论文部分内容阅读
【摘要】铁路公路的建设与发展,促进我国经济的腾飞。桥梁是铁公路的主要组成部分。以往的桥梁,是帮助铁公路线路突破山川、湖泊等障碍物的阻碍,保证铁公路路线不受地势与周边环境的影响。而如今,桥梁建设越来越发达,混凝土连续梁作为新型桥梁在桥梁建设中越来越普及。连续梁是用多段主梁拼接,以增大桥梁下部空间,增加其利用率。减少桥墩的数量,桥墩跨度变大,不仅使桥梁造型美观,其造桥成本也相应降低。
【关键词】大跨径预应力;混凝土连续梁;控制因素
引言
大跨径桥梁,是桥梁的主梁采用连续梁结构,增大桥梁下部结构桥墩之间的距离,也称之为大跨度桥梁。大跨径桥梁因其桥墩距离大,桥墩数量有所减少,造桥成本比小跨径桥梁低。而因其桥梁主梁的长度是有严格技术以及施工规定的,在大跨径桥梁的设计上,一般采用混凝土连续梁结构。混凝土连续梁各节段主梁之间的拼接,需要更为严谨的预应力技术,方能保证主梁的高抗压、高抗裂等,以达到安全通行的目的。
一、大跨径预应力混凝土连续梁的施工方式
大跨径预应力混凝土连续梁是依据预应力技术在混凝土桥梁中的应用原则而延展出来的新型桥梁建造方式。由于预应力混凝土桥梁主梁的长度尺寸有科学规定,一段主梁所能承载的负荷也是有极限的。大跨度混凝土桥梁,考虑到桥墩之间的距离比较大,对桥梁进行分段建造。混凝土连续梁一般采用分段悬臂浇筑法施工,后期将各节段混凝土主梁合拢拼接。
当桥梁下部结构(包括桥墩、桥台、基础)建造完成之后,将各主梁节段从桥头至桥尾进行合拢拼接,完成全桥形态。为确保整个桥梁的抗压抗裂性能,在浇筑各节段主梁时,对每个节段施加预应力。桥梁合拢后,将各节段主梁预应力融合。由于主梁节段混凝土浇筑时间不同,每次混凝土浇筑的质量不一样,浇筑时自然气候、温度湿度不一样,会造成主梁节段的抗性不同。
二、大跨径预应力混凝土连续梁的施工控制
2.1施工前的控制
大跨径预应力混凝土连续梁浇筑前的施工控制[1]主要包括:实时测量、现场描述及数据计算三个方面。
桥梁建设之前,桥梁工程师需要到项目地点对桥梁规划路段进行实时测量。对桥梁的长度、高度,桥梁路线,以及桥墩的设立点进行数据采集。另外,由项目地点自然气候因素而影响其后期混凝土浇筑温度、湿度,混凝土强度徐变范围,也是监测的工作范畴。现场描述,是将实地测量的各项数据,带回实验室,将目标桥梁的建设架构、自然环境编辑入档,利用模拟仿真技术将项目现场进行重塑,并设计科学的连续梁结构方案。结合项目地点测量的精确数值,设计连续梁的分段形式。在经过现场数据、混凝土连续梁各节段混凝土工艺数据统计与比较,反复实验,以获得最高性能的混凝土连续梁施工方案。数据计算不是简单的将采集到的数据进行分析,而是将数据分析的结果,进行混凝土连续梁初方案定制、实验施工、实验数据检测、实验修改到最终施工方案的确定。这是一个多次试验反复循环的过程。
施工前的控制是依据项目现场的详细状况,结合大跨径预应力混凝土连续梁的施工控制理论知识,经过数据计算、数据检测与数据比较,制定混凝土连续梁的施工方案。此方案具备严谨的科学性,确保建造的混凝土连续梁具备高度抗性。
如下列举南京长江第二大桥北汊桥施工前的控制系统:
由上表可看出,南京长江第二大桥北汊桥在施工前,将混凝土连续梁预应力控制作为系统图绘制出来。在做混凝土连续梁预应力控制检测时,按照计划进行。
2.2施工中的控制
大跨径预应力混凝土连续梁施工过程中的控制系统分为混凝土预应力检测,混凝土连续梁浇筑环境的自然因素的检测。
现浇桥梁节段主梁工艺复杂,技术要求高。混凝土预应力的检测,包括混凝土施工原材料的检测以及混凝土施工质量的检测。混凝土施工原材料[2]有水泥、细砂、碎石等集料,添加剂(可不添加)以及水。混凝土原材料可谓种类繁多,混凝土原材料的质量也能影响混凝土连续梁预应力。选择混凝土原材料时,要选择信誉高的建材商合作,其质量与售后均有保证。混凝土制作过程中,混凝土各材料所占比例是需要考量的重点因素。不同比例的材料混合制作出的混凝土抗性不同。材料比例的确定要根据混凝土连续梁施工相关规定,结合目标桥梁的特性进行调整。确定混凝土材料种类以及比例后,混凝土搅拌方式、搅拌速度和搅拌时间均能影响混凝土的预应力。作为大跨度桥梁,混凝土的搅拌方式一般选择機械搅拌。而其搅拌时间与搅拌速度,则需要高技能搅拌员在不断实验中确定。
