m,跨中2.3m,腹板厚4060cm,墩頂處箱梁頂板厚60cm,其余處箱梁頂板厚28cm,底板為2555cm,采納掛籃懸臂澆筑法施工。 2. 施工監(jiān)控內(nèi)容大跨橋梁施工掌握是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,詳細(xì)而言就是對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)懸臂澆注施工的過(guò)程進(jìn)行應(yīng)力、變形及穩(wěn)定性等的監(jiān)測(cè)與掌握,其施工監(jiān)控工作詳細(xì)包括:(1)對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的進(jìn)一步分析復(fù)核,確保橋梁施工過(guò)程及成橋狀態(tài)的受力與變形符合現(xiàn)行規(guī)范要求;(2)在上部結(jié)構(gòu)正式施工前,對(duì)施工組織進(jìn)行具體審查,對(duì)施工方案的平安性進(jìn)行分析,特殊是對(duì)掛籃懸

4、澆、施工支架及墩梁固結(jié)設(shè)施等的復(fù)核與平安性分析;(3)大跨度橋梁的施工均采納分階段逐步完成的施工方法,為達(dá)到成橋的線形和受力狀態(tài),需確定與設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)相應(yīng)的合理施工初始狀態(tài)。(4)對(duì)施工過(guò)程的結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力及穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè),確保施工過(guò)程結(jié)構(gòu)受力及幾何形態(tài)處于受控狀態(tài)。3. 施工監(jiān)控細(xì)則3.1橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)核。對(duì)掛籃懸臂澆注施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu),需要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的基礎(chǔ)性分析計(jì)算,以確保施工過(guò)程平安及施工掌握參數(shù)的精確性。(1)施工過(guò)程結(jié)構(gòu)應(yīng)力驗(yàn)算;(2)成橋正常使用狀態(tài)下結(jié)構(gòu)應(yīng)力及變形驗(yàn)算;(3)成橋極限承載狀態(tài)下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算;(4)施工過(guò)程橋梁變形分析,以確定設(shè)計(jì)預(yù)拱度。3.2預(yù)拱度

5、設(shè)置。對(duì)于懸臂澆注施工的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁,其線形調(diào)整主要是通過(guò)設(shè)置合理的預(yù)拱度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此,線形掌握的關(guān)鍵在于分析預(yù)拱度的組成以及確定各組成的取值。預(yù)拱度掌握主梁懸澆段的各節(jié)段立模標(biāo)高可按下式確定: Hi = H0 + fi + f掛籃 + 1/2fp (1)式中: Hi待澆筑段主梁底板前端立模標(biāo)高;H0 該點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高;fi 該施工階段及以后各施工階段對(duì)該點(diǎn)撓度影響值,該值包括恒載、移動(dòng)荷載、徐變、體系轉(zhuǎn)化、預(yù)加應(yīng)力等影響;f掛籃本節(jié)段的掛籃變形值,由加載試驗(yàn)供應(yīng);fp 活載作用下產(chǎn)生的撓度。上述各參數(shù)在有限元分析基礎(chǔ)上,依據(jù)實(shí)測(cè)信息,對(duì)計(jì)算預(yù)拱度進(jìn)行調(diào)整和猜測(cè),確定最佳預(yù)拱度。3.3線形監(jiān)

6、控。通過(guò)對(duì)懸臂澆筑掛籃變形及主梁線形進(jìn)行監(jiān)測(cè),可以把握懸臂澆筑掛籃體系的變形狀況,從變形上來(lái)推斷掛籃結(jié)構(gòu)的工作性能及平安狀況;可檢查施工好的混凝土主梁的線形同設(shè)計(jì)目標(biāo)線形間的差異狀況;還可積累混凝土梁施工過(guò)程中懸臂澆筑掛籃的變形資料和混凝土主梁的變形資料,為下階段主梁預(yù)拱度的設(shè)置供應(yīng)參考,為線形掌握服務(wù)。因此需進(jìn)行的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括:掛籃結(jié)構(gòu)、混凝土主梁標(biāo)高、混凝土主梁中線。 3.3.1線形測(cè)點(diǎn)布置及方法。為進(jìn)行線形監(jiān)測(cè)與掌握,需要選擇合適的測(cè)量掌握點(diǎn),并在模板、混凝土梁段及掛籃的關(guān)鍵位置設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。采納幾何水準(zhǔn)方法(水準(zhǔn)儀+水準(zhǔn)尺)對(duì)懸臂澆筑過(guò)程各測(cè)點(diǎn)的變形狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè),依據(jù)標(biāo)高的變化狀況,

