連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控及撓度控制探究

龍 華

(綿陽市川交公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)有限公司，四川 綿陽 621000)

0 前 言

連續(xù)剛構(gòu)橋主要采用掛籃懸臂澆筑的方式進(jìn)行逐段對稱施工，本類橋梁一般跨度較大，施工過程中撓度明顯，如果對撓度的控制不當(dāng)，會(huì)造成橋梁線形、內(nèi)力較大的偏離控制目標(biāo)，不利于合龍，將會(huì)嚴(yán)重影響橋梁的施工質(zhì)量。因此，應(yīng)對連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控的內(nèi)容以及撓度的影響因素進(jìn)行分析，并找到相應(yīng)的解決方案。

1 連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控的內(nèi)容

1.1 連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控中的幾何控制問題

連續(xù)剛構(gòu)橋在施工中采取的施工方式主要是懸臂澆筑法，這可能會(huì)導(dǎo)致橋梁的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一些變形的情況，出現(xiàn)變形情況的因素有很多，其中最主要的是溫度出現(xiàn)變化以及施工荷載等方面。這些影響因素會(huì)導(dǎo)致橋梁在施工的過程中出現(xiàn)線形偏移的現(xiàn)象，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)誤差。因此，應(yīng)結(jié)合橋梁的施工進(jìn)度，加強(qiáng)對橋梁結(jié)構(gòu)的監(jiān)控工作，將橋梁的實(shí)際線形與設(shè)計(jì)要求之間誤差控制在要求的范圍之內(nèi)。幾何控制應(yīng)以橋梁線形平滑作為標(biāo)準(zhǔn)尺度，這樣可以保障橋梁合龍的精準(zhǔn)度，使橋梁的整體線形與預(yù)期線形保持一致。

1.2 連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控中的穩(wěn)定性控制問題

連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，是判斷橋梁質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。如果橋梁的穩(wěn)定性得不到保障，會(huì)使得橋梁會(huì)遭到破壞，進(jìn)而會(huì)使得整橋遭到破壞。因此，在施工的過程中，要對橋梁的穩(wěn)定性做好嚴(yán)格的控制，提高橋梁的質(zhì)量及安全。在進(jìn)行施工之前，為了保障施工時(shí)橋梁的穩(wěn)定性，在對橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對安全系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，對橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力以及線形的變化進(jìn)行綜合的分析，不斷地提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保障橋梁的質(zhì)量。

1.3 連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控中的應(yīng)力監(jiān)測問題

連續(xù)剛構(gòu)橋在施工的過程中，應(yīng)先在橋梁的關(guān)鍵位置布置測點(diǎn)，通過對這些測點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，來判斷橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力是否與設(shè)計(jì)要求相一致。如果實(shí)際的應(yīng)力與理論的估值之間差距較大，應(yīng)對造成差距的原因進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。與幾何控制相比較，結(jié)構(gòu)應(yīng)力的監(jiān)測非常困難。但其在橋梁施工的過程中卻起著不可缺少的重要性。如果應(yīng)力監(jiān)測的差距較大，會(huì)影響橋梁的結(jié)構(gòu)，甚至?xí)蛄旱慕Y(jié)構(gòu)造成直接的破壞。

2 連續(xù)剛構(gòu)橋施工撓度控制的影響因素

2.1 連續(xù)剛構(gòu)橋施工撓度控制中結(jié)構(gòu)超重造成的影響

連續(xù)剛構(gòu)橋在實(shí)際的施工中，澆筑箱梁在施工中占據(jù)著非常重要的位置，而澆筑箱梁所需要的混凝土的用量會(huì)因?yàn)闈仓０宄霈F(xiàn)變形而與理論中的用量出現(xiàn)偏差，這種差異會(huì)導(dǎo)致該橋梁段有超重的問題出現(xiàn)，可能會(huì)致使載荷與理論計(jì)算的數(shù)值不相同。所以在施工的過程中，應(yīng)對結(jié)構(gòu)段進(jìn)行實(shí)際的測量給予高度的重視，并及時(shí)地進(jìn)行修改。

