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连续钢构桥梁施工监控要点及体会
日期:2020-6-4 9:16:17 作者:佚名 来源:本站原创
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  摘要: 随着我国科学技术和交通事业的发展,在山岭重丘区高速公路建设中,预应力混凝土连续刚构桥梁以其跨越能力强、适用地形广泛、无支架施工简便、受力合理、行车舒适等优势得到了广泛应用。在预应力混凝土连续刚构桥悬臂施工过程中,为了保证大桥的顺利合龙及成桥线形满足设计要求,同时成桥内力控制在设计容许范围内,必须在桥梁施工过程中开展全过程施工监控工作。本文结合某特大桥的施工监控实践,介绍了连续钢构桥梁施工监控的步骤和指标,并提出了监控过程中需要注意的主要事项,以达到其预定目标。其研究成果可为同类工程提供参考。
  关键词:连续钢构桥梁;桥梁施工;施工监控技术
  工况:
  某大桥采用逐节段跟踪控制的方法对上部结构的施工进行了全过程监控,通过对施工阶段各节段挠度测点的测量分析,确定了每一阶段的立模标高,确保该桥合龙精度;通过对控制断面测点处混凝土应力的监测,确保该桥施工过程中结构的安全。
  一、施工控制的内容与原则
  1.监控工作内容
  监控工作主要包括结构计算分析、挠度监测、应力监测、立模标高的确定。监控的原则是:以箱梁底部线性控制为主、应力监测为辅,同时在施工过程中严格控制预应力,确保预应力施工的质量。
  2.监控采用的计算软件和测试仪
  利用MIDAS/Civil和桥梁博士软件建立全桥施工阶段的仿真分析模型,并将计算结果进行比较,确定两套模型计算结果差距不大,表明模型参数选择合理,计算分析正确合理,能够较好地反映结构实际情况。
  在计算过程中,混凝土的弹性模量、混凝土的容重、钢束的特性、挂篮的自重均根据现场采集的数据取值,其他的计算参数均按规范取值。在进行挠度计算时,对梁段自重及钢束张拉产生的挠度进行了修正。挠度监测工作由施工单位配合完成,分为3个工况进行了监测,即在混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、钢束张拉后用精密水准仪分别测量节段前方箱顶测点的标高,通过数据分析,计算箱梁的实际变形值。为了准确测量挂篮在各个节段施工时的变形值,在每对挂篮拼装完成后,均进行了预压工作,通过分级加载卸载,消除了挂篮的塑性变形,得到了挂篮在各节段的变形值。
  应力监测采用的是埋入式钢弦应力计,根据工程的实际情况,在每工况结束后用综合测试仪对测点混凝土“表观应变”进行测量,分析后确定结构是否正常,以确保施工过程中结构的应变不超过材料允许值,从而保证施工过程中结构的安全。
  3.监控的核心
  立模标高是监控的核心,通过前期的结构计算分析,可以确定各节段在各工况下挠度的预计值。通过现场监测,采集施工节段在各相应工况下实测挠度值,重新对结构进行分析,得到以后各节段的计算挠度值。根据计算成果确定下一节段的立模标高。如此反复计算调整至全桥合龙。立模标高的基准值为前期结构分析报告中的立模标高值,将各阶段调整后的计算立模标高与基准值的差值作为下一节段立模标高的调整值。
  二、施工控制结果
  1.实测参数
  在进行施工控制时,为准确地对结构的实测状态进行计算及监测,在监控过程中对混凝土的弹性模量、挂篮的加载变形等均进行实测。
  1.1混凝土弹性模量
  在施工箱梁各块段时,施工单位制作了足够数量的试块,实际测量了混凝土的弹性模量。计算3天、7天、14天、28天、60天、90天、180天、365天弹性模量的平均值。
  1.2挂篮荷载试验
