变截面连续箱梁（精选9篇）
变截面连续箱梁 篇1
1钢筋骨架和预应力的制作和安装
1.1 普通钢筋的施工
钢筋骨架制作完成后, 将骨架用机械吊入模内, 对于钢筋骨架受力相对大的地方不能进行钢筋的接长, 焊接接头时, 一定要按照钢筋的有关规范要求, 将接头错开。严格控制同一个断面内的钢筋接头的数量, 最多不能超过总接头的1/3, 如果在钢筋骨架制作的过程中不能满足这一要求时, 一定要首先考虑粗钢筋然后再考虑细钢筋, 先考虑受力筋再考虑分布筋的原则。要准确地控制预埋筋的位置, 例如护栏、伸缩缝等。钢筋骨架入模以后, 需要开展焊接工作时, 一定要垫铁皮以免烧伤周围的波纹管和模板。为了使钢筋保护层的厚度满足要求, 需要用硬塑料垫板垫在底板钢筋的下面, 塑料垫块垫在腹板两侧。
1.2 预应力钢筋的施工
在对预应力钢筋下料时, 使用切割机进行切割, 考虑到一些其他因素对纵向预应力钢筋的影响, 预应力钢筋在下料的过程中, 为了使工作长度足够, 通常比设计的长度长出30～50 cm。完成普通钢筋的吊装工作后, 开始波纹管的施工, 按照设计的要求精确地将波纹管的坐标给予确定, 同时需要用电焊将定位的钢筋焊接牢固, 以免波纹管在施工过程中出现位移的现象。波纹管的排气孔用直径>20 mm的钢管, 以便压浆的水泥从最高点冒出。在浇筑混凝土之前, 全面地对波纹管进行检查, 出现损坏的地方及时地进行整修, 留的开口和孔给以修复。为了避免意外的漏浆将孔道堵塞, 需要在灌注混凝土前抽动, 终凝后抽出。
2混凝土的浇筑
2.1 混凝土的施工
在浇筑混凝土时, 悬臂浇筑施工一定要对称进行, 严格控制不平衡的偏差, 通常将偏差控制在小于理论值的30%。
浇筑箱梁混凝土时, 每一节段一次性浇筑完成。在浇筑混凝土前, 先检查钢筋骨架、模板是否满足要求, 为了保证施工中不出现差错, 需要复测标高中的轴线。检查原材料是否满足要求, 不合格的原材料严禁入场。加入外加剂时, 安排专人负责, 严格控制外加剂的用量, 准确地确定混凝土搅拌的时间, 同时对坍落度进行测定。混凝土的拌和选用集中搅拌的方式。
浇筑混凝土时, 选用插入式振动式振动棒进行振捣, 振动棒在工作的过程中一定要控制好与模板的距离, 以免出现触碰模板的不良现象, 模板与振动棒的距离最好控制在5 cm上下。
在振动的过程中一定要确保模板的稳固性, 不得出现位移的现象, 同时还需要注意不能触碰波纹管, 以防出现破损。当混凝土的表面有泛浆, 不再下沉, 同时没有气泡的出现, 即为振动合格的标准。此外, 为了避免有大量的混凝土冒出, 需要在底板和内膜之间设置一个水平模板。为了使施工的强度加快, 需要对混凝土做一些早强处理。
2.2 混凝土浇筑质量的控制
混凝土浇筑的过程中一定要严格按照规范的要求进行施工。混凝土倾落时严格控制其下落的高度在2 m以内, 如果倾落的高度>2 m, 就需要使用溜槽或导管进行引流, 然后再进行振捣。振捣一定要按照顺序, 插点移动均匀, 遵循快插慢拔的原则, 确保振捣的密实性。对混凝土进行浇筑时, 需要观测支架和挂篮的位移情况和沉降情况, 如果发现有不妥之处需要及时找出原因, 同时制定合适的解决办法, 保证箱梁的施工质量。新旧混凝土衔接处的施工, 将松动的石子清除, 将表面的污渍用清水冲洗干净, 同时涂抹一层水泥浆。
2.3 混凝土的养护
浇筑的混凝土终凝前, 需要对其实施保湿养护, 夏季养护, 连续洒水同时用毯子盖在混凝土的上面。在混凝土浇筑的前10 d, 混凝土的表面一直要处于湿润的状态。冬季养护, 需要控制好养护的温度。内膜的拆除时间在混凝土强度达到70%时进行。
3箱梁的防裂措施
为了使混凝土不会因过度收缩而出现裂缝, 将混凝土的用量控制在一定的范围内, 水泥的用量尽量减少。与此同时, 还需要对水灰比进行控制, 选择合适的清水骨料, 有利于降低骨料的温度。
混凝土浇筑的时间不应在高温下进行, 最好选择在早上或晚上进行浇筑, 浇筑工作完成后及时地进行养护, 以免因热胀冷缩产生收缩裂缝的不良现象。对称均衡地对混凝土进行浇筑, 浇筑腹板混凝土时, 两侧腹板应该同时进行分层对称均衡浇筑, 而在浇筑顶板和翼板时, 应该从端头向内侧浇筑。要严格控制好相邻节段混凝土的龄期差, 新旧混凝土的接头, 要凿毛并清洗干净。
4总体的质量控制
相关质量监控人员必须熟悉图纸, 并且要建立审核把关制度, 领会设计图的本意, 对结构图以及轴位尺寸标高必须一一验证, 并要实地核对, 做到准确无误, 以免因出现缺陷而返工造成浪费。而且, 还要熟悉掌握施工技术规范和质量验收标准。技术规格和质量标准是提高工程技术管理的重要依据, 对施工过程起着制度性、指导性的作用。
技术交底要及时、全面、彻底, 手续一律按书面形式出现, 做到责任明确, 有技术主管负责执行。在施工过程中, 要对质量控制进行层层把关, 实验室负责实验配比和剂量配合, 还要进行现场过磅, 质检人员在履行全面质检评测外, 还必须配合监理做好施工和监理程序工作。
参考文献
[1]罗文光.浅谈后张法预应力砼连续箱梁的施工质量控制[J].科技创新导报, 2008 (1) .
[2]宗道明, 马毅, 刘念华.先简支后连续预应力砼梁 (板) 施工技术[J].青海交通科技, 2004 (2) .
[3]王赞芝, 江林雁, 江培信.变截面连续梁抗扭惯矩修正系数的计算方法[J].铁道标准设计, 2011 (4) .
