中南大學(xué)土木工程學(xué)院-預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工課件

1、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂施工控制中南大學(xué)土木建筑學(xué)院 肖 丹 博士二 一 一年 一 月前 言 1施工控制的目的、內(nèi)容2施工控制結(jié)構(gòu)分析(計(jì)算)3施工控制監(jiān)測(cè)內(nèi)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(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋的主要施工方法。采用懸臂施工法施工有若干關(guān)鍵問(wèn)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(guò)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(guò)大的應(yīng)力； 這些問(wèn)題若處理不當(dāng)，不僅會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)受力不利，而且可能會(huì)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(wèn)題，唯一的辦法就是對(duì)施

2、工過(guò)程實(shí)施監(jiān)測(cè)和控制。 施工控制的目的、內(nèi)容22 施工控制的目的、內(nèi)容施工控制的目的定義： 施工控制就是根據(jù)施工監(jiān)測(cè)所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實(shí)值進(jìn)行施工階段計(jì)算，確定出每個(gè)懸澆節(jié)段的立模標(biāo)高，并在施工過(guò)程中根據(jù)施工監(jiān)測(cè)的成果對(duì)誤差進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和對(duì)下一立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)保證成橋后橋面線形、合攏段兩懸臂端標(biāo)高的相對(duì)偏差不大于規(guī)定值,以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。目的： 橋梁施工控制的目的就是確保施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的安全，保證橋梁成橋橋面線形及受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。2 施工控制的目的、內(nèi)容施工控制的內(nèi)容內(nèi)容：變形控制和應(yīng)力監(jiān)測(cè)。變形控制就是嚴(yán)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(shí)，就必須立即進(jìn)行誤差分析并確定調(diào)整方法，為下一節(jié)段更為精確的施工做好準(zhǔn)備工作。應(yīng)力監(jiān)測(cè)則是控制主梁在施工過(guò)程中以及成橋后的應(yīng)力，尤其是合攏時(shí)間的控制，使其不致過(guò)大而偏于不安全，避免在施工過(guò)程中造成主梁破壞。2 施工控制的目的、內(nèi)容懸灌施工連續(xù)梁橋施工控制過(guò)程主要體現(xiàn)在：施工控制模擬結(jié)構(gòu)分析；施工監(jiān)測(cè)(包括結(jié)構(gòu)變形與應(yīng)力監(jiān)測(cè))；施工誤差分析；后續(xù)狀態(tài)預(yù)測(cè)（提供下一節(jié)段立模板標(biāo)高）。施工控制結(jié)構(gòu)分析(計(jì)算)33 施工控制結(jié)構(gòu)分析(計(jì)算)施工控制結(jié)構(gòu)分析(計(jì)算)的作用：為了達(dá)到施工控制的目的，我們首先必須通過(guò)施工控制計(jì)算來(lái)確定橋梁結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中每個(gè)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(jù)來(lái)控制施工過(guò)程中每個(gè)階段的結(jié)構(gòu)行為，使其最終成橋線形和受力狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求。3 施工控制結(jié)構(gòu)分析(計(jì)算)施工控制結(jié)構(gòu)計(jì)算的一般原則： 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制計(jì)算需要考慮如下因素：施工方案： 由于連續(xù)梁橋的恒載內(nèi)力與施工方法密切相關(guān)，施工控制計(jì)算前應(yīng)首先對(duì)施工方法作一番較為深入地研究，并對(duì)主梁不同施工階段各節(jié)段的撓度和應(yīng)力給出一個(gè)較為精確的數(shù)值。計(jì)算圖式： 連續(xù)梁橋一般要經(jīng)過(guò)墩梁固接懸臂施工邊跨合攏解除墩梁固接中跨合攏的過(guò)程?？梢?，在施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)體系不斷地發(fā)生變化，因此在各個(gè)施工階段應(yīng)根據(jù)符合實(shí)際狀況的結(jié)構(gòu)體系和荷載狀況選擇正確的計(jì)算圖式進(jìn)行分析、計(jì)算。3 施工控制結(jié)構(gòu)分析(

5、計(jì)算)結(jié)構(gòu)分析程序： 對(duì)連續(xù)梁橋的施工控制計(jì)算而言，采用平面結(jié)構(gòu)分析方法基本可以滿足實(shí)際施工控制的需要?？刹捎脴蛄翰┦?.1、Midas/Civil進(jìn)行計(jì)算。非線性影響： 非線性對(duì)中小跨連續(xù)梁橋的影響可以忽略不計(jì)，對(duì)大跨徑則有必要考慮非線性的影響。預(yù)加應(yīng)力影響： 預(yù)加應(yīng)力直接影響結(jié)構(gòu)的受力與變形，施工控制中應(yīng)在設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，充分考慮預(yù)應(yīng)力的實(shí)際施加程度。3 施工控制結(jié)構(gòu)分析(計(jì)算)混凝土收縮、徐變的影響： 連續(xù)梁橋施工控制計(jì)算必須計(jì)入混凝土收縮、徐變對(duì)變形的影響。溫度： 溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響是復(fù)雜的，通常的做法是對(duì)季節(jié)性溫差在計(jì)算中予以考慮，對(duì)日照溫差則在觀測(cè)中采取一些措施予以消除，減小其影響

