大跨度预应力连续梁（共12篇）
大跨度预应力连续梁 篇1
1 工程概况
神木窟野河特大桥是神府高速公路的控制性工程之一, 特大桥上跨204省道、神延铁路、神木火车站路、窟野河、神木新桥、神木县滨河路、金诺加油站、神杨路、东山路, 全长3446米, 其中刚构部分2256米, 最大跨径165米, 最大墩高76.5米。全桥共12联, 引桥第1-8联为30米、40米预制箱梁;第9~11联主桥采用 (88+4×165+88) + (69+4×130+79.5+39.5) + (76+4×140+76) 变截面预应力混凝土连续刚构。
2 施工方案
2.1 临时支撑搭设
0号段浇筑焊接成托架平台, 主要原因在于此墩的高度已经超过50米, 然后再在此基础上进行后续的绑扎钢筋、支立模板等施工作业。
2.2 临时支承
临时固结利用φ32mm钢筋作为受拉部分, 浇筑0.6米厚C50混凝土作为受压部分。首先在墩身施工时预埋φ32mm钢筋, 钢筋伸入墩身1.5m, 伸入梁体1.2m;然后在垫石施工同期浇筑临时固结块, 最后将φ32mm钢筋顶端锚固于0#块的底板中。施工过程中分别用预置固结块与梁体及墩身隔开。
2.3 模板、钢筋和混凝土施工
0号节段分两次完成浇筑:先浇筑底板、腹板和横膈板, 再浇筑顶板。
施工工艺流程:安装底模板→托架平台试压→调整模板位置及标高→安装侧模→绑扎钢筋→安装底板和腹板预应力管道→安装内模及端模板→绑扎顶板钢筋→安装顶板预应力管道→监理工程师检查验收→浇筑混凝土→养生、拆模→张拉预应力→拆底模及托架。
2.4 节段悬浇施工
主要施工程序:安装挂篮→前移挂篮就位并固定→安装梁底钢模板→用砂袋进行预压→安装侧模→绑扎底板腹板钢筋→安装波纹管→安装内模→绑扎顶板钢筋→安装波纹管→监理工程师检查验收→浇筑混凝土→拆除箱梁内模→清理预应力孔道→张拉预应力束→预应力孔道压浆、封锚→前移挂篮进行下节段施工。
2.4.1 安装挂篮。
此次工程选择使用的挂篮是三角斜拉式的, 挂篮主承受力都是由型钢铸成, 这种挂篮型钢挂篮的最大优点是, 极其不易变形, 刚硬度大, 且质量相对较轻, 可以减轻施工的安装拆卸的工作量。挂篮结构由对拉筋、走行系、三角架、横向联接系、悬吊系、前横梁、锚固系、内模系、底模系等组成。
(1) 将挂篮配件吊至0号节梁顶之后再进行拼装, 吊装设备采用汽塔吊。 (2) 认真检查0号块的铁件位置、预留孔位置是否处于适宜的状态, 滑道两侧锚固筋间距是否为50cm。 (3) 将滑道铺设在0号块上, 然后找平滑道, 并锚固, 刚性支承设置在滑道前端支承点上, 滑道顶高差务必要小于2mm。 (4) 前横梁和横向联接系用塔吊来进行安装。 (5) 将三角架安装在塔吊上, 并将其进行锚固。 (6) 用千斤顶调整底模的宽度。底模宽度调整完毕后, 将边、纵梁固定在托梁上。 (7) 用千斤顶调整底模的高度和中心线。 (8) 在挂篮四周安设防护网。
2.4.2 预压。
测定挂篮的弹性变形量, 克服弹性变形对梁体混凝土浇筑后产生不利影响。
2.4.3 过程控制。
通过第1节段和第2节段的砂袋平衡法悬浇施工, 消除了非弹性变形量。再通过该两节段的施工, 将单位弹性变形量计算出来。
2.4.4 移动挂篮。