变截面连续箱梁 篇2
1引言
悬臂浇筑预应力混凝土连续箱梁的合拢段施工,是桥梁上部构造施工的关键环节。在施工图设计中,合拢段长度比较短,调整梁体线形的余地非常小。由于连续箱梁在进行合拢施工时,箱梁悬臂部分较长,而此时荷载和温度的微小变化都将会对桥梁体系节段前端的标高和伸缩变形产生很大的影响。在合拢段施工过程中,昼夜温度变化、新浇混凝土的早期收缩和水化热、已完成结构混凝土的收缩与徐变、结构体系变化以及施工荷载等因素,都影响着合拢段新浇混凝土的质量。在预应力混凝土连续箱梁的合拢施工过程中,通常容易出现下列问题:
(1)由于模板支立不够牢固、浇筑混凝土时顶板表面未认真抹平,合拢后箱梁顶面不平顺、不平整。
(2)合拢施工温度选择控制不当。由于连续箱梁在合拢前悬臂较长,随着气温的变化,箱梁悬臂端的高程和梁的长度也相应发生变化。合拢后体系转换,连续箱梁的顶面高程和梁体长度变化明显减小,但将产生温度应力。合理的合拢时间会大大减小结构的温度内力。
(3)合拢后箱梁顶面因养护不及时而出现收缩裂缝。
(4)模板支立不牢固出现模板沉降变形,使梁段之间混凝土表面有明显的高低差。因此,对合拢段进行必要的施工控制,可以保证桥梁上部构造线形顺畅,内力分配和传递合理,从而确保工程质量。
2工程概况
该项目工程为一座大桥,全桥共有27孔,桥长927.20m。主桥位于大桥的第12孔至第20孔,上部构造为30m+7×45m+30m=375m九跨一联的预应力混凝土等截面连续箱梁,按双幅布置。箱梁采用单箱单室结构,箱梁顶板宽度为12.75m,底板宽度为5.00m,翼板悬臂长度为2.875m,箱梁高度为2.50m,45°斜式腹板厚度为0.50m,底板厚度支点处为0.56/0.50m、跨中为0.32m。箱梁采用C50强度等级的混凝土,纵向、横向、竖向三向预应力。
纵横向预应力均采用公称直径Φ15.24mm标准强度Rby=1860MPa的低松弛高强钢绞线,顶板束采用27股钢绞线,配YM15-27锚具;底板及腹板束采用12股钢绞线,配YM15-12锚具;横向预应力束采用3股钢绞线,配YMB15-3锚具;竖向预应力束采用Φl32mm精轧螺纹钢筋,配YGM-32锚具。
施工图设计规定,除0～2号块及边跨6.35m段采用支架施工外,其余梁段均采用挂篮悬臂浇筑。单T划分为6个梁段,施工最大悬臂长度为21.50m,悬浇块件最大长度为3.50m。全桥共计4个边跨现浇段,18个合拢梁段。每个现浇梁段长6.35m,C50混凝土量为81.06m3;每个合拢段长均为2.00m,C50混凝土量为18.16m3。
3合拢段施工
3.1合拢段施工顺序
合拢时,先合拢边跨,拆除边跨主墩临时锚固;再合拢次边跨,拆除次边跨主墩临时锚固;直至中跨合拢。
3.2施工准备
3.2.1混凝土配合比设计
主桥现浇连续箱梁设计强度等级为C50,梁段混凝土强度达到设计强度等级的90%时方可施加预应力。施工时采用混凝土输送泵进行混凝土浇筑施工。由于合拢段主要施工时间在9、10月份,正值
天气炎热阶段。按照泵送、缓凝与早强的要求,进行掺加减水剂和粉煤灰的高性能混凝土配合比设计。
3.2.1.1 原材料试验情况
采用徐州巨龙牌42.5级普通硅酸盐水泥。水泥细度为2.9%,初凝时间2h09min,终凝时间3h34min,抗压强度3d为30.4MPa、28d为49.9MPa,抗折强度3d为5.9MPa、28d为6.7MPa。碎石压碎值为5.5%,针片状含量为6.5%,筛分试验符合16～31.5mm级配,含泥量为0.43%,泥块含量为0.13%。
中砂细度模数为2.63,含泥量为1.4%,泥块含量为0.4%。外加剂采用JM-A型高效减水剂。减水率为15.7%,泌水率为7.9%,1d、3d、7d、28d抗压强度比分别为198%、188%、171%、165%,达到GB8076-1997中早强减水剂的一等品指标。混合材料选用Ⅰ级粉煤灰,细度8.9%,烧失量1.02%,含水量0.1%,氧化硫含量0.46%。
3.2.1.2 混凝土配合比设计
C50高性能混凝土配合比设计是以基准混凝土为基础,用粉煤灰超量取代法进行调整后得出的。
工地中心试验室根据计算,经多次试验确定出设计混凝土配合比。按此配合比拌制的混凝土拌和物，坍落度T=140mm,1h坍落度的损失为20%,含气量为1.7%,标准养护条件下混凝土试件各龄期抗
压强度平均值为:R3d=44.0MPa,R7d=53.4MPa,R28d=62.7MPa。
表1 每m3混凝土原材料用量(kg)
3.2.2观测气温变化情况
为了保证在设计规定的气温条件下进行合拢施工,在合拢施工前一周起,对工地的气温变化情况进行连续认真观测。夜间10:00至早晨6:00每两个小时进行一次观测,并及时准确填写测温记录。
3.3边跨现浇段及边跨合拢段施工
图1边跨现浇段与合拢段支架立面简图
3.3.1边跨现浇段施工 3.3.1.1 施工工艺流程
地基处理→支立边跨现浇段箱梁支架→预压试验→支立箱梁底模板→调整模板高程和中线→支立箱梁侧模板→绑扎底板钢筋及端横隔板钢筋,进行预应力孔道定位,安装波纹管→穿底板钢束,在过渡墩侧安装挤压套管式锚具→支立芯模和端模板→绑扎顶板钢筋,安装顶板预应力波纹管管道→浇筑混凝土→混凝土养护→拆除侧模和芯模模板
3.3.1.2 施工要点
(1)处理边跨6.35m现浇梁段与边跨合拢段的支架地基。将现浇段范围的原地面整平压实,填筑一层200～300mm厚的砂砾,碾压密实,四周挖排水沟做好防排水处理。采用碗扣式脚手架支设满堂式支架,道木基础。按照施工计算,支架立杆顺桥向间距为0.9m、横桥向间距为1.2m,沿高度方向每1.2m间距做一横向连接以增加稳定性。帽梁横桥向为24a工字钢,顺桥向为10工字钢间距0.8m。
(2)加载试压。在现浇支架上底板范围内布设水箱,分三级向水箱内注水(G/2,3G/4,G。G为箱梁重量)。加载前和每级加载后,观测支架沉降量,最后一级加载后每6h观测一次沉降量。24h后卸载。
(3)支立模板,安装钢筋。首先按照试压成果调整支架的预留沉降值;然后铺设底模板;再依次进行底板钢筋骨架与预应力管道安装,端横隔板钢筋骨架安装,腹板钢筋骨架与预应力管道安装;钢绞线穿束,过渡墩处P锚安装;安装芯模和端模;最后安装顶板钢筋骨架与预应力管道,并调整校正模板。
(4)浇筑混凝土。采用混凝土拌和站拌制混凝土,混凝土搅拌运输车运输、混凝土输送泵向模内输送混凝土。箱梁混凝土浇筑从一侧向另一侧连续进行。混凝土浇筑完成表面收浆后,及时洒水养护。当梁体混凝土强度达到设计强度等级的75%以上时,拆除侧模和芯模。
3.3.2边跨合拢段施工
边跨合拢通常根据该合拢段所处地形、河(湖)水深度及上部构造距地面高度等实际情况,确定采用支架或吊架(挂篮)法施工。采用吊架(挂篮)法浇筑混凝土施工时,需要在合拢段两侧设置对称配重水箱,采用同步卸载法以消除附加内力。本桥边跨合拢段位于岸边陆地上,且梁底距地面高度为
8.22m,采用碗扣式钢管脚手架搭设满堂式支架进行施工边跨合拢段施工(与边跨现浇段相同)。
图2合拢段临时劲性钢接杆示意图
3.3.2.1 施工工艺流程
支架预压试验→调整支架高程、校核中线→支立底模与侧模→焊接一侧临时劲性钢接杆→绑扎底板钢筋骨架、安装预应力管道→安装腹板钢筋骨架与腹板预应力管道→安装芯模→绑扎顶板钢筋、安装顶板预应力管道→顶板临时钢束穿束→夜间最低气温时焊接纵向主筋与另一侧劲性钢接杆→张拉顶板临时钢束→浇筑合拢段混凝土→洒水养护→穿入底板、腹板预应力钢束→张拉钢束→解除临时钢束与临时劲性钢接杆→穿顶板钢束→张拉顶板钢束→孔道压浆→解除边墩临时锚固
3.3.2.2 施工要点
(1)支立模板时,使合拢段与已浇筑完成的箱梁间接合紧密,连接顺畅,无错台和缝隙,防止浇筑混凝土时漏浆。模板支立牢固。
(2)安装钢筋骨架时,先绑扎成型,焊接一侧的钢筋接头,待日最低气温时再焊接另一侧钢筋接头。