混凝土搅拌完成后,其养护的自然环境也对混凝土预应力有影响。作为大跨径预应力混凝土连续梁,其桥梁本就是分段的。同一主梁的各节段梁,由于混凝土制作具有时间差,后期浇筑、定型、养护都有差异。特别是每个时间段的环境气候不一样,着重影响了混凝土性能。施工现场影响混凝土预应力的自然环境包括:温度、湿度、温差、日照强度以及大风雨、大风雪、冰雹等罕见不确定气候[3]。
2.3施工后的控制
混凝土连续梁各节段浇筑完成之后,要对混凝土预应力进行测试。由于是大跨度混凝土连续梁,因此,对于每节段混凝土桥梁的预应力测试之后,要对节段合拢后的整体预应力进行测试。
混凝土节段梁预应力的检测,是在混凝土节段梁中,采用低松弛钢绞线、钢筋和冷拉钢丝等材质,给混凝土节段梁施与压应力或者压应力。混凝土各节段梁需根据制作的时间性、气候性施与恰当力度的应力。根据混凝土节段梁的所处位置,以及桥梁的规划方向,预告混凝土节段梁的负荷力度与负荷方向,施与混凝土节段梁的恰当方向的应力。混凝土连续梁预应力施加最困难的部位,是混凝土各节段梁的拼接处。拼接处两节混凝土节段梁,一般选择想通施工环境的混凝土,最好是同一批次的混凝土,保证两节主梁性能接近。而在对两节主梁施与预应力时,拼接处的相互摩擦,拼接点的弱抗性要进行加强。拼接处预应力施加不当,两节主梁容易分离,情节严重时两节主梁断开。
三、结语
预应力技术保证混凝土桥梁的抗压性、抗裂性等性能,增强了混凝土桥梁的使用寿命。而作为大跨度混凝土桥梁,其混凝土连续梁不仅需要对每节段主梁施加预应力并进行预应力质量检测,其重点工程是节段梁拼接部位的预应力质量控制。我国桥梁建设由以往简单满足功能需求,到如今追求美观、追求空间利用率,大跨度混凝土桥梁在生活中越来越普遍。并且,大跨度混凝土桥梁将作为新型桥梁、引领新型施工工艺的桥梁,将在日后的桥梁建设中占据更重要的地位。
参考文献:
[1]邹海云.大跨预应力混凝土连续梁桥施工控制技术研究[D].西安:长安大学,2013-01-12.
[2]刘来君.大跨径桥梁施工控制不确定因素分析[D].西安:长安大学,2012-12-04.
【关键词】大跨径预应力;混凝土连续梁;控制因素
引言
大跨径桥梁,是桥梁的主梁采用连续梁结构,增大桥梁下部结构桥墩之间的距离,也称之为大跨度桥梁。大跨径桥梁因其桥墩距离大,桥墩数量有所减少,造桥成本比小跨径桥梁低。而因其桥梁主梁的长度是有严格技术以及施工规定的,在大跨径桥梁的设计上,一般采用混凝土连续梁结构。混凝土连续梁各节段主梁之间的拼接,需要更为严谨的预应力技术,方能保证主梁的高抗压、高抗裂等,以达到安全通行的目的。
一、大跨径预应力混凝土连续梁的施工方式
大跨径预应力混凝土连续梁是依据预应力技术在混凝土桥梁中的应用原则而延展出来的新型桥梁建造方式。由于预应力混凝土桥梁主梁的长度尺寸有科学规定,一段主梁所能承载的负荷也是有极限的。大跨度混凝土桥梁,考虑到桥墩之间的距离比较大,对桥梁进行分段建造。混凝土连续梁一般采用分段悬臂浇筑法施工,后期将各节段混凝土主梁合拢拼接。
当桥梁下部结构(包括桥墩、桥台、基础)建造完成之后,将各主梁节段从桥头至桥尾进行合拢拼接,完成全桥形态。为确保整个桥梁的抗压抗裂性能,在浇筑各节段主梁时,对每个节段施加预应力。桥梁合拢后,将各节段主梁预应力融合。由于主梁节段混凝土浇筑时间不同,每次混凝土浇筑的质量不一样,浇筑时自然气候、温度湿度不一样,会造成主梁节段的抗性不同。
二、大跨径预应力混凝土连续梁的施工控制
2.1施工前的控制
大跨径预应力混凝土连续梁浇筑前的施工控制[1]主要包括:实时测量、现场描述及数据计算三个方面。
