預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工控制

任 峰

(鄭州市市政工程總公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

預(yù)應(yīng)力橋梁具有剛度大、變形小的特點(diǎn)，受力性能好，具有較為成熟的施工技術(shù)，能夠充分利用混凝土材料的強(qiáng)度，被廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)中。目前預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在我國(guó)橋梁中占主要地位，通常采用變截面的形式，抗扭剛度大，能夠有效的抵抗政府彎矩。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工方法有固定支架澆筑施工、懸臂施工、逐孔施工以及頂推施工法幾種。施工時(shí)要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式來(lái)選擇，保證橋梁結(jié)構(gòu)達(dá)到最佳狀態(tài)。

1 施工控制的基本原理

1.1 施工控制的目的及原則

施工控制時(shí)利用科學(xué)的手段，在橋梁施工中做好結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的監(jiān)測(cè)，及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整，保證施工階段能夠順利進(jìn)行，并確保施工的質(zhì)量和安全，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，使橋梁結(jié)構(gòu)不僅質(zhì)量可靠，并且結(jié)構(gòu)安全美觀。

在進(jìn)行施工控制時(shí)要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)受力要求、線形要求以及調(diào)控手段上做好工作，保證主梁內(nèi)力在設(shè)計(jì)要求內(nèi)，標(biāo)高的誤差較小，保證橋梁線形。

1.2 施工控制的計(jì)算方法

通過(guò)科學(xué)的計(jì)算方法能夠得到各階段混凝土張拉過(guò)后的位移和應(yīng)力，常用的計(jì)算方法有正裝分析法、倒裝分析法以及無(wú)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算法三種。

正裝計(jì)算法，根據(jù)實(shí)際施工時(shí)橋梁的施工順序分步驟模擬分析橋梁結(jié)構(gòu)狀況，能夠清晰的得到各階段橋梁的內(nèi)力和變形，從而更好的控制施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形在合理的范圍內(nèi)，并為結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度驗(yàn)算提供依據(jù)。計(jì)算步驟為確定結(jié)構(gòu)的基本信息、下部結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)和橋墩的施工、懸臂段的掛籃施工、邊跨合龍及拆除支座。特點(diǎn)為每一階段的分析都在已經(jīng)完成階段計(jì)算結(jié)果上進(jìn)行，施工階段的內(nèi)力和位移分析時(shí)要考慮混凝土的收縮和徐變，要考慮非線性效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

倒裝計(jì)算法，將各階段的標(biāo)高預(yù)先通過(guò)計(jì)算得出，以逆過(guò)程將將結(jié)構(gòu)倒拆，分析施工階段的位移和內(nèi)力對(duì)下一階段的影響，由前進(jìn)分析確定初始狀態(tài)，被拆除的構(gòu)建滿足零應(yīng)力條件，拆除后的結(jié)構(gòu)受力為前一狀態(tài)與拆除桿件荷載的疊加。這種方法的局限性在于當(dāng)用于大跨度的斜拉橋和懸索橋計(jì)算時(shí)，會(huì)因?yàn)榉蔷€性問(wèn)題，造成結(jié)果和設(shè)計(jì)狀態(tài)有一定的差異。。

1.3 施工控制的影響因素

結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，參數(shù)選取的正確性直接影響結(jié)構(gòu)分析的精度，一般設(shè)計(jì)參數(shù)和施工參數(shù)具有很大的差異性，所以要在施工過(guò)程中不斷考慮誤差出現(xiàn)的影響，得到更為理想的數(shù)據(jù)，施工控制中主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)有構(gòu)件截面尺寸、材料參數(shù)、施工荷載以及預(yù)加應(yīng)力等。

施工工藝，施工中不同的施工方法和施工工序也會(huì)造成結(jié)構(gòu)位移、應(yīng)力出現(xiàn)不同，施工中要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，針對(duì)性的解決出現(xiàn)的施工問(wèn)題。

施工監(jiān)測(cè)，施工監(jiān)測(cè)時(shí)橋梁控制的有效手段，通過(guò)跟蹤施工過(guò)程中的應(yīng)力和位移等，確保施工質(zhì)量。

結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，以有限元的方式對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，合理的設(shè)置邊界條件和初始條件，以簡(jiǎn)便的模型得到較為理想的分析數(shù)據(jù)。

溫度變化，包括晝夜溫差、結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差等，對(duì)結(jié)構(gòu)的受力變形都有很大的影響，在施工過(guò)程中溫度也難以控制。

施工管理，包括對(duì)施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全等幾方面制定目標(biāo)。

2 橋梁控制的內(nèi)容和方法

2.1 施工控制的內(nèi)容

線形控制，橋梁施工中不可避免的會(huì)出現(xiàn)變形誤差，導(dǎo)致橋梁的主體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)實(shí)際位置發(fā)生偏離，線形發(fā)生明顯起伏，影響橋梁的安全性和美觀。所以要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)允許的偏差值做好橋梁的線形控制。

應(yīng)力控制，時(shí)橋梁施工控制中的重要內(nèi)容，橋梁施工中各個(gè)階段的荷載、邊界條件以及結(jié)構(gòu)形式都在不斷變化，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，關(guān)注橋梁主體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化狀態(tài)，能夠有效的控制安全施工。