7、來(lái)推算掛籃和混凝土主梁的變形。測(cè)量時(shí)應(yīng)避開(kāi)溫差較大的時(shí)段。懸臂澆注正式施工前,應(yīng)首先確定統(tǒng)一的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng),變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在穩(wěn)定的地方。依據(jù)地面基準(zhǔn)點(diǎn),再將基準(zhǔn)點(diǎn)引至每一墩頂箱梁0號(hào)塊底板與頂板。底板作為立模高程掌握點(diǎn),頂板作為撓度監(jiān)測(cè)工作點(diǎn),并做好明顯的紅色標(biāo)識(shí)。懸臂澆注施工過(guò)程中,一般在底模板前端選3個(gè)特征位置,以掌握施工立模誤差。為了進(jìn)行懸臂澆筑掛籃在混凝土自重作用下的變形測(cè)量,需要對(duì)主桁架、底籃及行走滑道的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量。在主桁架前吊桿上錨固位置、底籃前吊桿下錨固位置及行走滑道的前、中、后位置布置變形測(cè)點(diǎn),橫向與兩主桁架的位置相對(duì)應(yīng)。對(duì)于各施工節(jié)段,沿縱向,在各施工節(jié)段懸臂前端及0號(hào)塊

8、中間、前端設(shè)置測(cè)點(diǎn);沿橫向,在腹板頂板相交處、頂板中部設(shè)置測(cè)點(diǎn)。各測(cè)點(diǎn)采納約30cm長(zhǎng)的短鋼筋,要求鋼筋頭露出澆注好的橋面約23cm,并要求將露出橋面部分均用油漆涂成紅色并編號(hào)。懸臂澆筑掛籃施工混凝土橋梁的線形如圖2所示。 圖2懸澆施工混凝土主梁線形測(cè)點(diǎn)布置示意圖3.3.2線形測(cè)量工況。在采納掛籃進(jìn)行各孔懸澆施工時(shí),從線形掌握的角度動(dòng)身,共設(shè)置了如下的測(cè)量工況(1)立模后;(2)鋼筋綁扎后;(3)混凝土澆筑后;(4)預(yù)應(yīng)力張拉前;(5)預(yù)應(yīng)力張拉后;(6)脫模后;(7)掛籃行走后。3.4主梁截面應(yīng)力監(jiān)測(cè)。為了把握掛籃懸臂澆筑施工混凝土箱梁的應(yīng)力隨施工過(guò)程的變化狀況及確?;炷料淞菏芰Φ钠桨残院?/p>

9、合理性,有必要對(duì)掛籃懸臂澆筑施工混凝土箱梁的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)與掌握。3.4.1應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法。采納鋼弦式應(yīng)力計(jì)對(duì)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試,通過(guò)測(cè)量測(cè)點(diǎn)應(yīng)變換算應(yīng)力值。對(duì)于鋼弦式應(yīng)力計(jì),是利用傳感器內(nèi)腔中鋼弦頻率的變化來(lái)反映被測(cè)物體的應(yīng)變。鋼弦式應(yīng)力計(jì)的輸出信號(hào)為鋼弦的振動(dòng)頻率,其與應(yīng)變的關(guān)系如式(2)。f=12l =12lEg(2)對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu),采納鋼弦式應(yīng)力計(jì)測(cè)得的是總應(yīng)變,其包括了非應(yīng)力應(yīng)變成分,要得到被測(cè)位置的真實(shí)應(yīng)力,必需精確扣除非應(yīng)力應(yīng)變。而非應(yīng)力應(yīng)變又因測(cè)量對(duì)象及測(cè)量位置的不同而異。其應(yīng)力測(cè)量的計(jì)算公式如下:=E(T-u)(3)式中:荷載作用下被測(cè)結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力;E被測(cè)結(jié)構(gòu)材料的彈

10、性模量;T應(yīng)力計(jì)直接測(cè)得的應(yīng)變;u各非應(yīng)力應(yīng)變成分的總和。對(duì)于埋入混凝土中與粘貼在混凝土表面的應(yīng)力計(jì)而言, 的組成可分別由表達(dá)式(4)、(5)給出:u=c+s+t=c+s+t (4)u=tt (5)式中:t溫度變化引起的材料變形量;鋼材的線膨脹系數(shù);t溫度變化量; c、 s分別為混凝土徐變和收縮引起的非應(yīng)力應(yīng)變成分。在采納鋼弦式儀器進(jìn)行結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測(cè)試中,需要特殊留意的是溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,在應(yīng)力計(jì)算時(shí)須將溫變引起的自由應(yīng)變予以扣除。因此,從溫度對(duì)鋼弦式儀器進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試影響的角度考慮,每個(gè)鋼弦式應(yīng)力計(jì)都必需配置一個(gè)溫度傳感器。轉(zhuǎn)對(duì)于采納埋入鋼弦式應(yīng)力計(jì)進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)量,其測(cè)量精度還受到混