6、。施工進(jìn)度： 施工控制計(jì)算須按實(shí)際的施工進(jìn)度以及確切地預(yù)計(jì)合攏時(shí)間，分別考慮各個(gè)部分的混凝土徐變變形。3 施工控制結(jié)構(gòu)分析(計(jì)算)施工控制的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法前進(jìn)分析法： 對(duì)于分節(jié)段懸臂澆筑施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，施工控制結(jié)構(gòu)計(jì)算的計(jì)算方法一般采用前進(jìn)分析法。為了計(jì)算出橋梁結(jié)構(gòu)在成橋后的受力狀態(tài)，只有根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)的配筋情況和既定施工方案逐個(gè)階段地進(jìn)行計(jì)算，最終才能得到成橋結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和變形情況。這種計(jì)算方法的特點(diǎn)是：隨著施工階段的推進(jìn)，結(jié)構(gòu)形式、邊界約束、荷載形式在不斷地改變，前期結(jié)構(gòu)將發(fā)生徐變，其幾何位置也在改變，因此，前一階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)將是本次施工階段結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。3 施工控制結(jié)構(gòu)分析(

7、計(jì)算)前進(jìn)分析法的基本步驟：1、確定結(jié)構(gòu)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(yù)應(yīng)力索信息、混凝土徐變信息、施工臨時(shí)荷載信息、二期恒載信息、體系轉(zhuǎn)換信息等。2、基礎(chǔ)、橋墩和0號(hào)塊澆筑完成：計(jì)算已澆筑部分在自重和外加荷載作用下的變形和內(nèi)力。3、在每一個(gè)橋墩上對(duì)稱地依次懸臂澆筑各個(gè)塊件，直到懸臂澆筑完成，掛籃拆除。計(jì)算每一次懸臂澆筑時(shí)結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力，每一階段計(jì)算均依照上一階段結(jié)束時(shí)結(jié)構(gòu)變形后的幾何形狀為基礎(chǔ)。 4、進(jìn)行邊跨合攏(次邊跨合攏)、中跨合攏，計(jì)算這幾個(gè)主要階段結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。5、橋面鋪裝：計(jì)算二期恒載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變

8、形。 3 施工控制結(jié)構(gòu)分析(計(jì)算)立模標(biāo)高的確定：立模標(biāo)高并不等于設(shè)計(jì)中橋梁建成后的標(biāo)高，要設(shè)一定的預(yù)拱度，以抵消施工中產(chǎn)生的各種變形(撓度)。其計(jì)算公式如下：式中： lmiHi節(jié)段立模標(biāo)高(節(jié)段上某確定位置)； sjiHi節(jié)段設(shè)計(jì)標(biāo)高； 1if由各梁段自重在i節(jié)段產(chǎn)生的撓度總和； 2if由張拉各節(jié)段預(yù)應(yīng)力在i節(jié)段產(chǎn)生的撓度總和； 3if混凝土收縮、徐變?cè)趇節(jié)段引起的撓度； 4if施工臨時(shí)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(jié)構(gòu)分析(計(jì)算)其中掛籃變形值是根據(jù)掛籃預(yù)壓加載試驗(yàn)，綜合各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果，最后繪制出掛籃荷載-撓度曲線，進(jìn)行內(nèi)插而得

9、。而 五項(xiàng)在計(jì)算分析中已經(jīng)加以考慮，計(jì)算分析中給出的預(yù)拋高值 就是這五項(xiàng)撓度的總和。施工控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方案44 施工控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方案施工監(jiān)測(cè)的目的施工監(jiān)測(cè)的目的 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)測(cè)的目的就是在懸臂施工過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)測(cè)主墩和主梁結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段的應(yīng)力和變形來(lái)達(dá)到及時(shí)了解結(jié)構(gòu)實(shí)際行為的目的。根據(jù)監(jiān)測(cè)所獲得的數(shù)據(jù)，首先確保結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定，其次保證結(jié)構(gòu)的受力合理和線形平順，為大橋安全、順利地建成提供技術(shù)保障。4 施工控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方案設(shè)計(jì)參數(shù)的測(cè)定主梁結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)參數(shù)的測(cè)定 在此只考慮主要的、而且可測(cè)定的參數(shù)。具體測(cè)定工作的進(jìn)行，應(yīng)根據(jù)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(lái)加以測(cè)定。需測(cè)定的參數(shù)如下： 混凝土彈性模量；(必須試驗(yàn)確定) 預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量； 混凝土容重；(必須試驗(yàn)確定) 混凝土收縮徐變系數(shù)； 材料熱脹系數(shù)； 施工臨時(shí)荷載；(主要是掛籃自重)主梁施工撓度觀測(cè)與標(biāo)高控制 準(zhǔn)備工作 :1、施工單位完成掛籃及托架試驗(yàn)。除安裝檢查外，重點(diǎn)進(jìn)行掛籃變形測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為掛籃和托架的結(jié)構(gòu)荷載撓度曲線圖，實(shí)測(cè)彈性及非彈性變形值。2、邊跨現(xiàn)澆段支架試驗(yàn)要求相同，試驗(yàn)結(jié)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(jù)全橋三角網(wǎng)點(diǎn)和水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)由施工單位進(jìn)行兩次復(fù)測(cè)。4、線形控制小組要按施工進(jìn)度劃分的階段，應(yīng)用施工控制程序求得每一節(jié)段的梁體撓度，并轉(zhuǎn)化為各