2.2 連續(xù)剛構(gòu)橋施工撓度控制中混凝土的彈性模量造成的影響

連續(xù)剛構(gòu)橋在施工過程中，混凝土采用的強(qiáng)度標(biāo)號大多數(shù)為C50，根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，對混凝土的彈性模量進(jìn)行計(jì)算，目的主要是為橋梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析做鋪墊。但是在現(xiàn)場施工中，對混凝土的彈性模量進(jìn)行監(jiān)測，過程非常的復(fù)雜，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性很難得到保障。因此，為了保障計(jì)算數(shù)值的準(zhǔn)確性，需要采用科學(xué)的公式進(jìn)行計(jì)算，這樣可以準(zhǔn)確地獲取混凝土彈性模量的數(shù)值，也保證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.3 連續(xù)剛構(gòu)橋施工撓度控制中溫度造成的影響

在實(shí)際的連續(xù)剛構(gòu)橋的撓度控制過程中，其中影響最大的就是溫度的變化。這里所說的溫度主要是指由太陽光照所產(chǎn)生的溫度。如果沒有光照的情況或者太陽光相對較弱的情況下，橋面和箱梁底板的溫度是一模一樣的，相應(yīng)的混凝土的變化也是一樣的，但是如果有強(qiáng)烈的太陽光照射時(shí)，其上面部分的溫度就會(huì)明顯地比底板溫度高很多，依據(jù)熱脹冷縮的物理變化原則，上面部分的混凝土由于溫度較高會(huì)有略微的膨脹的情況，因此，相應(yīng)的撓度就會(huì)增大，同時(shí)如果光照消失或者光照相對較弱的情況下，其上面部分與底部的溫度基本又變成了一樣的，相應(yīng)的撓度同時(shí)也就變?yōu)橐粯?。因此，對于其撓度的測量工作，為了保證測量的準(zhǔn)確性，測量的時(shí)間應(yīng)在光照相對較弱的時(shí)間進(jìn)行測量。

2.4 連續(xù)剛構(gòu)橋施工撓度控制中掛籃變形造成的影響

在實(shí)際的連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程中，最重要的施工方式為掛籃懸臂式澆筑法。所以掛籃會(huì)對撓度產(chǎn)生一定的影響。掛籃的變形情況，相關(guān)檢測人員可按照預(yù)壓試驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過結(jié)合具體的施工案例來進(jìn)行合理的分析，除此之外檢測人員還要對拋高及誤差進(jìn)行詳細(xì)地計(jì)算和分析工作，同時(shí)還要科學(xué)地計(jì)算箱梁。

2.5 連續(xù)剛構(gòu)橋施工撓度控制中預(yù)應(yīng)力造成的影響

預(yù)應(yīng)力對橋梁撓度控制的影響主要是預(yù)應(yīng)力的管道定位、張拉影響以及管道發(fā)生的摩阻系數(shù)等方面。

首先，管道定位的精準(zhǔn)度直接影響著預(yù)應(yīng)力張拉的變化，也會(huì)直接造成懸臂梁撓度上的變化，定位上出現(xiàn)1 cm的誤差，就有可能導(dǎo)致箱梁出現(xiàn)5～6 cm的誤差。

其次，連續(xù)剛構(gòu)橋預(yù)應(yīng)力張拉主要采用的施工方式是：兩側(cè)一起進(jìn)行張拉。但在實(shí)際的施工中，要想實(shí)現(xiàn)兩側(cè)同時(shí)張拉，非常的困難。所以，預(yù)應(yīng)力張拉所造成的誤差，需要進(jìn)行實(shí)際測量后，再進(jìn)行有效的修正。