11、凝土徐變和收縮引起的非應(yīng)力應(yīng)變成分等的影響,須實(shí)行相應(yīng)措施對(duì)該非應(yīng)力應(yīng)變成分進(jìn)行剔除,目前通常是在應(yīng)力計(jì)四周埋置無(wú)應(yīng)力計(jì)進(jìn)行應(yīng)力補(bǔ)償。本應(yīng)力監(jiān)測(cè)將在目前測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)上,通過(guò)增加測(cè)量次數(shù),即在各關(guān)鍵工況前后分別測(cè)量應(yīng)變值,通過(guò)計(jì)算增量的方法削減混凝土收縮、徐變對(duì)應(yīng)力測(cè)試真值的影響。3.4.2應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置。為了把握橋梁結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài),須對(duì)主梁的關(guān)鍵受力截面進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)。對(duì)于主梁,一般選擇懸臂根部、1/4L、1/2L處截面作為應(yīng)力監(jiān)測(cè)截面。其中,主梁懸臂根部截面是施工過(guò)程應(yīng)力監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)截面,必不行少。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度考慮,選擇其中的一個(gè)T構(gòu),對(duì)懸臂根部、1/4L、1/2L處截面進(jìn)行全

12、面的應(yīng)力監(jiān)測(cè),對(duì)其它T構(gòu)關(guān)鍵截面選取應(yīng)力較大測(cè)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)。應(yīng)力測(cè)試截面測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。3.4.3應(yīng)力測(cè)試工況在施工過(guò)程中選擇各節(jié)段混凝土澆筑完畢、預(yù)應(yīng)力張拉完畢、掛籃前移到位以及各合攏段澆筑前后、合攏段預(yù)應(yīng)力張拉后、上二期荷載前后等作為應(yīng)力測(cè)試工況。同時(shí)要求每隔一段時(shí)間定期測(cè)量(半年內(nèi)每?jī)稍乱淮?,半年到一年之間3個(gè)月一次)。應(yīng)力測(cè)試工作最好在溫度較為恒定時(shí)進(jìn)行,同時(shí)須進(jìn)行溫度的測(cè)試。3.5主梁溫度監(jiān)測(cè)。溫度是影響主梁撓度的最主要因素之一,溫度變化包括日 溫度變化和季節(jié)變化兩部分,日溫度變化比較簡(jiǎn)單,尤其是日照作用,季節(jié)溫差對(duì)主梁的撓度影響比較簡(jiǎn)潔,其變化是勻稱(chēng)的。因此為了摸清箱梁截面內(nèi)

13、外溫差和溫度在截面上的分布狀況,在梁體上布置溫度觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè),以獲得精確的溫度變化規(guī)律。3.5.1測(cè)量方法。采納經(jīng)封裝的熱敏電阻作為監(jiān)測(cè)傳感器,用自動(dòng)采集單元進(jìn)行溫度場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)采集,采樣間隔將依據(jù)溫度場(chǎng)的變化速率進(jìn)行設(shè)置。如對(duì)混凝土水化熱的測(cè)量,可按15分鐘采樣一次,而對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)大氣溫度效應(yīng)的測(cè)量可半小時(shí)一次。3.5.2溫度測(cè)點(diǎn)布置。該橋主梁截面形式為單箱雙室,其施工過(guò)程及成橋運(yùn)營(yíng)期間的溫度效應(yīng)往往較為明顯,對(duì)結(jié)構(gòu)的受力和變形影響較大,從把握結(jié)構(gòu)受力及掌握橋梁線形的角度,有必要選取一典型主梁截面(d-d)布設(shè)溫度傳感器,用自動(dòng)采集單元進(jìn)行主梁溫度場(chǎng)的監(jiān)測(cè),其測(cè)點(diǎn)布置如圖4所示。為了保證測(cè)量結(jié)果的牢靠性,在相應(yīng)位置設(shè)置一幫助測(cè)試截面(a-a),其測(cè)點(diǎn)布置與主測(cè)試截面相同,即共設(shè)置兩個(gè)溫度場(chǎng)測(cè)試截面,每個(gè)截面布置35個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)。3.6施工誤差調(diào)整策略3.6.1施工監(jiān)控方法。大跨度橋梁的施工均采納分階段逐步完成的施工方法,在主梁各節(jié)段施工過(guò)程中,結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)并不總是與其抱負(fù)吻合。橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工狀態(tài)與抱負(fù)施工狀態(tài)總是存在著肯定的誤差,即理論猜測(cè)存在誤差。橋梁施工掌握的主要目的是使施工實(shí)

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