11、梁段計(jì)算的立模標(biāo)高。5、施工單位配合施工監(jiān)控組設(shè)置橋墩沉降觀測(cè)點(diǎn)。 4 施工控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方案撓度觀測(cè)與標(biāo)高控制 4 施工控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方案撓度觀測(cè)與標(biāo)高控制 梁段測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置墩頂0號(hào)塊箱梁頂面水準(zhǔn)點(diǎn)為箱梁懸臂澆筑施工的標(biāo)高控制點(diǎn)。 將高程控制點(diǎn)引至0#塊梁段頂面上，標(biāo)上明顯標(biāo)記并保護(hù)好。在以后的施工期就以此點(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?。每一墩頂至少?yīng)布置兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，每次測(cè)試時(shí)首先應(yīng)進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相互校核。為了防止墩的沉降，要求對(duì)于這些基準(zhǔn)點(diǎn)，每隔一個(gè)月復(fù)測(cè)一次。4 施工控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方案撓度觀測(cè)與標(biāo)高控制 從箱梁第1號(hào)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(gè)箱梁頂面標(biāo)高測(cè)點(diǎn)，其中中間測(cè)點(diǎn)主要用于連續(xù)梁水平軸線的測(cè)量控制。測(cè)點(diǎn)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(cè)頭磨平并用紅油漆標(biāo)記，這樣不僅可以測(cè)量箱梁的撓度，同時(shí)可以觀察箱梁是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。上述標(biāo)高測(cè)點(diǎn)中包括了橋中線位置控制測(cè)點(diǎn)。4 施工控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方案撓度觀測(cè)與標(biāo)高控制 監(jiān)測(cè)規(guī)定（1）對(duì)于每一個(gè)懸澆梁段應(yīng)進(jìn)行至少3種工況的標(biāo)高觀測(cè)，即掛籃就位及立模后、澆筑混凝土后、張拉完預(yù)應(yīng)力鋼束后。（2）除立模調(diào)整外，撓度觀測(cè)時(shí)間一般應(yīng)在早晨太陽(yáng)出來(lái)前完成（清晨5：008：00時(shí)間段內(nèi)）。（3）在進(jìn)行標(biāo)高觀測(cè)的同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行中軸線位置觀測(cè)，墩沉降

13、觀測(cè)，根據(jù)施工的進(jìn)度情況，進(jìn)行周期性觀測(cè)。（4）在對(duì)梁段標(biāo)高和中軸線進(jìn)行測(cè)量時(shí)，若現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值對(duì)應(yīng)誤差為15mm（高程）、5mm（中軸線偏位）時(shí)，應(yīng)向監(jiān)理和施工控制組（線形控制小組）匯報(bào)，在施工控制組人員認(rèn)可和監(jiān)理同意觀測(cè)結(jié)果后方可結(jié)束測(cè)量。4 施工控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方案撓度觀測(cè)與標(biāo)高控制 合攏段觀測(cè)（1）合攏段是箱梁施工的重點(diǎn)之一，更是線形控制的難點(diǎn)，故應(yīng)高度重視。（2）合攏段相鄰懸臂施工的最后梁段施工前，應(yīng)對(duì)相應(yīng)梁跨進(jìn)行聯(lián)測(cè)，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(cè)應(yīng)按6種工況進(jìn)行實(shí)測(cè)：臨時(shí)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(yù)應(yīng)力鋼束

14、后，勁性骨架解除后、張拉完所有預(yù)應(yīng)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(duì)最大懸臂長(zhǎng)度時(shí)溫度變化及相應(yīng)撓度變化進(jìn)行24小時(shí)測(cè)量。（5）控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按設(shè)計(jì)文件要求。若設(shè)計(jì)文件中無(wú)此要求，則應(yīng)按鐵路橋涵技術(shù)規(guī)范的規(guī)定要求執(zhí)行。4 施工控制監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方案撓度觀測(cè)與標(biāo)高控制 主梁懸臂澆筑施工的主要精度要求 參照客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)（鐵建設(shè)2005160號(hào)），結(jié)合目前測(cè)試儀器的誤差范圍，施工監(jiān)控控制精度初定如下： 項(xiàng)目規(guī)定值或允許偏差（mm）懸臂澆筑狀態(tài)混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求立模標(biāo)高3懸臂梁段高程15，-5合龍前兩懸臂端相對(duì)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