穩(wěn)定性控制，橋梁的跨徑越大，對(duì)穩(wěn)定性的要求越高，不但考慮常規(guī)狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還要應(yīng)對(duì)多種突發(fā)狀況，例如撞擊、洪水沖擊等。

安全控制，安全控制包括對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形以及穩(wěn)定性等基本要求，只要保證施工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)安全，才能使橋梁建成后正常運(yùn)行。

2.2 施工控制方法

預(yù)測(cè)控制法，橋梁施工中可以通過(guò)對(duì)前一階段的預(yù)應(yīng)力張拉力的大小來(lái)調(diào)整主梁的標(biāo)高，并根據(jù)本階段的標(biāo)高變化趨勢(shì)來(lái)對(duì)下一階段做出預(yù)測(cè)。這種方法能夠綜合考慮各種因素，將施工過(guò)程按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，能夠適應(yīng)復(fù)雜條件，穩(wěn)定性好，但預(yù)測(cè)無(wú)法保證完全準(zhǔn)確，和實(shí)際情況總有一定的誤差。

自適應(yīng)控制法，自適應(yīng)法是考慮誤差參數(shù)的影響，將其加入到下階段的分析中，在循環(huán)中使結(jié)果更加準(zhǔn)確，接近實(shí)際。這種方法能夠有效解決混凝土材料非線性、預(yù)應(yīng)力張力以及徐變與實(shí)際施工中的差別問(wèn)題。

線性回歸分析，采用一元線性回歸對(duì)橋梁撓度、懸臂重量等進(jìn)行處理，得到數(shù)學(xué)模型，能夠得到撓度變形的一般規(guī)律，預(yù)測(cè)施工中橋梁的變形。缺點(diǎn)時(shí)無(wú)法修正溫度引起的誤差，要求較多的數(shù)據(jù)。

3 橋梁合攏段的施工控制

3.1 橋梁合攏段的施工工藝

橋梁不同主梁的合龍順序會(huì)在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不同的內(nèi)力，橋梁體系轉(zhuǎn)化時(shí)也會(huì)造成內(nèi)力的重分布現(xiàn)象，所以要保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全，必須采取一定措施加固墩和梁，克服不平衡荷載的影響，以懸臂施工合龍為例，一般先進(jìn)行邊跨合龍，結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換后再進(jìn)行中跨合龍，然后循環(huán)施工。這種方法工藝已經(jīng)相對(duì)成熟，能夠有效的控制線形和應(yīng)力，保證與設(shè)計(jì)的符合度，在主梁的下緣不易產(chǎn)生裂紋。施工時(shí)要以臨時(shí)的支座形成靜定的T型鋼構(gòu)，調(diào)整支座和張拉鋼束，保證線形和內(nèi)力在設(shè)計(jì)要求的精度變化范圍內(nèi)。

3.2 合龍段配重

為了保證混凝土澆筑過(guò)程中不會(huì)發(fā)生擾動(dòng)，從而影響混凝土質(zhì)量，要加設(shè)配重結(jié)構(gòu)，確保結(jié)構(gòu)上的作用荷載保持均值，配重一般在作用在懸臂的端頭，加設(shè)配重不能避免溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)變形的影響。配重的主要作用有調(diào)整兩側(cè)的標(biāo)高，保證與設(shè)計(jì)標(biāo)高相符，防止合龍段發(fā)生相對(duì)位移，避免懸臂端的偏轉(zhuǎn)，通過(guò)同時(shí)釋放等量的配重來(lái)減少兩側(cè)的相對(duì)位移。配重的方法有水箱配重和砂袋配重。

3.3 合龍段勁性鋼骨架

合龍澆筑混凝土前要做好合龍口的鎖定工作，克服溫差變化產(chǎn)生的軸向力作用下造成的梁體裂縫?；炷翝仓欢螘r(shí)間后溫度降低，發(fā)生收縮變形，在合龍段中產(chǎn)生拉應(yīng)力。梁體在高溫作用下發(fā)生膨脹時(shí)，會(huì)在合龍段中產(chǎn)生壓力，在其他外界條件作用下發(fā)生軸向伸縮、豎向撓度以及水平偏移等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致混凝土的開(kāi)裂。

在合攏段中加入勁性鋼骨架等夠有效的消除溫度變化產(chǎn)生的變形問(wèn)題，具體措施可以為在箱梁的頂、底板處預(yù)埋鋼板，并設(shè)置縱向的支撐。

4 橋梁施工控制建議

橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移受施工工藝影響較大，施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制采用兩側(cè)對(duì)稱施工，保持進(jìn)度一致，每一個(gè)環(huán)節(jié)都要符合設(shè)計(jì)要求，預(yù)應(yīng)力張拉達(dá)到要求值后要保持一定的持荷時(shí)間，減少預(yù)應(yīng)力的損失。重視合龍段的勁性鋼骨架作用，認(rèn)真核算內(nèi)力和位移變化。將溫度變化對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響考慮到施工控制的范圍內(nèi)，施工時(shí)注意溫差影響對(duì)結(jié)構(gòu)誤差的作用。

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