(3)安装临时劲性钢接杆时,先焊接一侧焊缝,待日最低气温时再焊接另一侧焊缝。劲性钢接杆与梁内预埋钢板应接触密实,否则用薄钢板垫塞,焊缝饱满,焊缝长度≥0.6m,余下长度采用间断点焊。施工图设计中,顶板处的临时劲性钢接杆设置在顶板下侧与腹板的根部。施工中刚接杆焊接后,芯模安装比较困难。经设计单位同意,将其改在顶板上表面腹板根部位置,相应的预埋件在悬浇施工时按调整后的位置设置。
(4)为防止混凝土收缩变形过大出现裂缝及避免合拢段混凝土在接缝处产生较大的拉应力,合拢段混凝土浇筑在日最低气温下进行,采用混凝土输送泵连续浇筑成型。
(5)混凝土浇筑时充分振捣密实,顶板采用平板振捣器振捣,与已完梁段间用插入式振捣器振捣。
顶板表面用长的直尺沿纵横方向仔细刮平。浇筑完成,混凝土表面收浆后及时苫盖并洒水养护,保持混凝土表面始终湿润。
(6)当梁体混凝土强度达到设计强度等级的90%以后,进行合拢段纵向、竖向和横向预应力钢束 的张拉。张拉顺序为先短束后长束,先底板后腹板,并对称进行张拉施工;底板束和腹板束张拉完成后,解除顶板临时钢束。
(7)当合拢段张拉压浆结束后,解除边主墩临时锚固,撤除墩顶临时支座,注意避免损坏盆式支座。将支座部位彻底清理干净,仔细观察盆式支座的下沉量并做好记录,以校核转换效果。
3.4次边跨及中跨合拢段施工
由于一个合拢段混凝土数量只有18.16m3,重量较轻,而挂篮、施工平台及模板的重量达到了
295kN,重量较重。为了减小施工荷载,降低因施工荷载产生的附加内力,次边跨及中跨合拢段施工利用工地已有的材料,使用6根24a工字钢组合拼装成轻型吊架,加上模板的重量只有98kN。同时利用底板劲性钢接杆作为支承梁,采用吊架法施工。
3.4.1 施工工艺流程
在两个悬臂端设置配重水箱→按计算配重重量向水箱注水→安装合拢段模板吊架→铺设底模与侧模→调整模板高程、校核中线→焊接一侧临时劲性钢接杆→绑扎底板钢筋骨架、安装预应力管道、穿束→安装腹板钢筋骨架与腹板预应力管道、穿束→安装芯模→绑扎顶板钢筋、安装顶板预应力管道→顶板临时钢束穿束→夜间最低气温时焊接纵向主筋与另一侧劲性钢接杆→张拉顶板临时钢束→浇筑合拢段混凝土同时逐级解除配重→洒水养护→张拉底板和腹板钢束→解除临时钢束与临时劲性钢接杆→穿顶板钢束→张拉顶板钢束→孔道压浆→解除临时锚固。
3.4.2 施工注意事项
合拢段施工前,对悬臂端混凝土连接面进行凿毛和洗刷处理,以利新旧混凝土连接形成整体。在
当天最低气温时完成劲性钢接杆的焊接,在当天最低气温时浇筑合拢段混凝土。在浇筑合拢段混凝土前最好将预应力钢束穿入孔道,以减小预应力钢束穿束的难度。在中跨两悬臂端加配重,严格控制两对称点标高;配重通常采用水箱法,浇筑合拢段混凝土时同步放水,分四级解除配重,每级卸载约50kN。
图3中跨合拢现浇吊架示意图
4合拢施工的质量控制
4.1 选用优质的水泥、碎石、中粗砂、外加剂和混合料,根据具体的施工条件、作业环境、天气气候特点等认真确定合拢段施工混凝土配合比,保证混凝土满足设计图纸和施工技术规范的要求。
4.2 认真做好边跨现浇段、边跨合拢段、中跨合拢段的支架(吊架)、模板设计和安装施工,按要求对支架进行试压,消除减小支架(吊架)以及模板的不均匀沉降和变形。
4.3 加强施工期间气温的观测,在日最低温度(一般在凌晨3:00～5:00之间)时采用4台电焊机同时焊接劲性钢接杆,保证合拢段两侧不产生高差和伸缩变形,使合拢后连续箱梁线形顺畅。为缩短焊接合拢段劲性钢接杆的时间,宜采取先焊接一侧劲性钢接杆,待钢筋、模板等工序完成后再焊接另一侧劲性钢接杆。
4.4 严格按照设计和计算在合拢段两对称悬臂端设置配重,并在合拢段混凝土浇筑施工时同步卸载,消除附加应力对梁体结构的不利影响。
4.5 合拢段钢筋骨架安装前,对悬臂端混凝土连接面进行凿毛和洗刷处理,以利新旧混凝土连接形成整体,避免新老混凝土间出现裂缝。
4.6 控制合拢段混凝土浇筑时间,在当天最低温度时浇筑合拢段混凝土,避免合拢段接缝处产生较大的拉应力。加强合拢段混凝土的养护工作,使箱梁混凝土表面保持经常潮湿状态7d以上,在炎热的天气时加以覆盖,避免阳光直接照射在混凝土表面,保证混凝土强度和弹性模量的顺利增长,消除混凝土因突然升(降)温或失水产生裂缝。
4.7 合拢段梁体混凝土强度达到混凝土设计强度等级的90%以上时,方可实施张拉。张拉程序和张拉顺序按照施工图设计执行,一般按纵向、竖向、横向的顺序进行张拉施工;纵向钢束张拉为先顶板束(顶板处设置合拢段临时预应力钢束除外)、后底板束、再腹板束,先短束后长束的顺序,并同时对称张拉。张拉千斤顶、张拉泵、压力表配套校验、使用。
5结束语
合拢施工是悬臂浇筑施工的关键,在施工中必须加强各施工环节的控制。除了按照设计要求设置劲性刚接杆和临时预应力钢束等构造措施外,特别注意采取控制施工混凝土配合比、设置配重、认真控制两个重点施工阶段的施工气温、加强混凝土养护、履行张拉程序等多项有效的技术措施,严格执行施工图设计、施工技术规范和质量检验评定标准,保证了工程施工质量。全桥18个合拢段顺利完工,分项工程质量评定均达到优良。
参考文献:
变截面连续箱梁 篇3
摘要：钢导梁处于悬臂时，在导梁截面上由自重产生的负弯矩很小，而当钢导梁上支承墩后，受力主要由剪力和正弯矩控制。钢导梁和箱梁的连接断面是最不利断面，在过去的施工中，曾在该断面以及箱梁与导梁锚固区出现过裂缝，需引起重视，受力必须有较大的安全储备，锚固必须可靠，一旦出现问题，后果不堪设想，且无法补救。将钢导梁与箱梁的锚固措施进行优化改进，这些改进措施可以非常有效地解决导梁与箱梁锚固区开裂的难题。本文主要以长沙市营盘东路浏阳河大桥为例介绍等截面连续箱梁顶推施工方案和技术措施。
关键词等截面连续箱梁；顶推施工；技术方案
【中图分类号】U445.4
跨越河流、铁路的桥梁，为了满足泄洪和通航、铁路的行车净空要求，对桥梁通航净高与桥墩尺寸有其特殊的要求。因此，采用顶推工艺成桥具有占用土地少、对桥下交通干扰小、施工安全、设备简单等优点，在桥梁工程上得到普遍应用。顶推施工过程中，主梁的受力比常规的施工方法要复杂的多，桥梁上部结构随着施工阶段的进展，位置不断变化，从而不断地转换结构体系。施工过程中梁体各截面都要经受较大的正、负弯矩，所以必须准确地计算出结构在整个施工过程中的受力情况，以保障顶推过程中的施工安全。
有报道说，顶推梁”十顶九裂”，经过研究发现问题在于箱梁在墩顶完全由两条长方形的滑道支承，梁体局部承压，这里是预应力管道布置最密的地方，断面消弱严重，预加应力集中，而且又有竖向蹬筋的存在，多个方向的应力集中一起，状态比较复杂。如何减小应力集中是目前工程界亟待解决的问题。
1、工程概况
长沙市营盘东路浏阳河大桥主桥设计为48.0m+3×59.0m+48.0m=273m，五跨一联“类双层”预应力混凝土连续箱梁。箱梁横向为双幅桥，单幅为单箱双室等高度截面，外侧梁高3.508m，在单幅箱梁腹板两侧平底板悬臂伸出挑梁，内侧作为管线通道，外侧作为非机动车及人行道。主桥桥墩按顺水流方向布置，桥墩轴线与桥轴线斜交成79o角度。主桥纵向处于半径为2734.0m凸形竖曲线上，实际最大纵坡约2.98%。
箱梁施工采用顶推法施工。五跨一联箱梁共分成9个节段预制、顶推。五孔主桥跨中均设置临时墩，减小顶推跨径。箱梁主要材料采用C50砼，构造钢筋采用标准强度fsk=335mpa的Ⅱ级钢筋与fsk=235mpa的Ⅰ级钢筋。预应力筋采用直径为φ15.24mm，低松弛钢绞线，其抗拉强度fsk=1860mpa。
箱梁分9段预制、顶推，各段工程数量如下表
单幅箱梁节段工程数量表
梁段号123456789合计
长度（m）33.2529.5029.5029.5029.5029.5029.5029.5033.25273
砼数量（m3）500.4474.4474.4474.4474.4474.4474.4474.4500.44321.6
注：表中数据未包括齿板混凝土数量
单幅箱梁頂推总长度为273m，砼总体积4369m3 ，总重量约 113594 KN，每延米平均砼约16.0m3，每延米自重约 416 KN。
2、 总体施工方案和箱梁施工工艺流程
2.1 总体施工方案
根据本桥设计，为了保证满足工期要求，根据现场实际情况，计划两幅箱梁 投入两套预制平台及顶推设备，基本上平行进行预制、顶推。主桥的基础、下部构造要求一进场就要全面铺开施工，尽早完成，且在五孔主桥中分别施工临时墩。