最后，管道摩阻系數(shù)的影響，主要是預(yù)應(yīng)力的損失。與管道定位相比，對預(yù)應(yīng)力張拉的影響是最小的。

3 連續(xù)剛構(gòu)橋施工對監(jiān)控誤差的調(diào)整

在連續(xù)剛構(gòu)橋施工中，應(yīng)先對各階段的撓度值進(jìn)行計(jì)算和分析，即使這樣也可能無法保障橋梁的線形與設(shè)計(jì)相符。出現(xiàn)這一原因主要是因?yàn)橛?jì)算所需要的數(shù)據(jù)本身可能就已經(jīng)存在誤差。因此，在施工監(jiān)控時(shí)，應(yīng)對誤差進(jìn)行及時(shí)的修正，使得橋梁的線形與設(shè)計(jì)相符。對監(jiān)控誤差進(jìn)行調(diào)整的方式主要是采用參數(shù)識別法及用矩陣法等方式來進(jìn)行。

4 連續(xù)剛構(gòu)橋施工中撓度控制的措施

4.1 施工撓度控制基本程序

在實(shí)際的懸臂澆筑施工階段，因?yàn)橄淞涸谑艿交炷恋淖灾?、陽光照射、氣溫的變化、掛籃自身的彈性與非彈性變形、預(yù)應(yīng)力鋼束張拉等因素影響下，從而產(chǎn)生相應(yīng)的撓度。除此之外，混凝土可以實(shí)現(xiàn)自身的收縮、徐變等，這種情況也會(huì)改變相應(yīng)的懸臂段，為了更好地將合龍后的線型和應(yīng)力狀態(tài)更好地達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，更加有效地將實(shí)際中的應(yīng)力和線型與提前設(shè)計(jì)的兩者基本一致，相關(guān)管理人員一定要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)測懸臂施工節(jié)段的撓度和應(yīng)力的變化情況，這樣可以了解試件的具體變化，更好地在是實(shí)際的施工中可以快速調(diào)節(jié)一系列有關(guān)的標(biāo)高參數(shù)，更好地為下一節(jié)模板的安裝提供科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)資料，有效地確定下一節(jié)模板標(biāo)高。在實(shí)際的各梁段施工過程中，對應(yīng)的立模標(biāo)高必須將設(shè)計(jì)的高程、提前設(shè)定的拱度、掛籃彈性和非彈性變形、在施工階段的溫度變化情況以及預(yù)應(yīng)力鋼束張拉等各類因素都要考慮在內(nèi)。

立模標(biāo)高應(yīng)按下式進(jìn)行確定：

Hj=Hi+∑f1i+∑f2i+f3i+f4i+f5i

式中，Hi為設(shè)計(jì)標(biāo)高；∑f1i為由各梁段自重產(chǎn)生的在i節(jié)點(diǎn)的撓度總和；∑f2i為—由張拉預(yù)應(yīng)力在i節(jié)點(diǎn)的撓度總和|；f3i為掛籃變形值；f4i為混凝土的收縮徐變在i節(jié)點(diǎn)引起的撓度，按主跨跨中15 cm考慮，其余按正弦分配變化，變化方程如下：

次邊跨及中跨分布方程為：Hy=150×sin(X×π/40)

邊跨分布方程為：Hy=150×sin(X1×π/0.618×45)

Hy=150×sin(X2×π/0.372×45)

上述方程中，Hy為預(yù)留的徐變沉降量，>mm；X為沿各“T”構(gòu)縱向布置的橫軸，坐標(biāo)原點(diǎn)為0#塊中心點(diǎn)，>m；X1為沿各“T”構(gòu)縱向布置的橫軸，坐標(biāo)原點(diǎn)為0#塊中心點(diǎn)，>m；X2為沿各“T”構(gòu)縱向布置的橫軸，坐標(biāo)原點(diǎn)為邊跨支點(diǎn)端頭處，>m。

f5i為使用荷載在i節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的彈性與非彈性撓度。

上述公式中，∑f1i，∑f2i，f4i，f5i，均由程序計(jì)算得出，并在實(shí)際實(shí)施過程中根據(jù)監(jiān)測情況進(jìn)行修正；f3i在掛籃加載施壓后得出結(jié)果。