移动挂篮的时机主要选择在两端施工交接之时, 具体操作方法如下: (1) 将滑道铺设在前一节段上, 滑道必须保持在平顺状态, 前端为刚性支撑, 滑道顶高差不能够大于2mm。 (2) 先应将底模前端临时吊在已成梁段上, 解除前横梁吊带, 此时侧模板与底模相联, 整个重量由对拉筋和底模板后吊带承受。 (3) 在三角架后端配重, 前端增加支点, 解除三角架锚固系。 (4) 采用5T导链将三角架前移至下一节段就位, 并锚固三角架。 (5) 安装主滑梁吊带。拆除对拉筋, 拆下底模后吊带, 将侧模与底模落在滑梁上, 并拆除底模下吊带。 (6) 采用5T导链将底模和侧模前移就位, 将底模吊带进行顺直安装。 (7) 底模板的宽度基于设计图来进行有效地调整。依据前期测得的单位弹性变形量进行预抛高设置, 并以此高度调整底模高程和中心线。 (8) 调整侧模高度, 并进行加固联接。 (9) 防护网应该安装在挂篮四周。
2.5 合拢段施工
中跨合拢段模板支承在吊架上, 吊架采用槽钢横担在合拢段两侧的节段梁顶, 两端设可调吊杆, 下部横向用型钢支承外部钢底模。模板安装完后, 在合拢段两侧的节段梁顶压重, 为了确保合拢段支架的弹性变形量变化不大, 应该在浇筑混凝土过程中将砂袋逐步卸去, 在浇筑完砼后, 要注意保养混凝土水泥, 使之张拉预应力达到90%的设计强度。
3 结语
变截面预应力连续梁的跨度越来越大, 对施工要求的难度也越来越高, 就必须要求我们在施工过程中不断总结经验。笔者认为在变截面预应力连续梁施工中连续梁线性控制和合拢段施工是施工中的重点和难点。
参考文献
[1]王日照, 谷波.京杭运河大桥施工监控[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2010 (04) :110-112.
[2]冯于兵, 缪建华.通扬运河大桥施工过程的应力监控与探讨[J].山西建筑, 2009 (11) :145-147.
大跨度预应力连续梁 篇2
王世学 助理工程师
中铁九局集团第七工程有限公司 辽宁沈阳
【摘要】结合盘营客专盘锦特大桥跨沟海铁路128m连续梁成功转体的实践，简述大跨度连续梁在转体施工中的相关技术问题，为同类转体施工提供技术支持，将我国大跨度转体连续梁的设计、施工水平推向更新的高度。
【关键词】连续梁平转法 转动体系 称重配重 线形监控 转体施工
一、转体工程概况
盘营客专盘锦特大桥（80+128+80）m现浇连续梁跨既有沟海铁路，与其交角为167°10′，该梁平面位于半径5500m的圆曲线上，纵面位于半径25000m的竖曲线上，线路纵坡由3.072‰变为-12.7‰。由于施工工期及施工条件制约，采用常规挂篮悬浇施工方法，对既有线运营存在重大安全风险，因此该桥采用平衡转体的施工方法。即先在铁路一侧浇筑梁体,然后通过转体使主梁就位、调整梁体线形、封固球铰转动体系的上、下转盘，最后进行合拢段施工,使全桥贯通。转体段T构梁长63m+63m，转体重量达12000t。
二、转体理论依据
转体的基本原理是箱梁重量通过墩柱传递于上球铰，上球铰通过球铰间的四氟乙烯滑片传递至下球铰和承台。待箱梁主体施工完毕以后，脱空砂箱将梁体的全部重量转移于球铰，然后进行称重和配重，利用埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶，克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩，使梁体转动到位。