将箱梁预制平台布置在浏阳河东岸河堤外侧10#墩～12#墩桥跨之间，前端距10#墩约18m；完成11#墩、12#墩基础后，进行顶推箱梁预制场的施工；预制平台前端与10#墩之间设置1个临时墩，与10#墩形成一道16m跨径的顶推过渡孔。在预制台座上逐段预制箱梁，第1段箱梁前端安装钢导梁，钢导梁与箱梁、以及梁段之间施加纵向预应力后，逐段推出，反复循环进行预制、顶推9个梁段的施工，从东岸（10#墩）向西岸（5#墩）方向分别将两个单幅箱梁顶推到位。
两幅箱梁顶推到位后，将钢导梁从根部割断拆除，按照设计要求拆除临时预应力索，张拉、压浆后期预应力索，拆除主桥跨中临时墩，然后完成落梁工作，即拆除预推滑道，安装永久支座，完成五跨连续梁体系转换工作，恢复通航航道。
2.2 单幅箱梁顶推施工工艺流程
主桥箱梁施工程序
3、施工重点与难点及解决措施
预应力砼连续箱梁顶推法施工技术在国内已有长足的进步，日趋成熟。但是营盘东路浏阳河大桥连续箱梁顶推又有其显著特点，单箱双室断面构造复杂，主跨径59.0m，外侧梁高3.508m，类双层结构，纵向处于半径为2734.0m的竖曲线上，桥墩轴线与桥轴线斜交，箱梁砼体积大，单幅重量重，每延米自重约416KN。
3.1箱梁顶推技术难点及措施
本桥施工重点是箱梁预制顶推，施工难点也是箱梁顶推，另外临时墩的安全及落梁支座安装也是施工中的难点。克服箱梁顶推难点的技术措施主要有以下几点：
（1）合理布置整个箱梁预制场，包括预制台座与台座的小跨径过渡墩；
（2）预制平台（平台、模板）有足够强度与刚度，且升降自如，调整方便；
（3）控制箱梁构造钢筋，砼浇注，预应力施工质量，保证箱梁预制外形整体线形及内在质量；
（4）采用有足够刚度和合适长度的导梁，保证连接牢固；
（5）严格控制所有滑道标高精度，在理想圆曲线内，选用摩擦系数小的新型高分子塑料滑板；
（6）安装能足够施力且有富余的顶推设备，保证顶推过程顺利；
（7）采用可靠的横向导向装置，控制箱梁滑动过程横向偏差，符合规范要求；endprint
对施工中关键过程进行控制：箱梁底板线形；预应力质量；滑道标高精度；墩顶位移；箱梁内力与外表裂纹的检查等。
3.2 临时墩施工技术难点及措施
临时墩在箱梁顶推过程，保证安全也是一个难点，由于实际通航净宽不足25.0m，安全包括两个方面：一个为通航安全，另一个为临时墩受到来往船舶撞击，导致顶推中箱梁结构的安全。解决措施：
（1）施工中树立高度重视安全的意识，主动与海事部门联系，依靠他们支持，接受他们的指挥；
（2）临时墩设计时，尽量减小对航道的影响
（3）临时墩有足够的强度和刚度，在上下游设置防撞钢管桩，在通航孔侧设置防撞船舷等防撞措施。
（4）主动与海事部门联系，密切配合，按海事部的要求，高度重视，做好每一件具体工作，设置完善的安全标志标牌。
3.3 落梁施工技术难点及措施
箱梁顶推到位后，完成落梁，永久支座的安装，也有相当大的难度。箱梁自重大，单个主桥墩重量达24544KN，连续梁在顶升过程中应考虑1.5左右不均匀系数，一个墩箱梁需YD500竖直千斤顶6～8台才能顶起来。由于顶推施工特殊性，支座只能在頂推到位后拆除滑道系统后才能就位安装，支座与垫石、箱梁底板的施工误差，工作净空间的限制使地脚螺栓很难套进和连结固定。顶推到位后，工作空间受到限位又不能将梁顶升得太高，支座吨位大，笨重，构造复杂，无法采用起吊设备，人工操作很困难。解决措施：
（1）与设计单位密切配合，共同商量，请设计上充分考虑到箱梁顶推到位后支座安装困难，适当作局部调整。如采用电焊与环氧树脂胶粘代替地脚螺栓连接。
在作顶推施工工艺设计时，特别是滑道系统施工方案时，就充分考虑落梁支座安装方案，要预先考虑，留有余地。
（2）在顶推前，将笨重的支座先用吊机吊到桥墩顶就位，在落梁时，只需将支座平移，降低劳动强度；
（3）落梁前，准备足够顶升设备如竖直千斤顶，充分做好各种准备工作，使落梁工作时间越短越好，越安全。
4、结束语
变截面连续箱梁桥静载试验研究 篇4
近20年来, 连续箱梁由于其独特的结构特点和适用性在我国得到了广泛应用, 其设计理论和施工技术也有了很大提高[1]。但近几年发现这种桥型的箱梁裂缝病害越来越多, 发展越来越严重, 甚至施工期间也会出现坍塌事故, 危及到桥梁与交通安全, 已引起专家们的共同关注[2]。其中有因变形引起的裂缝, 如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝;有因外载作用引起的裂缝;有因养护环境不当和化学作用引起的裂缝等[3]。
以某变截面连续箱梁桥为例, 该桥箱梁顶板、腹板、横隔板及其它部位存在着多条横纵向裂缝, 为了判断该桥正常使用性能和承载能力, 笔者充分利用该工程结构的现状参数, 结合有限元分析软件Midas进行模拟分析, 对其进行了静载分级试验。
1工程概况及主要外观缺陷
某大桥正桥主跨为 (62+92+124+92+62) m预应力混凝土连续变截面箱梁桥, 梁高2～7 m, 整体式双箱单室。主桥采用盆式橡胶固定支座, 最大吨位1 000 t。下部结构采用高桩承台双悬臂实体板式桥墩, 采用300号混凝土 (对应C30) , 桩基为钻孔灌注桩, 桩径1.5 m, 嵌入未风化整体基岩5 m, 容许最大单桩承载力1 500 t。经过20多年运营, 受到车辆冲击和重车的考验, 桥梁受到不同程度的损伤, 特别是箱梁出现较多裂缝, 已影响交通运营安全。主桥结构简图见图1所示, 横隔板裂缝统计见表1所示, 腹板裂缝统计见表2所示。
从裂缝的形态、长度、宽度及以前检查的情况看:箱梁端部斜裂缝为结构性裂缝 (多数已封闭) ;顶板纵向裂缝疑为施工时顶模拆除过早, 在荷载试验中加载和卸载中无明显变化;横隔板及其他部位的裂缝疑为收缩和温度影响所致裂缝。
2试验基本情况
2.1 试验工况及效率系数
为对该桥做全面分析, 选取该桥第4#～6#跨进行静载试验, 按试验构件截面“等效内力”原则确定每次加载时的汽车总数量和排列位置, 使加载汽车组成的行列荷载与设计荷载在该截面产生的内力基本相等。对各测试截面活载内力进行计算分析, 确定静载试验时荷载的大小。试验时共需14台装载后总重约为30 kN的加载车 (前轴重:66kN, 中、后轴重132 kN) 。根据设计荷载标准, 在所测试截面的内力影响线上, 按最不利位置, 根据实际加载车辆轴重、轴距等参数进行布载, 计算出控制截面在试验荷载作用下的最大内力值, 它与按设计规范要求布置荷载作用下的控制截面理论内力值的比值即为静载试验荷载效率。荷载效率系数计算见表3。
2.2 影响线及试验荷载布置 (三个工况示意)
经过计算确定工况Ⅰ静载试验需用7辆加载试验车。第4跨跨中截面弯矩影响线如图2所示, 工况Ⅰ (偏载) 加载车辆布置见图3。
经过计算确定工况Ⅱ静载试验需用7辆加载试验车。第5跨跨中截面弯矩影响线见图4, 工况Ⅱ (偏载) 加载车辆布置见图5。
经过计算确定工况Ⅴ静载试验需用14辆加载试验车。第5#墩支点截面弯矩影响线见图6, 加载车辆布置见图7。
3试验结果
3.1 应变测试结果及数据分析
静力荷载试验各工况下, 各控制截面箱梁底板应变测试结果见表4。
注:正数表示拉应变, 负数表示压应变。
由表4可知, 静载试验各工况下实测应变校验系数为0.62～0.88, 满足桥梁校验系数取值范围0.6～0.9要求。相对残余应变最大值为14.3%, 符合《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中所规定的容许值20%的要求。
3.2 挠度测试结果及数据分析
静力荷载试验各工况下, 各控制截面挠度分布曲线对比见图8。由图8数据计算可知, 在静载试验各工况下实测挠度校验系数为0.57～0.88, 基本满足桥梁校验系数取值范围0.7～1.0要求, 且箱梁实测挠度均小于按弹性理论计算值。相对残余变位最大值为14.9%, 满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中所规定的容许值20%的要求作为判定依据。
