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摘要:預应力连续梁桥梁建设中的施工控制包括应力控制和线形控制两个内容,旨在保证桥梁建设质量合格和施工安全。本文以石岐河特大桥为例,详细论述该桥建设过程中的预应力连续梁施工控制要点,并简述施工控制效果。
关键词:预应力连续梁;施工控制;监测;石岐河特
中图分类号:U443文献标识码: A
随着桥梁施工技术、施工材料的发展,尤其是悬臂施工方法的出现,有效推动了大跨径桥梁的发展。预应力连续梁因技术成熟、施工简单、适应性强、结构性能好、变形小等优点而被广泛应用于大跨径桥梁建设中。而在进行预应力连续梁施工中,必须做好施工控制,保证施工安全和质量。
1 预应力连续梁施工控制概述
桥梁是交通的咽喉,在公路、铁路以及市政交通中发挥重要作用,而预应力连续梁桥则因其显著的优点而被广泛应用于大跨径桥梁中。预应力连续梁的不同施工阶段的内力、变形情况不同,非常复杂,难以控制,为保证最终建设出来的桥梁与当初设计的一致性,必须加强施工各阶段的控制,加强结构参数、材料性能、施工环境等的监测,综合考虑各项因素对桥梁结构内力、变形的影响,进行系统的施工仿真模拟分析,配合实时监测系统,得出实测数据,调整误差,建设出高质量的预应力连续梁桥。
为保证安全施工,必须在施工中加强线形和受力控制。实践经验证明:连续梁悬臂施工中,监测的实测数据与理论计算数据存在较大的差异,很多都会超出误差允许范围,必须加强施工监测,保证施工安全。
在高速公路、铁路迅速发展的今天,桥梁的设计使用年限有所增加,为保证施工安全、桥梁耐久性,行业标准中明确提出在施工各阶段加强施工控制,将某些监测点作为永久监测点,进行终身监测,并对监测数据进行科学合理研究,以此作为桥梁建设、维护、管理的主要数据资料,提高桥梁的安全性、耐久性和可靠性。
2 石岐河特大桥的预应力连续梁施工控制要点
2.1 工程概况
石岐河特大桥是广珠客运专线高速铁路ZH-3标段重点桥梁建设项目,全桥长4582.52m。
石岐河特大桥主桥上部结构采用跨径为60+4×110+60m的六跨预应力混凝土变截面箱型连续梁,桥面宽11.6m,设计为双线通车,最大通车速度为220km/h。主梁是单箱单室箱型截面,共有三种厚度的腹板,顶板设置在桥梁的中心,使桥梁形成中心对称结构,向两侧的翼缘板方向逐渐升高,到防撞墙处改成平坡的截面形式。
连续梁采用挂篮施工方法,在五个高墩上按“T”字形结构用挂篮进行分段的对称悬臂浇筑施工,现浇段则在管架上安装模板进行现场浇筑,合拢段施工则利用挂篮连接两个头号块,进行现浇施工。当边跨连续梁浇筑完成和边跨现浇梁段施工完成后,进行结构参数计算,确保各方面合格后方进行边跨的合拢施工,然后拆除临时约束支护点,合拢次边跨,最终是合拢中跨,至此完成预应力连续梁的施工。
2.2 扰度监测控制
预应力连续梁施工中要经历多次的结构转换,结构应力、内力、变形变化大,主梁扰度变化大,受到施工环境、施工活动等的影响,它时时刻刻都在发生变化。实践经验证明:预应力连续梁桥的扰度一般可分成三种类型:一是随着荷载的变化而发生的扰度变化,它会伴随着施工工序而变化,这是最常见的扰度,进行扰度监测时一般只要测量主梁在各个块段施工前后的标高即可,但是,由于环境温度、日照差异等对扰度有一定影响,故而监测主梁标高时需要选择合适的时间点、监测点等,消除各种因素的干扰,得出最为准确的数据资料。第二种扰度是伴随着混凝土的收缩、徐变等变化而产生的主梁扰度变化,变化时间长,一般呈现出指数变化曲线,且前期变化大,后期逐渐趋于平衡。这种扰度监测控制也一般只需监测标高即可,与第一种一样,其中含有温度扰度,故而不吸考虑实际情况,布设合适的观测点、确定合适观测时间。第三种为随着环境温度变化而产生的扰度,当环境温度骤升骤降时,应考虑温度变化对主梁扰度的影响。桥墩温度伸缩会引起主梁标高的变化,影响梁体扰度。日照差异会引起箱梁上下缘温差以及桥墩两侧温差,也可能引起主梁扰度。因此,应尽量消除日照差异和桥墩温度对主梁扰度的影响。
