中南大學土木工程學院-預應力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工課件

1、預應力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工控制中南大學土木建筑學院 肖 丹 博士二 一 一年 一 月前 言 1施工控制的目的、內容2施工控制結構分析(計算)3施工控制監(jiān)測內容與方案4提 綱前 言 11 前 言懸臂施工法概述懸臂施工法是預應力混凝土連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構橋的主要施工方法。采用懸臂施工法施工有若干關鍵問題需要解決。例如：如何保證合攏前兩懸臂端豎向撓度的偏差和主梁軸線的橫向偏移不超過容許范圍；如何保證合攏后的橋面線形良好；如何避免施工中主梁截面出現(xiàn)過大的應力； 這些問題若處理不當，不僅會對結構受力不利，而且可能會使主梁梁底曲線不順暢，形成永久性缺陷而影響外形美觀。為了解決好這些問題，唯一的辦法就是對施

2、工過程實施監(jiān)測和控制。 施工控制的目的、內容22 施工控制的目的、內容施工控制的目的定義： 施工控制就是根據施工監(jiān)測所得的結構參數真實值進行施工階段計算，確定出每個懸澆節(jié)段的立模標高，并在施工過程中根據施工監(jiān)測的成果對誤差進行分析、預測和對下一立模標高進行調整，以此來保證成橋后橋面線形、合攏段兩懸臂端標高的相對偏差不大于規(guī)定值,以及結構內力狀態(tài)符合設計要求。目的： 橋梁施工控制的目的就是確保施工過程中結構的安全，保證橋梁成橋橋面線形及受力狀態(tài)符合設計要求。2 施工控制的目的、內容施工控制的內容內容：變形控制和應力監(jiān)測。變形控制就是嚴格控制每一節(jié)段箱梁的豎向撓度及其橫向偏移，若有偏差并且偏差較大

3、時，就必須立即進行誤差分析并確定調整方法，為下一節(jié)段更為精確的施工做好準備工作。應力監(jiān)測則是控制主梁在施工過程中以及成橋后的應力，尤其是合攏時間的控制，使其不致過大而偏于不安全，避免在施工過程中造成主梁破壞。2 施工控制的目的、內容懸灌施工連續(xù)梁橋施工控制過程主要體現(xiàn)在：施工控制模擬結構分析；施工監(jiān)測(包括結構變形與應力監(jiān)測)；施工誤差分析；后續(xù)狀態(tài)預測（提供下一節(jié)段立模板標高）。施工控制結構分析(計算)33 施工控制結構分析(計算)施工控制結構分析(計算)的作用：為了達到施工控制的目的，我們首先必須通過施工控制計算來確定橋梁結構施工過程中每個階段在受力和變形方面的理想狀態(tài)(施工階段理想狀態(tài))

4、，以此為依據來控制施工過程中每個階段的結構行為，使其最終成橋線形和受力狀態(tài)滿足設計要求。3 施工控制結構分析(計算)施工控制結構計算的一般原則： 預應力混凝土連續(xù)梁橋施工控制計算需要考慮如下因素：施工方案： 由于連續(xù)梁橋的恒載內力與施工方法密切相關，施工控制計算前應首先對施工方法作一番較為深入地研究，并對主梁不同施工階段各節(jié)段的撓度和應力給出一個較為精確的數值。計算圖式： 連續(xù)梁橋一般要經過墩梁固接懸臂施工邊跨合攏解除墩梁固接中跨合攏的過程。可見，在施工過程中結構體系不斷地發(fā)生變化，因此在各個施工階段應根據符合實際狀況的結構體系和荷載狀況選擇正確的計算圖式進行分析、計算。3 施工控制結構分析(

5、計算)結構分析程序： 對連續(xù)梁橋的施工控制計算而言，采用平面結構分析方法基本可以滿足實際施工控制的需要。可采用橋梁博士3.1、Midas/Civil進行計算。非線性影響： 非線性對中小跨連續(xù)梁橋的影響可以忽略不計，對大跨徑則有必要考慮非線性的影響。預加應力影響： 預加應力直接影響結構的受力與變形，施工控制中應在設計要求的基礎上，充分考慮預應力的實際施加程度。3 施工控制結構分析(計算)混凝土收縮、徐變的影響： 連續(xù)梁橋施工控制計算必須計入混凝土收縮、徐變對變形的影響。溫度： 溫度對結構的影響是復雜的，通常的做法是對季節(jié)性溫差在計算中予以考慮，對日照溫差則在觀測中采取一些措施予以消除，減小其影響