3.3 静载试验过程中裂缝观测
在静载试验期间, 除对箱梁挠度进行测试外, 还仔细寻找可能出现的各种裂缝, 特别是加载至最大荷载时对桥梁裂缝进行了观测。观测结果表明, 在加载工况工程中, 未发现新增裂缝, 原有裂缝宽度及长度均未发生变化。
4结论
通过该桥的静试验实测结果和理论分析对比, 对该桥的整体受力性能综合评定结论如下:
(1) 各工况静力试验荷载作用下, 应变校验系数在0.62～0.88之间, 满足桥梁校验系数取值范围0.6～0.9要求。挠度校验系数在0.57～0.88之间, 基本满足桥梁校验系数取值范围0.7～1.0要求, 表明该桥梁结构处于弹性工作状态, 结构强度、刚度满足设计规范要求。
(2) 各试验工况下各跨跨中截面的最大实测挠度均远小于设计规范允许值, 说明结构安全储备较大, 能够满足正常运行使用。
(3) 各工况试验荷载作用下, 未发现该桥出现新增裂缝, 且原有裂缝的裂缝宽度及长度均未发生变化, 说明裂缝对桥梁正常使用承载能力并无影响, 但为了提高桥梁使用的耐久性, 应该采取措施对现有裂缝及时修补。
综上所述, 该桥在设计使用荷载作用下, 整体工作性能良好, 安全储备较大, 结构处于弹性工作状态, 其强度和刚度满足设计规范要求, 但应对已发现的裂缝及时修补, 保证桥梁使用的耐久性。
摘要：针对某变截面连续箱梁桥顶腹板存在多条裂缝和超载超速现象, 为确保该桥使用安全, 本文通过静载试验, 将实测得到的应力、位移值与有限元分析软件建模计算得出理论值进行对比, 并结合相关规范对该桥实际受力性能进行了评估。试验结果表明:该变截面连续箱梁桥处于弹性工作范围之内, 安全储备较大, 能够满足正常使用所需要的承载力。
关键词：变截面连续箱梁,静载试验,裂缝,试验研究
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变截面连续箱梁 篇5
1 连续箱梁剪力滞效应的求解
本文综合采用解肢法和能量变分法求解连续梁剪力滞效应, 对多跨连续箱梁, 先计算其弯矩为零的点, 然后分别取弯矩等于零的邻点区间按简支梁处理, 再求解该简支梁在荷载作用下的剪力滞系数[5,10], 如图1所示。
1) 连续梁解肢成简支梁。
2) 基于能量变分法, 求出简支梁的剪力滞系数。
2 实例计算
2.1 模型概况
试验箱梁原模型为广东省境内一座 (62+110+62) m预应力混凝土箱梁桥。试验箱梁结构为 (3.38+27.5+3.38) m预应力混凝土连续梁, 由一个单箱单室箱形断面组成。箱梁根部高度1.5 m, 跨中梁高0.75 m, 下缘曲线按2次抛物线变化, 其下缘曲线方程为y=-0.002 3×2+0.078 9× (-1.5) 。箱梁顶板宽3.75 m, 底板宽1.95 m, 底板厚度由跨中的0.08 m变化至根部0.20 m, 腹板分别为0.18 m, 0.15 m。在桥墩位置设置厚0.6 m的横隔板, 边跨顶板、底板厚0.30 m。箱顶面不设坡度, 箱梁采用满堂支架悬臂浇筑法施工, 分为八段施工。结构支点截面、跨中截面尺寸如图2所示。
2.2 理论计算
对本试验模型进行理论计算时, 按照下面的步骤和原则:
1) 计算出在荷载作用下, 试验模型的弯矩为零点的位置, 将相邻的弯矩零点区间构成简支梁。
2) 本试验加载和测试截面为跨中和四分跨截面 (由于现场在四分跨位置处无法加载, 故本文规定距离跨中为7.8 m处为四分跨截面, 见图3) , 荷载对称加载在肋处, 见图4。
3) 加载荷载F的大小, 在跨中截面为7.5 t, 四分跨截面为15.0 t。
4) 每个测试截面计算板中和肋处 (左右偏离88 cm) 的剪力滞系数, 见图5。
2.2.1 跨中截面集中荷载作用剪力滞系数求解
试验模型箱梁在中跨跨中作用集中荷载7.5 t, 约合73.55 k N, 如图6所示。
在跨中集中荷载作用下, 连续梁会产生弯矩为零的点。反弯点及反力值如图7所示, 共有4个弯矩零点:A, E, F, D。
在弯矩零点E和F所构成的简支梁中, 跨中截面和Ⅲ截面, 即G, H, I截面在梁段内, 如图8所示。
问题就转化为简支梁在中荷载作用下的剪力滞系数求解, 易求得相应截面 (G, H, I截面) 剪力滞系数, 如表1所示。
2.2.2 四分跨截面集中荷载作用剪力滞系数求解
同理, 可求得四分跨截面集中荷载作用剪力滞系数, 如表1所示。
2.3 有限元法
应用有限元分析软件ANSYS, 采用Solid65实体单元。有限元模型见图9。
2.4 试验加载
按照理论计算的各荷载工况, 进行试验模型加载, 见图10。
2.5 结果比较
本对比分析为理论计算、有限元分析和试验测试结果进行比较。由表1可知, 利用本文方法计算的理论剪力滞系数与有限元分析值和试验实测值接近, 证明了本文方法计算变截面连续箱梁剪力滞效应的正确性。
3 结语
1) 验证了综合采用解肢法和能量变分法, 即将多跨连续箱梁在弯矩为零处, 解肢成若干变高度的简支体系, 计算剪力滞系数的方法的精确性和便捷性, 工程实践中用此方法计算箱梁桥的剪力滞效应具有重要的现实意义;
2) 集中荷载所作用的截面剪力滞现象很严重, 但离开该截面后, 剪力滞衰减很快, 应力渐趋均匀;
3) 在箱梁桥梁设计与施工中, 应该考虑到由于剪力滞现象带来的理论应力与实际应力的不一致, 从而采取相应控制措施, 以确保桥梁结构的安全。
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变截面连续箱梁 篇6
关键词：大跨径,变截面连续箱梁,施工技术
桥梁的施工必须保证稳定的性能以及良好的耐久性, 面对复杂的施工条件, 只有根据精确的计算及设计, 选用适当的施工技术和施工工艺, 才能保障桥梁施工的安全可靠性。若桥梁建设在完工过程中因施工技术或质量问题引起较大的安全事故, 必然对社会的正常秩序带来较大的影响, 引起严重的社会动荡[1]。大跨径变截面连续箱梁在桥梁建设中的运用不仅可以达到更优的行车舒适感, 也具有较低的后期维护费用, 运用该施工技术对桥梁的安全使用提供了有力的保障[2]。
1 工程概况
某桥梁工程采用四跨大跨径变截面连续箱梁的设计, 总桥长为360m, 为 (70+110+110+70) m的跨径布置。桥宽40m, 中间设置2m宽度的纵缝。该桥共分为上下两层结构, 桥面两端均有1.5%的坡度。主桥单幅混凝土主梁梁部为单箱双室的直腹板箱形断面, 单幅箱梁顶宽17.8m (含两侧后浇筑段各15cm) , 悬臂宽4.6m, 箱底宽9.5m, 中支点处梁高7.0m, 边支点处梁高2.5m, 中跨跨中梁高2.5m, 梁底按1.5次抛物线变化。桥梁总体立面图如图1所示。
2 大跨径变截面连续箱梁施工技术
2.1 支撑体系的施工技术
2.1.1 地基处理
在施工地段填筑风化料使其露出水面, 再用压路机将其压实[3]。为了保证水路的畅通, 可先进行改道处理, 施工完毕后可将其改回原有通道。在压实后的风化料上浇注C20的混凝土20cm进行支架搭设的预备工作。
2.1.2 支架搭设
在墩旁搭设支架结构, 对0#和1#段实施支架现浇技术, 其他块段采用挂篮悬臂浇筑技术。支架选用WDJ碗扣式多功能钢支架, 横梁与腹板支架立柱间的距离为0.8m, 其余支架部分的立柱间距均为1.2m。支架的设计荷载力为146720k N, 实际荷载力为68420k N, 实际荷载力未超过支架的承受极限, 说明该支架搭设方案具有一定的可行性。
2.1.3 模板设计
支架搭设完工后, 可在支架顶端分别在横向和纵向铺设方木。于横向方木上进行连续梁底板中心线和两边缘线的放样, 测量所有方木的标高, 将底板部位的方木调整至设计范围内, 之后进行固定。采用大钢模在方木上端进行间隔铺设, 使用定型钢模进行侧模的铺设, 定型钢模是利用钢板与定型骨架共同制作而成[4]。支架结构搭设完工后必须进行逐孔预压, 以免出现非弹性变形。
2.1.4 现浇段施工