三、转体施工关键技术及难点
平转法的转动体系主要有转动支承、牵引系统和平衡系统。本转体工程特点具有转动球铰承重大、牵引制动力大、曲线连续梁施工存在纵横向不平衡弯矩等特点。难点在于该梁平面位于小曲线半径和竖曲线上，难以控制梁体线形。因此在施工过程中，必须严格控制要求，进行转动支承、牵引系统及平衡系统的试验研究，并加强线形监控及模型分析，确保转体施工的顺利实施。
1、转动支承
转动支承是平转法施工的关键设备，由上转盘和下转盘构成。上转盘支承整个转动结构，下转盘与基础相联。通过上转盘与下转盘的相对转动，达到转体目的。转动支承可分为磨心支承、撑脚支承、磨心与撑脚共同支撑三种。
该连续梁转体采用的是磨心支承方式。磨心支承即由中心撑压面承受全部转动重量，在磨心插有定位销轴，为了保证安全，在支承转盘周围设有6对撑脚，正常转动时，撑脚不与滑道面接触，一旦有倾覆倾向则起支承作用，因此撑脚也称作保险腿。本工程撑脚与滑道间隙为10～15mm。一般要求此间隙为2～20mm，间隙越小对滑动面的高差要求也越严格。我们从T构梁卸架开始至完全拆除临时受力砂箱，上转盘的最大沉降仅为1.82mm，撑脚与滑道仍留有足够的间隙，从而验证该支承方式完全由磨心支承及球铰面的光洁度极小，达到理想效果。
在球铰制作及安装过程中，必须严格控制技术要求，保证球铰制作质量及安装精度要求，其位置和精度将影响全桥合拢精度和转体过程的安全，对每个四氟乙烯滑片必须按厂家编号对号安装并涂黄油四氟乙烯粉，在球铰安装完成后进行上下球铰试运转，保证涂抹的黄油四氟乙烯粉均匀分布，试运转完成后必须用石蜡将上下盘周边封闭，以免润滑材料干燥或流进杂物。
2、牵引系统
平转法施工中，能不能转动是一个很关键的技术问题，一般情况下设计启动摩擦系数为0.06～0.08之间，有时为保证有足够的启动力，按0.1配置启动力。因此，减小摩阻力，提高转动力矩是保证平转法施工顺利实施的两个关键。转动力通常安装在上转盘的外侧，以获得最大的力臂。在安装牵引索钢绞线时，为保证在转体时牵引索之间互不干扰的工作，要安装一半正旋和一半反旋钢绞线进行施工。
本工程转体系统由4台QDCLT2000型连续顶推千斤顶、4台YTB液压泵站和2台LSDKC-8主控台通过高压油管和电缆线连接分别组成2套转体牵引系统。每套连续顶推千斤顶公称牵引力2000KN，额定油压25MPa，由前后两台千斤顶串联组成，每台千斤顶（前、后顶）前端均配有夹持装置。
每2套连续顶推千斤顶分别水平、平行、对称的布置于转盘两侧的反力座上，千斤顶的中心线必须与上转盘外圆（钢绞线缠绕的位置）相切，中心线高度与上转盘预埋钢绞线的中心线水平。千斤顶用高强螺栓固定于反力架上，并与反力座固定。反力座必须能承受200t压力的作用。
上转盘埋设的两束牵引索经清理锈迹、油污后，逐根对钢绞线预紧，再用千斤顶对该束钢绞线整体预紧，使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。
3、平衡系统
平转过程中的平衡问题是一个关键问题，对于T构桥梁，上部恒载在墩轴线方向基本对称的结构，一般以桥墩轴心为转动中心，为使重心降低，通常将转盘设于墩底以下。此工程转盘设置于上承台和下承台之间。