在早上太阳出来前观测主梁标高,经过一个晚上的散热,梁体各部位的温度已基本均匀,故而观测值中只有环境温度的影响成分,基本能消除日照差异带来的影响。而在桥上观测标高,不仅可以排除体系温差的不利影响,而且可以提高观测精度。
具体观测方法为:主梁挠度通过标高观测实现;标高基准点设在墩顶0号块;标高观测可在桥上进行;观测时间先在早晨太阳出来之前。
2.3 施工监测控制
施工监测的最大作用就是为施工活动提供准确的实际情况数据和技术资料。如:在主梁每个块段和工序施工中,必须做好箱梁顶面扰度观测;在挂篮施工的前、中后都需观测主梁扰度变化以及主梁结构的应力变化,为调整施工方案、施工组织设计、施工计划等提供数据依据。一般来说,施工监测控制主要包括主梁结构变形监测、应力监测、温度场监测。那主梁应力监测来说,它是施工安全预警系统,主要测试桥墩和箱梁控制截面的应力。为保证测量结果的精确性,采用智能数码应变计ZX-215应力观测器。将测点布置在主梁的上下缘处,监测主梁承受应力情况。在每一跨箱梁的支点截面和跨中合拢截面的上下缘处布设观测点,观测箱梁承受的纵桥弯矩和轴力。
2.4 施工精度控制
施工精度控制是保证施工质量的重要因素,通过有效的精度控制将施工活动控制在一定范围内,保证施工安全和质量。一般来说,施工精度控制要求所有施工活动都在受控状态下,如:明确规定施工各环节的临时荷载量,监测材料堆放情况。为保证观测结果的精确性,规定所有的观测记录都必须记录好工况、天气、时间、温湿度、桥面荷载以及异常情况等。汇集所有的监测资料,并由施工控制小组下达下一梁段施工控制指令表,对上一梁段施工控制进行简要总结,由施工控制小组领导签认指令表后方可进行下一梁段的施工。
3 控制效果分析
为保证施工质量和施工安全,石岐河特大桥在建设之初就确认了施工控制的重要地位,有效加强施工控制,从0号块施工开始施工控制,一直到施工完成才结束施工控制。在整个施工环节中,施工周期长,梁体结构的若干次转换使得施工控制非常复杂,受自然环境、材料性能等的影响。施工单位为保证施工控制效果,使桥梁线形最大限度保持与设计一致,设计监控小组,由其统筹施工控制工作,加强数据的采集、整理,使桥梁建设始终处于受控状态,有效满足施工以及使用需求。
在挂篮施工前,监控小组先进行挂篮试压监测,在挂篮施工开始后,又多次监测浇筑前后的挂篮变形情况,一出现问题,立即进行多方面分析研究,找出实测数据与理论数据出现较大差异的原因,并对相关施工数据、施工活动进行调整,确保施工安全。通过严谨的施工控制,石岐河特大桥施工质量和线形得到有效保障。由于前期严格的控制把关,在合拢段施工中,梁段高程差值在1cm范围内,误差在允许范围内,有效保证桥梁的顺利合拢。
结束语
随着预应力连续梁应用的增加,施工控制的经验逐渐增多,这为今后的预应力连续梁安全施工、质量保证、线形保证奠定坚实基础。本文简单介绍施工控制要点,说明施工控制的重要性,供同行参考。
参考文献:
[1]曾思坡,李克涛.连续梁施工过程控制[J].河南建材,2010(1):139-140.
[2]方雷.预应力混凝土连续梁桥施工控制研究[D].湘潭大学:2013年.