6、。施工進度： 施工控制計算須按實際的施工進度以及確切地預計合攏時間，分別考慮各個部分的混凝土徐變變形。3 施工控制結構分析(計算)施工控制的結構計算方法前進分析法： 對于分節(jié)段懸臂澆筑施工的預應力混凝土連續(xù)梁橋，施工控制結構計算的計算方法一般采用前進分析法。為了計算出橋梁結構在成橋后的受力狀態(tài)，只有根據實際結構的配筋情況和既定施工方案逐個階段地進行計算，最終才能得到成橋結構的受力狀態(tài)和變形情況。這種計算方法的特點是：隨著施工階段的推進，結構形式、邊界約束、荷載形式在不斷地改變，前期結構將發(fā)生徐變，其幾何位置也在改變，因此，前一階段的結構狀態(tài)將是本次施工階段結構分析的基礎。3 施工控制結構分析(

7、計算)前進分析法的基本步驟：1、確定結構初始狀態(tài)：主要包括：中跨、邊跨(次邊跨)的大小、橋面線形、橋墩的高度、橫截面信息、材料信息、約束信息、預應力索信息、混凝土徐變信息、施工臨時荷載信息、二期恒載信息、體系轉換信息等。2、基礎、橋墩和0號塊澆筑完成：計算已澆筑部分在自重和外加荷載作用下的變形和內力。3、在每一個橋墩上對稱地依次懸臂澆筑各個塊件，直到懸臂澆筑完成，掛籃拆除。計算每一次懸臂澆筑時結構的變形和內力，每一階段計算均依照上一階段結束時結構變形后的幾何形狀為基礎。 4、進行邊跨合攏(次邊跨合攏)、中跨合攏，計算這幾個主要階段結構的內力和變形。5、橋面鋪裝：計算二期恒載作用下結構的內力與變

8、形。 3 施工控制結構分析(計算)立模標高的確定：立模標高并不等于設計中橋梁建成后的標高，要設一定的預拱度，以抵消施工中產生的各種變形(撓度)。其計算公式如下：式中： lmiHi節(jié)段立模標高(節(jié)段上某確定位置)； sjiHi節(jié)段設計標高； 1if由各梁段自重在i節(jié)段產生的撓度總和； 2if由張拉各節(jié)段預應力在i節(jié)段產生的撓度總和； 3if混凝土收縮、徐變在i節(jié)段引起的撓度； 4if施工臨時荷載在i節(jié)段引起的撓度； 5if使用荷載在i節(jié)段引起的撓度； glf掛籃變形值。 3 施工控制結構分析(計算)其中掛籃變形值是根據掛籃預壓加載試驗，綜合各項測試結果，最后繪制出掛籃荷載-撓度曲線，進行內插而得

9、。而 五項在計算分析中已經加以考慮，計算分析中給出的預拋高值 就是這五項撓度的總和。施工控制監(jiān)測內容與方案44 施工控制監(jiān)測內容與方案施工監(jiān)測的目的施工監(jiān)測的目的 預應力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)測的目的就是在懸臂施工過程中，通過監(jiān)測主墩和主梁結構在各個施工階段的應力和變形來達到及時了解結構實際行為的目的。根據監(jiān)測所獲得的數據，首先確保結構的安全和穩(wěn)定，其次保證結構的受力合理和線形平順，為大橋安全、順利地建成提供技術保障。4 施工控制監(jiān)測內容與方案設計參數的測定主梁結構部分設計參數的測定 在此只考慮主要的、而且可測定的參數。具體測定工作的進行，應根據該橋所在的自然環(huán)境情況、所用材料情況、施工工藝及工

10、序情況來加以測定。需測定的參數如下： 混凝土彈性模量；(必須試驗確定) 預應力鋼絞線彈性模量； 混凝土容重；(必須試驗確定) 混凝土收縮徐變系數； 材料熱脹系數； 施工臨時荷載；(主要是掛籃自重)主梁施工撓度觀測與標高控制 準備工作 :1、施工單位完成掛籃及托架試驗。除安裝檢查外，重點進行掛籃變形測試，測試結果為掛籃和托架的結構荷載撓度曲線圖，實測彈性及非彈性變形值。2、邊跨現(xiàn)澆段支架試驗要求相同，試驗結果要告之施工控制組。3、主橋軸線及橋墩位里程、高程均根據全橋三角網點和水準網點由施工單位進行兩次復測。4、線形控制小組要按施工進度劃分的階段，應用施工控制程序求得每一節(jié)段的梁體撓度，并轉化為各