该连续梁由于位于圆曲线和竖曲线两种曲线上，必将有不平衡力矩和偏心距问题。我们通过称重试验，反复测试，计算出不平衡力矩和偏心距的相关数据，研究其数据是否符合转体设计要求，否则采取相应配重措施。并在T构梁卸架过程中，随时观测转盘处的百分表读数（沉降），观察梁体是否有倾斜变化，若变化较大时，应在梁体对应侧加配重方法使其基本达到平衡，保证其安全卸架。
平衡转体施工必须保证转体上部结构在转动过程中的平稳性，尤其是大型悬臂结构且无斜拉索情况。在实际转体施工中，转体上部悬臂结构绝对平衡会引起梁端转动过程中发生抖动，且幅度较大，这不利于转体的平稳性要求，为此，采用梁体纵向倾斜配重方案，通过称重和配重使实际重心偏离理论重心5-10cm，配重后使转体桥前进端有一微小翘起，并使得转体桥的6对撑脚只有两对撑脚与滑道平面近似发生接触，从而增加转动体在转动过程中的平稳性和安全性。
因此称重平衡试验是桥梁平衡系统施工中至关重要的一步，在试转前，必须进行称重平衡试验，测试转体部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系数等参数，实现桥梁转体的配重要求。
4、线形监控
转体梁在悬臂阶段时是静定结构状态，合拢过程中如不施加额外的荷载，成桥后内力状态一般不会偏离很大，因此连续梁施工控制的主要目标是控制梁体线形。
线形控制最主要的任务，就是根据每个施工阶段的测量结果，分析测量数据，同时与模型预测值进行对比，找出差距并分析误差产生的原因，从而确定下一阶段施工时合理的预拱度。每一阶段施工完毕，对结构模型中实际的混凝土养护龄期、节段施工周期、混凝土实际的弹性模量、容重等相关参数进行修正。修正之后，对结构模型进行重新计算，将新的计算结果与实测结果进行比较。比较的主要内容包括混凝土浇筑前后的标高变化、预应力束张拉前后的标高变化以及梁底、梁顶的标高变化。通过比较结果，可以对测量数据进行分析。从每节段混凝土浇筑前至预应力钢束张拉完毕是本连续梁施工监测的一个周期。
线形控制的关键是：每节段施工周期的结束都必须对已完成所有节段进行全面的测量，分析实际施工结果与预计目标的误差，从而及时地对已出现的误差进行调整，在达到要求的精度后，才能对下一施工循环做出预测。
5、转体施工（1）试转体
桥梁正式转体前，应进行试转。目的是全面检查转体的指挥组织系统、牵引动力系统、防倾保险体系是否状态良好,检测整个系统的安全可靠性。同时由测量和转体监控人员对转体系统进行各项初始资料的采集，测试启动、正常转动、停转重新启动及点动状态的牵引力、转速等施工控制数据，建立转动角速度与梁端转动线速度的关系，以便在正式转体前发现、处理设备存在的问题及可能出现的不利情况，并为正式转体速度提供依据，保证转体的顺利进行。
结合以往转体工程施工实践，试转工序不能因施工时间紧、任务重而取消。原因有以下几点：
1）、通过试转，可发现转体准备工作是否充分及协调好各岗位、转体各环节的关系，确保转体一次性高标准高质量高效率的完成；
2）、通过试转工序中的点动操作步骤，取得每点动一次梁端头最大弧长数据，可确保合拢时桥梁轴线精确定位；
3）、由于转体前各工序的交叉作业，已安装调试好的转动系统，易在后期的转体准备工作期间受到损伤，通过试转可发现损伤部位，保证牵引设备处于正常工作状态。
（2）正式转体