[3]冯艳梅.铁路曲线连续梁桥预应力施工控制[J].山西建筑,2013,39(14):166-167.
关键词:预应力连续梁;施工控制;监测;石岐河特
中图分类号:U443文献标识码: A
随着桥梁施工技术、施工材料的发展,尤其是悬臂施工方法的出现,有效推动了大跨径桥梁的发展。预应力连续梁因技术成熟、施工简单、适应性强、结构性能好、变形小等优点而被广泛应用于大跨径桥梁建设中。而在进行预应力连续梁施工中,必须做好施工控制,保证施工安全和质量。
1 预应力连续梁施工控制概述
桥梁是交通的咽喉,在公路、铁路以及市政交通中发挥重要作用,而预应力连续梁桥则因其显著的优点而被广泛应用于大跨径桥梁中。预应力连续梁的不同施工阶段的内力、变形情况不同,非常复杂,难以控制,为保证最终建设出来的桥梁与当初设计的一致性,必须加强施工各阶段的控制,加强结构参数、材料性能、施工环境等的监测,综合考虑各项因素对桥梁结构内力、变形的影响,进行系统的施工仿真模拟分析,配合实时监测系统,得出实测数据,调整误差,建设出高质量的预应力连续梁桥。
为保证安全施工,必须在施工中加强线形和受力控制。实践经验证明:连续梁悬臂施工中,监测的实测数据与理论计算数据存在较大的差异,很多都会超出误差允许范围,必须加强施工监测,保证施工安全。
在高速公路、铁路迅速发展的今天,桥梁的设计使用年限有所增加,为保证施工安全、桥梁耐久性,行业标准中明确提出在施工各阶段加强施工控制,将某些监测点作为永久监测点,进行终身监测,并对监测数据进行科学合理研究,以此作为桥梁建设、维护、管理的主要数据资料,提高桥梁的安全性、耐久性和可靠性。
2 石岐河特大桥的预应力连续梁施工控制要点
2.1 工程概况
石岐河特大桥是广珠客运专线高速铁路ZH-3标段重点桥梁建设项目,全桥长4582.52m。
石岐河特大桥主桥上部结构采用跨径为60+4×110+60m的六跨预应力混凝土变截面箱型连续梁,桥面宽11.6m,设计为双线通车,最大通车速度为220km/h。主梁是单箱单室箱型截面,共有三种厚度的腹板,顶板设置在桥梁的中心,使桥梁形成中心对称结构,向两侧的翼缘板方向逐渐升高,到防撞墙处改成平坡的截面形式。
连续梁采用挂篮施工方法,在五个高墩上按“T”字形结构用挂篮进行分段的对称悬臂浇筑施工,现浇段则在管架上安装模板进行现场浇筑,合拢段施工则利用挂篮连接两个头号块,进行现浇施工。当边跨连续梁浇筑完成和边跨现浇梁段施工完成后,进行结构参数计算,确保各方面合格后方进行边跨的合拢施工,然后拆除临时约束支护点,合拢次边跨,最终是合拢中跨,至此完成预应力连续梁的施工。
2.2 扰度监测控制
预应力连续梁施工中要经历多次的结构转换,结构应力、内力、变形变化大,主梁扰度变化大,受到施工环境、施工活动等的影响,它时时刻刻都在发生变化。实践经验证明:预应力连续梁桥的扰度一般可分成三种类型:一是随着荷载的变化而发生的扰度变化,它会伴随着施工工序而变化,这是最常见的扰度,进行扰度监测时一般只要测量主梁在各个块段施工前后的标高即可,但是,由于环境温度、日照差异等对扰度有一定影响,故而监测主梁标高时需要选择合适的时间点、监测点等,消除各种因素的干扰,得出最为准确的数据资料。第二种扰度是伴随着混凝土的收缩、徐变等变化而产生的主梁扰度变化,变化时间长,一般呈现出指数变化曲线,且前期变化大,后期逐渐趋于平衡。这种扰度监测控制也一般只需监测标高即可,与第一种一样,其中含有温度扰度,故而不吸考虑实际情况,布设合适的观测点、确定合适观测时间。第三种为随着环境温度变化而产生的扰度,当环境温度骤升骤降时,应考虑温度变化对主梁扰度的影响。桥墩温度伸缩会引起主梁标高的变化,影响梁体扰度。日照差异会引起箱梁上下缘温差以及桥墩两侧温差,也可能引起主梁扰度。因此,应尽量消除日照差异和桥墩温度对主梁扰度的影响。