0#和1#段实施现浇施工技术, 分别于每个墩身顶面的承台上布置6根钢管桩 (Φ820×10mm) , 将所有钢管桩连接成一个整体。将分配梁支架运用于主梁的建设中, 并将其与钢管桩顶部通过螺栓固定好。然后, 对钢管桩及主梁进行加固。底模支撑体系通过将纵向分配梁布置在主梁顶面及墩顶分配梁顶面形成, 外模支撑体系通过将4组L=21m的贝雷梁纵向布置在主梁顶面并借助脚手架结构形成。单幅单个墩顶的永久性支座设置在4个临时支座两侧, 对0#和1#段的箱梁混凝土与整体混凝土的浇注可同时进行。墩顶的固结必须在每个临时支座内设置多于110根L=2.7mΦ32螺纹钢筋, 以保障墩身与主桥箱梁的整体功能。如图2所示。
2.1.5 挂篮施工
挂篮施工具有刚度大、变形小、灵活度高、适用范围大的特点, 针对该工程可选用正梯形整体行架挂篮的方案, 挂篮结构主要由双导梁系统、压重系统、后锚系统、横梁系统以及底平台系统等构成, 单只总重为80.5t[5]。使用挂篮结构可在施工过程中创造更大的作业空间, 可缩短施工周期。完成挂篮的拼装后, 需要对其进行预压。预压时可在底座加载千斤顶并在翼板进行堆载, 加载过程分为4级, 每级加载后稳定半小时测量变形值。同时, 于卸载后进行非弹性变形的测量。挂篮的预压施工完成后进行悬浇的施工, 悬浇过程需时刻注意各梁段的变形情况, 通过实时的监测数据以及立模标高来进行控制, 保证悬浇施工的有序进行。挂篮在悬浇施工的过程中混凝土的耗用量较大, 必须保证对称浇注。该工程实际施工过程中采用泵送浇注工艺, 将传统的泵送方式改造为三通管的结构, 实现了单向和双向泵送混凝土方式的双重选择, 具有更快的浇注速度, 也满足了两侧对称浇注的高要求。与传统的浇注方法相比, 操作简单、故障事件少, 不仅提高了浇注质量, 也提高了浇注施工的效率[6]。
2.2 混凝土的施工技术
混凝土的配比和施工是影响施工质量的关键性因素, 该工程所使用混凝土是按照招标文件中的要求进行的严格筛选。原材料均使用同一品牌的产品, 其级配由相关专业机构进行了全程监控, 配比按水泥∶水∶砂∶碎石∶泵送剂为486∶180∶737∶977∶11.178的标准, 其中水灰比为0.37。混凝土浇注完工后续使用高压水枪进行冲洗。
2.3 合拢段施工技术
合拢段均利用挂篮主梁及底模平台改制成的吊架并安装钢支撑进行施工。首先进行边跨合拢, 再解除临时固结后中跨合拢。合拢施工时对精度的要求较高, 刚构挠度的变化可能因与设计要求不符而引发混凝土开裂的现象, 为了避免这一现象, 一般要在施工过程中注意温度的变化, 不可在过高的温度下进行施工。依据刚性锁定的原则在一天中温度最低的时段开展施工[7]。该工程使用体内支撑体系完成已浇筑梁段的挠骨连接, 钢结件选用40号槽钢。利用梁体钢束临时张拉至10%的张拉应力, 将边跨不平衡段和T构拉结。
3 大跨径变截面连续箱梁施工过程中需注意的问题
(1) 严格把控施工精度
施工过程中的各项参数均严格按照设计标准进行, 对各部位的构造尺寸和线形进行严格监控。一旦出现较大的线形误差, 可能因参数的调整而出现结构超方的问题, 从而增加了结构挠度及应力。
(2) 把握预应力的张拉时期
不宜过早对预应力进行张拉, 否则会影响混凝土的刚性及弹性, 导致其强度的增长速度大于弹性模量的增长速度, 从而引发结构变形的问题。因此, 要把握好恰当的张拉时期, 龄期过早必然带来变形较大的问题。
(3) 定期对施工设备进行维护检修
桥梁建设在进行大跨径变截面连续箱梁施工时为了保证各项工艺都在设计标准内, 除了对工艺技术进行控制外, 还需对设备进行有效的管理, 保障各项施工器械的参数精准。可利用现代化信息技术对各项施工数据进行监控管理, 实现自动化、智能化的施工管理, 提高施工的质量。通过对设备的严格管理还能有效降低后期的维护费用, 提高了工程的经济效益。
(4) 对预应力管道压浆不饱满的防治
压浆不饱满是桥梁施工中比较常见的问题, 这一问题可能引起预应力钢筋的锈蚀, 从而大大减少了截面的混凝土面积, 降低了整体的预应力效果。当混凝土的预应力达不到设计标准时, 容易造成梁体开裂、梁体下挠或梁体刚性不足, 对桥梁的安全使用带来了较大的隐患。这一威胁常常难以进行检测, 通常是由不可定的人为因素造成。为了解决这一问题, 可以采用循环智能压浆系统进行管道压浆, 以此来保证压浆质量。
4 结束语
综上所述, 该桥梁工程采用四跨大跨径变截面连续箱梁的设计进行施工, 施工过程中需要重点把握支撑体系的施工技术、混凝土的施工技术以及合拢段的施工技术, 其中支护措施对0#和1#段实施支架现浇技术, 其他块段采用挂篮悬臂浇注技术, 本文对现浇技术与挂篮悬臂浇注技术进行了详细分析。最后从该工程的施工中总结出几点常见问题, 只有解决了这些问题, 才能保证桥梁工程的施工质量。
参考文献
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变截面连续箱梁 篇7
本文针对正在施工中的宽幅变截面连续箱梁底板纵向裂缝的产生原因定性和定量进行分析, 提出适当的解决措施。
1 工程概况及裂缝情况
本桥为预应力混凝土变截面连续箱梁, 跨径布置为34 m+64 m+34 m, 单箱三室, 桥宽23.5 m, 顶板厚度25 cm, 腹板由墩处65 cm变化至跨中50 cm, 底板从50 cm变化到22 cm, 挂篮悬臂浇筑施工方法。0号, 1号块为支架现浇, 当浇筑完3号块时发现2号块底板出现不同程度的纵向裂缝, 长度为1 m左右, 由1—1截面向2—2截面延伸。
2 裂缝成因分析
1) 箱梁的横向刚度不足, 横向挠度过大会在底板引起纵向裂缝。这种情况往往出现在宽跨比大的桥梁中。
2) 0号, 1号块和2号块施工时间间隔较长, 常因混凝土收缩差而在2号块产生纵向裂缝。
3) 由于日照和环境温度, 使箱梁内外产生温度差引起裂缝。
3 数值模拟计算
用ANSYS进行施工工况数值模拟, 将荷载分为两部分:一部分为结构自重和预应力产生的2号块应力分布, 另外一部分为2号块收缩应变引起的收缩应力, 最终将两种结果线性叠加得出2号块总体应力。
3.1 收缩应变的计算
根据我国公路桥规给出的混凝土收缩应变表达式如下:
一般表达式:
εcs (t, ts) =εcso·βs (t-ts) (1)
名义收缩系数:
εcso=εs·fcm·βRH (2)
其中,
εs·fcm=[160+10βsc (9-fcm/fcmo) ]·10-6 (3)
βRH=1.55[1- (RH/RH0) 3] (4)
收缩随时间发展的系数βs:
其中, t为计算考虑时刻的混凝土龄期, d;t0为收缩开始时的混凝土龄期, 取值为4 d;εcs (t, ts) 为收缩开始时的龄期为ts, 计算考虑的龄期为t时的收缩应变;βsc为依水泥种类而定的系数, 对于一般硅酸盐类水泥或快硬水泥, βsc=0.5;RH为环境年平均湿度, %;h为构件理论厚度, mm;fcm为混凝土立方体抗压强度, MPa;将RH0=100%;h0=10 mm;t1=1 d;fcmo=10 MPa;t=15 d, 代入以上各式求得εcs (15, 4) =2.136×10-4。
在实际工程中, 都是把收缩变形转换成等量温差Ty (t) , Ty (t) =εcs (t, ts) /α, 其中, α为混凝土线性膨胀系数, 取1.0×10-5/℃, 所以Ty (t) =21.36 ℃。
3.2ANSYS计算模型
根据混凝土在自重和温度效应下的计算原理, 应用有限元分析软件ANSYS10.0, 采用三维实体模型对结构进行分析, 规定箱梁长、高及宽方向分别为z, y及x轴。在实际模拟过程中, 混凝土单元采用四面体Solid187, 预应力钢筋单元采用Link8, 收缩变形按3.1节计算的等量温差施加温度荷载, 降温法施加预应力, 混凝土单元尺寸为0.03 m。
在实际施工中, 主墩处设8个临时墩, 全部使用钢护筒焊接在箱梁底板预埋钢板上, 另外由于施工悬臂长度较短, 可以近似认为2号块横向位移ux=0。在2号块张拉拆模后, 用桥梁博士软件进行了竖向位移和截面转角分析计算, 得出结果见表1。