1）、先让辅助千斤顶达到预定吨位，启动动力系统设备，并使其在“自动”状态下运行。
2）、每个转体使用的对称千斤顶的作用力始终保持大小相等、方向相反，以保证上转盘仅承受与摩擦力矩相平衡的动力偶，无倾覆力矩产生。
3）、设备运行过程中，各岗位人员的注意力必须高度集中，时刻注意观察和监控动力系统设备和转体各部位的运行情况。如果出现异常情况，必须立即停机处理，待彻底排除隐患后，方可重新启动设备继续运行。4）在转体就位处设置限位装置，并安排技术人员在两个转盘附近负责读转盘上标识的刻度，随时与总指挥联系。为防止超转现象，在转体接近设计位置时，停止自动牵引操作，采用点动控制精确就位。（3）精确就位
轴线偏差主要采用连续千斤顶点动控制来调整，根据试转结果，确定每次点动千斤顶行程，换算梁体端头行程。每点动操作一次，测量人员测报轴线走行现状数据一次，反复循环，直至转体轴线精确就位。若转体到位后发现有轻微横向倾斜或高程偏差，则采用千斤顶在上下转盘之间适当顶起，反复进行调整直至高程符合设计要求。
四、结束语
本连续梁已于2011年5月18日12时20分成功转体，用时仅20min，未使用任何备用助推限位设备，直接依靠牵引系统实现转体并精确定位，最终合拢轴线误差仅为1.5mm。而且实际转动动力远小于设计计算值，说明了在转体施工中认真做好球铰的安装、维护及润滑材料的涂抹是减小摩阻力的有力保障。
该工程的成功转体，标志着我国大跨度预应力混凝土转体连续梁的设计、施工水平推向更新的高度。参考文献
大跨度连续梁支架节段施工技术 篇3
【关键词】大跨度;连续梁;支架;节段施工
0.概述
目前铁路建设中，桥梁比重和规模越来越大，为适应国家规划，跨越江河、既有道路、建筑的大跨连续梁也越来越多，且通常为总体或局部铺架的控制点。如何利用现有投入的材料因地制宜、采取合适的施工方案是实现节点工期、减少经济投入是大家关注的重点。
如新建向塘至莆田铁路东新赣江特大桥全长27.3公里，沿线跨越南昌市红谷新区、南昌县东新乡、小蓝经济开发区、富山乡、岗上乡等，为全线的控制性工程，上部结构共811跨，其中有八处连续梁跨越既有河流、公路和赣江大堤，均为该标段架梁的控制节点。八处连续梁中有四处跨越公路和赣江大堤的大跨度连续梁采用挂篮悬臂浇筑施工，根据工期安排，四处连续梁需同步施工，如全部采用挂篮施工，挂篮投入相当大，根据地理位置及现场既有材料，为减少挂篮投入，节约挂篮制造时间，施工单位提出了对跨越赣江大堤的连续梁采用支架节段施工的新型方案。
跨越赣江大堤连续梁主跨80m、两边跨均为44m，为变高度、变截面单箱单室双线连续梁，设计采用挂篮悬臂浇筑施工。该连续梁梁高3.8m～6.6m，全联箱梁划分为33个节段，其中0#块和边跨直线段各2个，合拢段3个，悬浇节段28个。连续梁采用主跨跨越赣江大堤，施工期间均为旱地施工。
1.支架法节段施工原理
支架节段浇筑连续梁施工原理是在不改变连续梁原设计节段划分和预应力及其它构造的原则下，通过搭设支架为连续梁底板和腹板分别提供模板支撑平台和走形通道，采用移动式支架完成悬臂节段及合拢段的施工方法，其施工步骤与挂篮悬臂施工一致，即：0#块施工→悬臂节段施工→直线段施工→合拢段施工。
2.支架节段施工主要结构介绍
2.1支架
节段施工连续梁支架作用在于为连续梁底模和侧模提供支撑平台，同时为侧模和底模的移位提供走形通道。