  挂篮是施工过程中的临时结构,由于是后支点挂篮,对于整个桥梁结构的受力来说,相当于简支结构,所以挂篮的受力变形将单独考虑。挂篮变形主要包括挂篮的弹性变形和非弹性变形,其中非弹性变形相对难以控制,主要原因是挂篮制作误差和连接处变形所产生的。从结构安全和施工监控的角度考虑,挂篮使用前必须进行加载试验,在挂篮上作用相当于混凝土重量的荷载,以检验挂篮的受力性能和变形性能,同时也消除了一部分的挂篮非弹性变形。最初的挂篮变形值由试验确定,随后将根据实际施工情况进行修正。
  2.线形控制
  线形控制是施工控制中最重要的项目。箱梁每一节段悬臂施工过程中,应进行以下3个工况的挠度测量和高程控制测量:一是挂篮就位立模板及浇筑梁混凝土前;二是浇筑箱梁混凝土后,纵向预应力钢束张拉前;三是纵向预应力钢束张拉后。
  以上测量工况,除对当前施工节段监控点进行高程测量外,同时对已施工的连续3个节段进行高程测量,以得到箱梁节段累计实际变形。通过第一联和第二联实测挠度与计算挠度。混凝土浇筑后实测挠度值包括挂篮变形和结构变形,混凝土浇筑拉开距离后计算值与实测值基本接近,浇筑混凝土引起的结构挠度计算值与实测结构挠度值差值也比较接近。这表明,箱梁预应力施加是有效的,结构挠度变形实测值与仿真计算值比较接近,达到了设计要求。综合考虑各种因素后,在各节段施工完成后对主桥结构重新计算,基于初始结构分析报告,确定调整值。经过调整后,混凝土浇筑后的计算挠度与实测挠度差值在10~20mm左右,完全达到监控精度的要求,从而确保成桥的线形。
  3.应力监测
  箱梁各“T”的根部截面应布置14个测点,腹板有2个测点与水平成45度方向布置、有2个测点竖直布置外(测主应力),其余测点均为顺桥向布置;其它截面各布置8个测点,均为顺桥向布置。各“T”的根部截面腹板处的上下缘应增加部分测点,作为备用测点。各跨中截面应增加腹板测点,竖直布置。位于曲线上的桥梁各控制截面腹板均应增加测点,竖直布置,顶底板应增加测点,横向布置。
  在箱梁悬浇施工的各主要工况监测应力计的应变,并将实测应变与理论应变进行比较,以确定各阶段施工是否正常,确保施工过程中结构的安全。温度变化会使箱梁产生变形,相应地使钢弦应力计应变值发生变化,而这种变化是很复杂的,受到日照强度、日照方向等因素的影响。为了消除这种影响,应力的测量数据应以早上7:00至9:00为准,此时认为箱梁的梁顶、梁底、大气温度基本恒定,在温度的作用下,梁体处于稳定状态。但由于混凝土和钢绞线的线膨胀系数不同,内置于混凝土中的应力计会因此而产生温度应变,这种影响可通过温度修正予以消除。实测应变值为钢弦应力计直接测出的应变值,此应变值中包括两个部分,一部分是由荷载作用引起的应变,另一部分是由于温度、混凝土收缩、混凝土的徐变作用引起的应变,称为“表观应变”,其值大于混凝土的实际应变。将实测应变值进行修正后乘以混凝土的实际弹性模量即是该点的应力值。
  4.预应力分析
  预应力是预应力混凝土桥梁的生命线,施加预应力是预应力箱梁施工中最重要的环节。
  从施工单位提供的张拉资料看,钢束的张拉情况正常,张拉力达到设计张拉力,伸长量误差也在规范容许的范围内。从应力监测、挠度监测资料分析,该项目预应力的施加也是有效的,符合设计要求。
  结语:
  本次监控采用的计算程序经过了多次实践,达到了控制目标。主桥箱梁中跨合龙段两端高差满足施工规范要求,全桥箱梁顶标高误差均在允许范围以内,线型达到了设计要求。
  通过应力监测,及时了解了悬臂施工过程中测点处混凝土的应力情况,确保了悬臂施工过程中结构的安全。成桥阶段各应力测点的实测应力符合设计要求。
  由此看来,此次主桥全过程监控方法是科学、有效的,随着程序的不断完善,会在桥梁监控中得到更广泛的应用。


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