但对于此工况下, 2—2截面可以自由伸缩, 计算模型中不加任何约束。将表1中1—1截面数值施加到ANSYS计算模型位移和转角约束中, 用等差温度荷载代替实际收缩应力, 重力加速度取9.8, 混凝土弹性模量3.45×104MPa, 泊松比0.2, 密度2 500 kN/m3, 线性膨胀系数1.0×10-5/℃。
3.3ANSYS计算结果及分析
从图1可以看出, 在自重和纵向预应力效应下, 2号块段施工完毕后, 1—1截面的底板基本上处于受压状态, 只有在2—2截面端处, 底板中间部位有大约0.4 MPa～0.5 MPa的拉应力, C50混凝土设计抗拉强度值为1.83 MPa, 所以在此荷载作用下2号块底板任意部位是不可能出现裂缝的。
将收缩变形值得到的等量温差作为外加荷载, 施加到1—1截面上, 得到图2。如图2所示最大局部拉应力达到2.25 MPa, 而在自重和预应力作用下这些位置是受压的, 据图1结果显示, 最大压应力达到0.5 MPa, 顶板的普通钢筋配置比底板多了近1/2。
在底板和顶板的大部分区域, 拉应力都在1.7 MPa以上, 可以看出的是收缩应力大大超过了横向受弯所产生的应力。
把以上两种荷载同时加载, 在1—1截面底板处基本上都达到开裂荷载, 顶板由于横向束的作用, 基本上处于受压状态, 上述提到底板普通钢筋配置相对顶板来说比较少, 所以在此荷载作用下出现裂缝也是符合理论分析的, 裂缝出现的位置和延伸方向与实际情况比较吻合。
在3号段施工结束后, 没有发现底板有类似裂缝。为了验证上面的分析是否正确, 笔者对3号块ANSYS建模分析, 在计算收缩应变时, 因为2号和3号两块段施工时间差只有10 d, 相对变形值也就较小, 经计算只有0.741×10-4。从应力计算看出, 在底板钢筋加强区域只有1.1 MPa, 底板其余部位在0.5 MPa～0.8 MPa之间, 远小于开裂荷载, 这与后续施工结果也是吻合的。通过ANSYS计算分析, 以后各块段浇筑间隔在10 d左右, 在底板是不会出现这种纵向裂缝的。
4 结论与对策
1) 采用ANSYS软件对2号块在各种荷载作用下的应力场进行仿真模拟, 可得到混凝土内部的受弯拉应力、收缩应力及裂缝出现的大致位置, 而且施工初期的每一块段, 收缩应力对裂缝产生的影响占很大部分。2) 对于宽幅变截面连续箱梁, 挂篮施工块段与支架现浇块段要尽量减少时间间隔, 减少相对收缩量来降低收缩变形引起的应力。3) 宽幅三向预应力结构, 底板应加强普通钢筋的设置, 以抵抗收缩徐变带来的附加应力。4) 在施工过程中应注意对底板的养生, 使其水化反应充分, 强度达到设计标准。
参考文献
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变截面连续箱梁 篇8
关键词：桥梁工程,箱梁桥,斜截面抗剪加固
1 概述
目前,国内外修建的大量预应力混凝土连续箱型梁桥,随着运营期的增长和交通量的增长,尤其是重载交通的影响,导致部分箱梁出现了程度不同的病害,比较有代表性的是箱梁腹板产生的大量斜裂缝,一般表现为剪切裂缝,主要出现在箱梁桥的边孔现浇段、L /4截面附近或梁腹厚度变化区段,与顶板大致呈30°～50°角,大多由顶板与腹板交界处开始,向下延伸至1 /3～1 /2 梁高处,方向基本与主拉应力垂直。剪切裂缝直接影响到结构的安全性及耐久性。
箱梁腹板裂缝分为受力裂缝和非受力裂缝两类。箱梁腹板非受力裂缝产生的原因有混凝土收缩和徐变、混凝土性能不稳定、施工质量等。而受力裂缝只有当混凝土承受的拉应力大于混凝土容许拉应力时才会发生,其主要原因有:由于受剪切、扭转作用产生的主应力不足导致斜截面抗剪不足,竖向预应力有效性降低,纵向预应力有效性降低使截面正应力发生变化,以及腹板厚度偏薄、混凝土强度不足等因素影响。
2 加固方法
对于预应力混凝土连续箱梁桥的腹板斜裂缝问题,常用的加固方法主要有以下几种:
(1)粘贴复合纤维加固法。复合纤维材料耐腐蚀性强、重量轻、裁剪及施工方便、强度高。但复合材料对于大跨径连续箱梁桥来说,由于结构的自重较大,复合材料的高强度较难发挥,性价比低。从受力上属于被动加固范畴。
(2)粘贴钢板加固法。是目前对箱梁桥腹板斜裂缝加固较常用的方法,钢板与腹板必须可靠地进行连接,一般采用锚栓与结构胶。但当箱梁腹板不平整时,此法施工困难,且锚固效果稍差。从受力上属于被动加固范畴。
(3)腹板增大截面加固法。其原理是加大断面,当结构的截面尺寸不满足时,常采用此法,但同时会增加结构自重。从受力上属于被动加固范畴。
(4)预应力加固法,包括竖向与纵向预应力。从受力机理上讲,这是一种主动加固法,能有效改善原结构的受力状态,且能充分发挥后补强材料的方法,对于提高结构的强度、控制结构的裂缝以及变形等方面均有较好的应用。
总之,在以上加固方法中,从受力机理上讲,除预应力加固法是主动加固外,其余均是被动加固方法。在目前国内外加固方法中,对箱梁腹板斜裂缝加固方面,主要是粘贴钢板与张拉纵向预应力相结合应用较多,对裂缝的封闭,一般采用壁可法进行封闭或采用粘贴复合材料封闭。我省目前主要采用预应力加固法,同时配合腹板增大截面法,对大跨径预应力混凝土连续箱梁进行抗剪加固。
3 方案对比
根据以上各加固方案对我省某一座预应力混凝土连续箱梁桥的简支端及中支点附近截面进行了方案对比,具体如下:
(1)粘贴碳纤维加固法
加固前后抗剪承载力对比见表1。
(2)粘贴钢板加固法
加固前构件腹板厚度b=400mm,需后加补强钢板条提供的抗剪承载力为300kN左右,按照以上公式进行计算,需要粘贴4mm厚100mm宽钢板条,间距300mm对箱梁腹板进行抗剪加固,加固前后抗剪承载力对比如表2。
(3)增大截面加固法
依据增大截面加固法计算原理,以控制截面边支点腹板变化处(NO·5)及中支点腹板附近(NO·23)截面为例,加固前构件腹板厚度b=400mm,根据计算,箱内腹板边支点梁段需要加厚25cm,中支点梁段加厚20cm抗剪加固处理,对加固后控制截面进行验算如表3。
(4)竖向预应力加固法
据增设竖向预应力钢筋加固法计算原理,在箱内两侧腹板内侧简支端0～L/4及中支点L/2～L区段,增设竖向C22钢筋,顺桥向间距600mm,采用竖向张拉装置进行张拉,张拉力按N=90kN控制,对加固后控制截面进行验算如表4。
4 结论
腹板粘贴碳纤维布与钢板条,只能承担活载(汽车和温度)和二期恒载产生的内力,应力(应变)滞后现象严重,无法改善原构件的应力状态,对结构斜截面抗剪承载力提高幅度非常有限,适用于箱梁配筋率较低或钢筋锈蚀严重、目标抗剪承载能力要求较低的情况。
增大截面加固法具有加固措施技术成熟,加固效果显著,施工工艺相对较简单,加固费用低廉的优点,但是不能改变原有构件内的应力状态;适用于箱梁腹板截面尺寸不满足要求、截面刚度不足及构件有效高度较小的情况。
预应力技术加固箱梁腹板,属于主动加固,能充分发挥加固材料的性能,在竖向预应力作用下,原梁的裂缝将全部闭合或部分闭合,能较大幅度提高或恢复桥梁的承载能力,能明显改善原梁的抗裂性能,提高结构的耐久性,加固效果显著;适用于箱梁腹板斜裂缝开展规律性较强、抗剪承载能力不足及腹板主应力超限或应力状态需要改善的情况。
对“主动加固思想”的深入理解与认识,是确定箱梁腹板抗剪加固方案的核心;桥梁带载加固应考虑“分阶段受力”特点,是确定箱梁腹板抗剪加固方案的关键。
能够根据箱梁腹板斜裂缝检测及分析结果,合理选择不同的加固方法对腹板进行加固,是抗剪加固方案达到预期最佳加固效果的保障。
参考文献
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[2]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
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[7]楼庄鸿.超大跨径桥梁的建设与发展[J].北京:桥梁,2009(1).