支架应根据荷载大小、变形要求、梁体结构特点及其使用功能进行设计。既要满足承重要求，同时也要满足移位要求，根据变截面梁结构特点，该项目将底腹板和翼缘板部分支架分开设计，主要结构为：
支架下部结构各临时墩采用φ600×8mm钢管桩，各临时墩钢管桩数量根据荷载大小而定；临时墩墩顶标高根据模板安、拆及移位要求而定。其中跨中临时墩采用打入钢管桩基础，墩旁临时墩直接支承于承台上，各临时墩之间设置φ273×6mm钢管联接系，临时墩墩顶设置分配梁。
支架上部结构采用贝雷片，横断面内贝雷片根据荷载特点布置，为满足变形要求，贝雷片跨度不宜过大，可根据梁体荷载分布及具体地形具体设计，其结构形式见图1。
2.2侧模架
侧模架用于梁体腹板外模和翼缘板底模，采用整体钢模，其强度和刚度应满足使用要求，施工时支承于贝雷片上。其基本构造包括模板、拉杆、锚杆、吊杆和走形纵梁、垫梁及限位装置等。
侧模架底部通过走形纵梁支承于贝雷片顶的垫梁上，后端分别通过吊杆和锚杆与上一节段翼缘板和腹板锚固，顶部采用4根拉杆将两侧侧模架对拉，保证侧模架的稳定，其结构形式见图1。
2.3底平台
底平台即梁体底板模板，采用钢结构形式，基本结构包括模板、支撑纵梁、前后横梁(支点)、吊挂装置等。其中模板采用10mm钢板和小号槽钢加劲，纵梁采用型钢组，承受节段连续梁梁体及施工荷载；前后横梁为荷载传递点，施工时，底平台前横梁通过抄垫支撑在贝雷片上，后横梁通过锚固装置吊挂在前一节段底板上，梁体标高通过抄垫前横梁和调整后横梁吊挂装置实现，为适应支架不同坡度，前后横梁与纵梁采用铰接连接方式，其结构形式见图1。施工过程中应根据需要预留孔洞，满足施工过程支架系统的吊挂和锚固要求。
3.支架节段施工方法
3.1总体施工流程
支架节段连续梁施工流程与挂篮悬臂浇筑连续梁施工流程一致，即0#块施工→节段施工→边跨直线段施工→合拢段施工。
支架节段施工过程中0#块和直线段施工与采用挂篮施工方法一致，均采用支架施工，只是不需另外搭设支架，直接采用节段施工支架即可。
3.2支架节段施工关键工况介绍
3.2.1浇筑工况
前一节段施工完成、底平台和侧模架移动就位、调整完毕后，支架系统进入处于浇筑工况，见图1所示。
图1 支架节段施工浇筑工况示意图
浇筑工况时，底平台前横梁通过抄垫支撑在底平台贝雷片上，后横梁通过吊杆吊挂在前一节段底板上。其中底平台前端标高通过抄垫调整，后端标高通过吊杆紧缩装置调整，确保底平台与已施工梁段底面密贴。
此时，侧模架底部通过走形纵梁支撑在侧模架贝雷片顶部的垫梁上，上端吊挂于前一节段翼缘板上，两侧模架顶部通过拉杆对拉，后端通过锚杆与前一节段翼缘板固定。
底平台标高、吊挂系统、侧模架拉杆、锚杆及支撑情况调整就位后即可开始梁体施工。
3.2.2前移工況
节段施工完成后，开始前移支架系统，。前移时，先前移底平台，后前移侧模架。前移方法及要求如下：
⑴解除侧模架与上一节段腹板锚杆及与已施工节段腹板范围拉杆、拆除侧模架与上一节段翼缘板锚固吊杆、将两侧模架上端拉杆螺栓向外侧各松开10cm但不拆除，用倒链将侧模架向梁体外侧移动10cm脱模，便于底平台前移。
⑵松开底平台后端与前一节段底板吊杆的紧缩装置，将底平台后端下放至贝雷片上，拆除后端吊杆；用吊挂在刚施工梁体顶板的倒链吊挂底平台前端、拆除底平台前横梁下的抄垫，然后将底平台下放至贝雷片分配梁上。