11、梁段計算的立模標高。5、施工單位配合施工監(jiān)控組設置橋墩沉降觀測點。 4 施工控制監(jiān)測內容與方案撓度觀測與標高控制 4 施工控制監(jiān)測內容與方案撓度觀測與標高控制 梁段測點基準點的設置墩頂0號塊箱梁頂面水準點為箱梁懸臂澆筑施工的標高控制點。 將高程控制點引至0#塊梁段頂面上，標上明顯標記并保護好。在以后的施工期就以此點為基準，作為其它水準測量的后視點，得出所測梁頂的高程。每一墩頂至少應布置兩個基準點，每次測試時首先應進行基準點之間的相互校核。為了防止墩的沉降，要求對于這些基準點，每隔一個月復測一次。4 施工控制監(jiān)測內容與方案撓度觀測與標高控制 從箱梁第1號節(jié)段開始，在梁段前端距端面10cm斷面（橋

12、縱向），沿橫向布置3個箱梁頂面標高測點，其中中間測點主要用于連續(xù)梁水平軸線的測量控制。測點采用16的短鋼筋制作，底部焊于鋼筋籠上，頂部磨圓露出砼面1.52.5cm，測頭磨平并用紅油漆標記，這樣不僅可以測量箱梁的撓度，同時可以觀察箱梁是否發(fā)生扭轉變形。上述標高測點中包括了橋中線位置控制測點。4 施工控制監(jiān)測內容與方案撓度觀測與標高控制 監(jiān)測規(guī)定（1）對于每一個懸澆梁段應進行至少3種工況的標高觀測，即掛籃就位及立模后、澆筑混凝土后、張拉完預應力鋼束后。（2）除立模調整外，撓度觀測時間一般應在早晨太陽出來前完成（清晨5：008：00時間段內）。（3）在進行標高觀測的同時，應進行中軸線位置觀測，墩沉降

13、觀測，根據施工的進度情況，進行周期性觀測。（4）在對梁段標高和中軸線進行測量時，若現(xiàn)場實測值與預測值對應誤差為15mm（高程）、5mm（中軸線偏位）時，應向監(jiān)理和施工控制組（線形控制小組）匯報，在施工控制組人員認可和監(jiān)理同意觀測結果后方可結束測量。4 施工控制監(jiān)測內容與方案撓度觀測與標高控制 合攏段觀測（1）合攏段是箱梁施工的重點之一，更是線形控制的難點，故應高度重視。（2）合攏段相鄰懸臂施工的最后梁段施工前，應對相應梁跨進行聯(lián)測，以確定最后梁段懸臂施工的立模高程，保證合攏精度。（3）合攏段的高程觀測應按6種工況進行實測：臨時支承約束解除后、勁性骨架焊接前、澆筑混凝土前、后，張拉部分預應力鋼束

14、后，勁性骨架解除后、張拉完所有預應力鋼束后。（4）在現(xiàn)澆合攏段之前，監(jiān)控單位配合施工單位對最大懸臂長度時溫度變化及相應撓度變化進行24小時測量。（5）控制標準應按設計文件要求。若設計文件中無此要求，則應按鐵路橋涵技術規(guī)范的規(guī)定要求執(zhí)行。4 施工控制監(jiān)測內容與方案撓度觀測與標高控制 主梁懸臂澆筑施工的主要精度要求 參照客運專線鐵路橋涵工程施工質量驗收暫行標準（鐵建設2005160號），結合目前測試儀器的誤差范圍，施工監(jiān)控控制精度初定如下： 項目規(guī)定值或允許偏差（mm）懸臂澆筑狀態(tài)混凝土強度符合設計要求立模標高3懸臂梁段高程15，-5合龍前兩懸臂端相對高差L合龍段/100，且15梁段軸線偏位15成橋狀態(tài)梁段頂面高程差10軸線偏位10頂面高程L100m20相鄰節(jié)段高差10斷面尺寸高度15，-5頂寬10頂板厚10，0底腹板