变截面连续箱梁 篇9
榆社枢纽互通立体交叉位于榆社县峡口村附近, 与太长高速公路相交呈“X”形。榆社枢纽为一双喇叭互通式立体交叉, 该枢纽互通是汾阳—邢台高速公路和太原—长治高速公路的交汇点, 具有转换东西及南北方向交通量的重要作用。
浊漳河特大桥位于汾邢高速榆社枢纽互通主线上, 其中心桩号为K82+638.245, 桥梁全长1 583 m, 前右角90°, 跨径布置为 (35+60+35+35×30+5×25+9×30) m, 除第一联采用预应力混凝土变截面现浇箱梁外, 其余均采用预制箱梁。下部结构采用矩形墩、柱式墩, 肋式台、柱式台, 钻孔灌注桩基础。全桥平面位于直线和R=2 500 m圆曲线内。该桥跨越太长高速、省道102、浊漳河、太焦铁路, 跨越太长高速为 (35+60+35) m变截面连续箱梁, 该桥于2012年12月25日建成通车, 运营情况良好 (见图1) 。
2 主要技术标准
1) 道路等级:高速公路;2) 行车道数:双向四车道;3) 设计速度:80 km/h;4) 设计荷载:公路—Ⅰ级;5) 桥面宽度:2×12.0 m;6) 地震动峰值加速度:0.10g;7) 设计洪水频率:1/300。
3 箱梁结构设计与计算
3.1 结构设计
浊漳河特大桥第一联为 (35+60+35) m预应力混凝土变截面现浇连续箱梁, 箱梁采用单箱单室断面, 跨中梁高2.0 m, 墩顶梁高3.6 m。主线桥左右幅均为单向坡, 左幅桥宽12 m, 悬臂3.25 m, 右幅桥宽16 m, 悬臂4 m。顶底板平行, 腹板铅直, 腹板厚度50 cm~60 cm, 底板厚30 cm~55 cm, 左幅顶板厚25 cm, 右幅顶板厚28 cm。箱梁底板厚度和梁高变化均采用二次抛物线变化。上部箱梁采用三向预应力结构, 横向预应力采用3s15.2的钢绞线, 以间距50 cm布置。左幅竖向预应力采用25的粗钢筋, 右幅竖向预应力采用32的粗钢筋, 纵向布置间距50 cm。箱梁一般构造见图2~图4。
3.2 结构计算
该桥上部结构箱梁按A类构件进行设计, 计算采用有限元程序Midas Civil 2013对箱梁结构进行计算, 采用TDV RMV8i有限元程序对结构进行复核, 分别对成桥状态下恒载 (一期+二期) 、预应力、活载、混凝土收缩徐变、温度、基础变位等荷载作用进行了计算, 计算按照规范进行荷载组合, 对结构的承载能力、正常使用极限状态及应力、变形方面做了验算, 验算的各项指标均满足相应设计规范的要求。
根据计算结果主梁上、下缘按作用长、短期效应组合时, 均未出现拉应力, 可见主梁满足规范对于A类构件的正截面抗裂要求。在作用短期效应组合下主拉应力, 主梁除中墩及边墩处截面外 (该处有横隔梁, 计算结果存在失真) , 主拉应力迅速减小, 均未超出1 MPa, 最大主拉应力仅为0.84 MPa。结构在活载作用下的位移, 并考虑荷载长期效应的影响, 跨中长期挠度为29.2 mm, 规范允许值为L/600=100 mm, 满足要求。
4 箱梁施工
浊漳河特大桥第一联箱梁施工采用满堂支架浇筑方案施工, 支架施工顺序为从第一跨向第三跨依次施工。由于第一联箱梁下地面表层为粘性土, 且承载能力较低, 在搭设支架前对地基进行了处理。
4.1 地基处理
对第一联箱梁下方30 m宽度范围内泥浆坑、松软地段全部挖除, 采用含石量在60%以上的砂砾石换填, 用推土机对场地全部进行推平, 并设置横向单向横坡, 坡度控制在1%范围内, 以便于及时排除雨水, 换填时每层松铺厚度不超过30 cm, 用18 t振动压路机进行碾压, 上层采用细粒砂砾将横坡调整到1%内。最后用C25混凝土对场地进行硬化处理, 硬化厚度为30 cm。两侧开挖水沟排水, 降低水位标高, 以防止雨水和其他水流入支架区, 引起支架下沉。
4.2 支架布置
支架采用48×3.5 mm碗扣式多功能脚手架, 立杆采用3.0 m, 1.8 m长立杆, 立杆接长错开布置。立杆纵向间距按60 cm布设, 箱梁腹板范围内立杆横向间距为0.3 m (腹板厚度变化范围为从0.5 m到0.8 m不等) , 两腹板中间立杆横向间距为0.6 m, 0.9 m, 翼板范围内立杆横向间距为0.9 m。横杆采用长为0.3 m, 0.6 m及0.9 m三种长度横杆, 顶底托采用可调托撑, 可调范围为20 cm。
4.3 跨太长高速门架设计
分别在太长高速公路TCK88+643~TCK88+674段和TCK88+981~TCK88+908段搭设门式支架, 预留 (7.5 m+6.5 m) ×5 m的车辆通道, 该通道分别在太长高速的紧急停车带与硬路肩之间、中央分隔带两侧, 顺路线方向搭设临时混凝土墩, 墩身尺寸为:宽1.5 m, 高0.6 m, 长度1 m一块 (以方便拆除) , 临时混凝土墩共四条。临时墩直接在高速公路上现浇, 为防止所浇筑的混凝土与路面粘结, 立模完成后在模板底部先铺设2 cm细砂, 然后在其上铺设一层防雨布, 浇筑临时墩C25混凝土。混凝土浇筑完毕待强度达到70%时, 在其上搭设48×3.5 mm碗扣支架, 纵横间距0.3 m×0.3 m, 共五排形成排架式墩柱, 支架搭好后在其顶托上横向摆放5根Ⅰ16工字钢, 形成门墩, 再顺桥向铺设Ⅰ40a型工字钢作为主梁形成车辆通行门洞。
4.4 门架体系的稳定性保障措施
门架立柱碗扣支架与高速公路两侧满堂支架之间用横杆与剪力撑连接, 保障结构的整体稳定性。另外, 跨高速公路左右幅中央分隔带两侧门洞碗扣支架立柱之间也用普通钢管加扣件的方式, 先横向连接3道, 然后用剪力撑进行连接形成整体, 以保证门架体系的稳定。
4.5 支架预压
由于该现浇箱梁跨越太长高速公路, 采用土袋装土形成预压荷载, 用吊车起吊堆载来完成对支架的预压。为消除地基非弹性变形和支架非弹性变形的影响, 预压荷载为梁体自重的120%, 预压荷载分布的重量与相应区段梁体重量保持1.2∶1的比例关系, 确保预压的有效性。根据梁高及相应截面尺寸, 可确定箱梁各段范围内的预压荷载, 在堆载时严格按相应重量进行堆载。堆载的同时还应对支架的沉降进行跟踪观测。
4.6 施工预拱度设置
在支架上浇筑箱梁混凝土施工过程中和卸架后, 箱梁要产生一定的挠度, 为使箱梁在卸架后能满意地获得设计规定的外形, 须在施工时设置预拱度。在确定预拱度时应考虑下列因素:卸架后箱梁本身及活载一半所产生的竖向挠度;支架在荷载作用下的弹性压缩及非弹性变形;支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷;由温度作用变化引起的挠度;由混凝土徐变引起的徐变挠度。根据梁的挠度和支架变形所计算出来的预拱度之和, 作为预拱度的最高值, 设置在梁的跨径中点处。其他各点的预拱度以二次抛物线进行分配。根据计算出来的箱梁底标高对预压后的箱梁底模标高重新进行调整。
5 结语
本文结合工程实践, 从设计、施工角度出发, 叙述了变截面连续箱梁桥的结构设计以及施工要点, 并重点阐述了在变截面连续箱梁桥施工中关键工序要点的控制, 可供同类桥梁设计与施工参考。
参考文献
[1]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].