桥梁建设之前,桥梁工程师需要到项目地点对桥梁规划路段进行实时测量。对桥梁的长度、高度,桥梁路线,以及桥墩的设立点进行数据采集。另外,由项目地点自然气候因素而影响其后期混凝土浇筑温度、湿度,混凝土强度徐变范围,也是监测的工作范畴。现场描述,是将实地测量的各项数据,带回实验室,将目标桥梁的建设架构、自然环境编辑入档,利用模拟仿真技术将项目现场进行重塑,并设计科学的连续梁结构方案。结合项目地点测量的精确数值,设计连续梁的分段形式。在经过现场数据、混凝土连续梁各节段混凝土工艺数据统计与比较,反复实验,以获得最高性能的混凝土连续梁施工方案。数据计算不是简单的将采集到的数据进行分析,而是将数据分析的结果,进行混凝土连续梁初方案定制、实验施工、实验数据检测、实验修改到最终施工方案的确定。这是一个多次试验反复循环的过程。
施工前的控制是依据项目现场的详细状况,结合大跨径预应力混凝土连续梁的施工控制理论知识,经过数据计算、数据检测与数据比较,制定混凝土连续梁的施工方案。此方案具备严谨的科学性,确保建造的混凝土连续梁具备高度抗性。
如下列举南京长江第二大桥北汊桥施工前的控制系统:
由上表可看出,南京长江第二大桥北汊桥在施工前,将混凝土连续梁预应力控制作为系统图绘制出来。在做混凝土连续梁预应力控制检测时,按照计划进行。
2.2施工中的控制
大跨径预应力混凝土连续梁施工过程中的控制系统分为混凝土预应力检测,混凝土连续梁浇筑环境的自然因素的检测。
现浇桥梁节段主梁工艺复杂,技术要求高。混凝土预应力的检测,包括混凝土施工原材料的检测以及混凝土施工质量的检测。混凝土施工原材料[2]有水泥、细砂、碎石等集料,添加剂(可不添加)以及水。混凝土原材料可谓种类繁多,混凝土原材料的质量也能影响混凝土连续梁预应力。选择混凝土原材料时,要选择信誉高的建材商合作,其质量与售后均有保证。混凝土制作过程中,混凝土各材料所占比例是需要考量的重点因素。不同比例的材料混合制作出的混凝土抗性不同。材料比例的确定要根据混凝土连续梁施工相关规定,结合目标桥梁的特性进行调整。确定混凝土材料种类以及比例后,混凝土搅拌方式、搅拌速度和搅拌时间均能影响混凝土的预应力。作为大跨度桥梁,混凝土的搅拌方式一般选择機械搅拌。而其搅拌时间与搅拌速度,则需要高技能搅拌员在不断实验中确定。
混凝土搅拌完成后,其养护的自然环境也对混凝土预应力有影响。作为大跨径预应力混凝土连续梁,其桥梁本就是分段的。同一主梁的各节段梁,由于混凝土制作具有时间差,后期浇筑、定型、养护都有差异。特别是每个时间段的环境气候不一样,着重影响了混凝土性能。施工现场影响混凝土预应力的自然环境包括:温度、湿度、温差、日照强度以及大风雨、大风雪、冰雹等罕见不确定气候[3]。
2.3施工后的控制
混凝土连续梁各节段浇筑完成之后,要对混凝土预应力进行测试。由于是大跨度混凝土连续梁,因此,对于每节段混凝土桥梁的预应力测试之后,要对节段合拢后的整体预应力进行测试。
混凝土节段梁预应力的检测,是在混凝土节段梁中,采用低松弛钢绞线、钢筋和冷拉钢丝等材质,给混凝土节段梁施与压应力或者压应力。混凝土各节段梁需根据制作的时间性、气候性施与恰当力度的应力。根据混凝土节段梁的所处位置,以及桥梁的规划方向,预告混凝土节段梁的负荷力度与负荷方向,施与混凝土节段梁的恰当方向的应力。混凝土连续梁预应力施加最困难的部位,是混凝土各节段梁的拼接处。拼接处两节混凝土节段梁,一般选择想通施工环境的混凝土,最好是同一批次的混凝土,保证两节主梁性能接近。而在对两节主梁施与预应力时,拼接处的相互摩擦,拼接点的弱抗性要进行加强。拼接处预应力施加不当,两节主梁容易分离,情节严重时两节主梁断开。
三、结语
预应力技术保证混凝土桥梁的抗压性、抗裂性等性能,增强了混凝土桥梁的使用寿命。而作为大跨度混凝土桥梁,其混凝土连续梁不仅需要对每节段主梁施加预应力并进行预应力质量检测,其重点工程是节段梁拼接部位的预应力质量控制。我国桥梁建设由以往简单满足功能需求,到如今追求美观、追求空间利用率,大跨度混凝土桥梁在生活中越来越普遍。并且,大跨度混凝土桥梁将作为新型桥梁、引领新型施工工艺的桥梁,将在日后的桥梁建设中占据更重要的地位。
参考文献:
[1]邹海云.大跨预应力混凝土连续梁桥施工控制技术研究[D].西安:长安大学,2013-01-12.
[2]刘来君.大跨径桥梁施工控制不确定因素分析[D].西安:长安大学,2012-12-04.