4.2 測量結(jié)構(gòu)的變形

要想提高橋梁施工線形的準(zhǔn)確性，應(yīng)在箱梁梁底和梁頂設(shè)置高程監(jiān)測點(diǎn)，將梁底高程測點(diǎn)設(shè)置為主要的監(jiān)測對象，在澆筑工作結(jié)束后，對梁頂及梁底的高程進(jìn)行監(jiān)測。

4.3 合理地控制掛籃施工

在實(shí)際的連續(xù)剛構(gòu)橋施工中，如果選擇的是掛籃懸臂澆筑法來進(jìn)行的話，相關(guān)施工人員一定要著重注意掛籃可能對導(dǎo)致箱梁出現(xiàn)變形現(xiàn)象。為了有效地減少掛籃造成的撓度影響，在具體的選擇掛籃期間，所選擇的掛籃要具備以下兩個(gè)特點(diǎn)：一是重量要輕；二是其剛度要符合工字鋼的要求，除此之外還要通過詳細(xì)的計(jì)算和數(shù)據(jù)分析來判斷掛籃的變形情況，通過計(jì)算的相關(guān)數(shù)據(jù)，相應(yīng)地我們可以得到掛籃的變形情況和箱梁段重量的變化規(guī)律曲線，施工人員可以有效地利用變化曲線實(shí)現(xiàn)對具體部位使用螺栓校正的工作，有效地減少了掛籃對撓度的影響。

4.4 科學(xué)地控制結(jié)構(gòu)撓度

在實(shí)際的工程中運(yùn)用懸臂澆筑施工方式期間，針對于控制箱梁高程方法，具體要點(diǎn)包括以下幾個(gè)部分：①通過掛籃前移的方式從而達(dá)到定位高程的目的。這種情況下重點(diǎn)考慮的是橋梁結(jié)構(gòu)的理論設(shè)計(jì)高程、在施工階段相應(yīng)出現(xiàn)的變化值、活載引起的預(yù)拋高以及在澆筑階段出現(xiàn)的預(yù)拋高等相關(guān)內(nèi)容，另外，在實(shí)際施工的過程中，相關(guān)施工人員必須要保障掛籃前移的穩(wěn)定性能以及所控制點(diǎn)的精確性。②在進(jìn)行混凝土澆筑后，有效地控制高程。這種方式的目的是科學(xué)合理地查驗(yàn)已經(jīng)建設(shè)完成的橋梁段，并通過具體的計(jì)算數(shù)據(jù)來和預(yù)期的估值進(jìn)行比較，并判斷是否相同。假若數(shù)據(jù)值的差別較大，相關(guān)的施工人員就必須要及時(shí)地進(jìn)行整改并完善，有效地確保實(shí)現(xiàn)預(yù)期的施工高程。③動(dòng)態(tài)監(jiān)測預(yù)應(yīng)力張拉后的高程，其目的是為了有效地檢驗(yàn)其預(yù)應(yīng)力是否與相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求保持一致性，如果出現(xiàn)不一致的情況，相關(guān)管理人員就必須采取合理的方案進(jìn)行整改。

5 結(jié)束語

綜上所述，對連續(xù)剛構(gòu)橋施工的監(jiān)控內(nèi)容及影響撓度控制的因素進(jìn)行簡單的分析，并提出有效地控制措施。通過對撓度的影響因素的分析，可以看出，掛籃的變形以及預(yù)應(yīng)力等對撓度造成的影響最主要。所以在實(shí)際的施工中，應(yīng)加強(qiáng)對控制內(nèi)容及影響因素進(jìn)行分析，對施工中的撓度進(jìn)行不斷地監(jiān)測及調(diào)整，結(jié)合施工的實(shí)際情況，對存在的問題提出科學(xué)的解決措施，保障橋梁能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。

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