在早上太阳出来前观测主梁标高,经过一个晚上的散热,梁体各部位的温度已基本均匀,故而观测值中只有环境温度的影响成分,基本能消除日照差异带来的影响。而在桥上观测标高,不仅可以排除体系温差的不利影响,而且可以提高观测精度。
具体观测方法为:主梁挠度通过标高观测实现;标高基准点设在墩顶0号块;标高观测可在桥上进行;观测时间先在早晨太阳出来之前。
2.3 施工监测控制
施工监测的最大作用就是为施工活动提供准确的实际情况数据和技术资料。如:在主梁每个块段和工序施工中,必须做好箱梁顶面扰度观测;在挂篮施工的前、中后都需观测主梁扰度变化以及主梁结构的应力变化,为调整施工方案、施工组织设计、施工计划等提供数据依据。一般来说,施工监测控制主要包括主梁结构变形监测、应力监测、温度场监测。那主梁应力监测来说,它是施工安全预警系统,主要测试桥墩和箱梁控制截面的应力。为保证测量结果的精确性,采用智能数码应变计ZX-215应力观测器。将测点布置在主梁的上下缘处,监测主梁承受应力情况。在每一跨箱梁的支点截面和跨中合拢截面的上下缘处布设观测点,观测箱梁承受的纵桥弯矩和轴力。
2.4 施工精度控制
施工精度控制是保证施工质量的重要因素,通过有效的精度控制将施工活动控制在一定范围内,保证施工安全和质量。一般来说,施工精度控制要求所有施工活动都在受控状态下,如:明确规定施工各环节的临时荷载量,监测材料堆放情况。为保证观测结果的精确性,规定所有的观测记录都必须记录好工况、天气、时间、温湿度、桥面荷载以及异常情况等。汇集所有的监测资料,并由施工控制小组下达下一梁段施工控制指令表,对上一梁段施工控制进行简要总结,由施工控制小组领导签认指令表后方可进行下一梁段的施工。
3 控制效果分析
为保证施工质量和施工安全,石岐河特大桥在建设之初就确认了施工控制的重要地位,有效加强施工控制,从0号块施工开始施工控制,一直到施工完成才结束施工控制。在整个施工环节中,施工周期长,梁体结构的若干次转换使得施工控制非常复杂,受自然环境、材料性能等的影响。施工单位为保证施工控制效果,使桥梁线形最大限度保持与设计一致,设计监控小组,由其统筹施工控制工作,加强数据的采集、整理,使桥梁建设始终处于受控状态,有效满足施工以及使用需求。
在挂篮施工前,监控小组先进行挂篮试压监测,在挂篮施工开始后,又多次监测浇筑前后的挂篮变形情况,一出现问题,立即进行多方面分析研究,找出实测数据与理论数据出现较大差异的原因,并对相关施工数据、施工活动进行调整,确保施工安全。通过严谨的施工控制,石岐河特大桥施工质量和线形得到有效保障。由于前期严格的控制把关,在合拢段施工中,梁段高程差值在1cm范围内,误差在允许范围内,有效保证桥梁的顺利合拢。
结束语
随着预应力连续梁应用的增加,施工控制的经验逐渐增多,这为今后的预应力连续梁安全施工、质量保证、线形保证奠定坚实基础。本文简单介绍施工控制要点,说明施工控制的重要性,供同行参考。
参考文献:
[1]曾思坡,李克涛.连续梁施工过程控制[J].河南建材,2010(1):139-140.
[2]方雷.预应力混凝土连续梁桥施工控制研究[D].湘潭大学:2013年.
[3]冯艳梅.铁路曲线连续梁桥预应力施工控制[J].山西建筑,2013,39(14):166-167.