⑶采用3个倒链挂在前方贝雷片分配梁上、后端平均分布挂在底平台前横梁上，同步将底平台前移至下一施工节段。
⑷调整底平台横向位置，安装底平台后横梁紧缩装置和吊杆，通过紧缩装置将底平台提升与梁体预留5cm左右缝隙；然后采用倒链将底平台前端提升并抄垫；调整底平台后端紧缩装置使底平台与梁体密贴并通过前方抄垫设置预拱度；
⑸分别用倒链挂在两侧侧模架上，同步将侧模架慢速、平稳前移至下一施工节段，调整侧模架底端位置，紧缩侧模架顶端拉杆螺栓调整侧模架顶端位置，然后用分别用吊杆和锚杆将侧模架与刚施工完成节段的翼缘板和腹板锚固，进入下一节段施工。
3.2.3合拢工况
合拢段采用吊架施工，施工进入合拢段后，拆除T构一侧侧模架和底平台，采用一套侧模架和底平台进行合拢段施工。吊架底模采用节段施工用的底平台，底平台通过吊杆吊挂于合拢段两侧梁体底板上；吊架侧模采用节段施工用侧模架，侧模架分别与两侧已施工梁体腹板和翼缘板锚固，上端通过拉杆对拉。如图2所示。
图2 合拢工况示意图(中跨合拢段)
3.3线形监控
为确保梁体线形符合设计要求，施工过程必须对梁体线形进行监控。施工前，应根据实际荷载分别计算各节段施工过程支架变形，必要时对支架进行预压消除支架非弹性变形；同时，采用有限元程序模拟施工过程计算各节段梁体的挠度；施工过程根据已施工梁体桥面标高、支架变形及节段梁体挠度确定下一节段底平台前端标高预抬量。同时，每一节段施工完成后，应对梁体纵向轴线进行测量，施工下一节段时对偏位情况进行调整，确保梁体最终的线形。
4.支架节段施工特点
根据支架节段施工工艺，与传统挂篮施工相比，具有明显的优势：
4.1安全风险低
支架节段施工方法将悬浇转换成落地支架施工，大大降低了悬浇施工过程中的安全风险，可避免挂篮施工过程中的倾覆、坠落事故；同时，支架节段施工方法减少了梁体悬浇施工过程中的挂篮荷载，梁体自身安全风险也得到了改善。
4.2节约工期
支架节段施工时，支架结构简单，受力明确，钢结构加工、安装速度快，并可在下构施工过程中同步施工支架，而挂篮设计、制造、验收周期长，相比之下，支架节段施工可有效将总体工期提前；其次，支架节段施工工艺简单，支架前移、调整便利，过程中体系转换少，而挂篮前移工况较为复杂，调整难度较大，过程锚固、吊挂系统复杂，安全风险大，因此，采用支架节段施工方法可有效缩短节段施工周期，节约工期。
4.3节约成本
支架节段施工受力明确、荷载较小，设计支架时，可根据现有已投入使用完毕的型钢、管桩等材料，将支架设计成实用、便利的结构，且支架施工简单，材料可在过程中前后倒用，不需备齐全联支架材料，因此，采用支架节段施工能大大减少施工投入，节约成本。
5.结语
大跨度预应力连续梁 篇4
关键词：预应力混凝土,施工监控,预拱度
0 引言
预应力混凝土连续梁、连续刚构桥由于其跨越能力较大, 在多种桥型中造价经济合理, 近年来一直受到人们的重视。但是这种结构也存在一定的问题, 施工难度大, 应力状态复杂是最主要的问题。这种情况不仅造成成桥后的线形不能平顺而影响行车, 同时也存在一定的安全隐患。因此在桥梁施工过程中, 必须进行施工监控, 合理的设置预拱度, 从而使桥梁顺利合龙。总体而言, 桥梁的施工监控内容主要有以下几个方面:1) 根据设计提供的数据和收集到的资料, 建立桥梁结构模型, 计算各工况下结构的应力和位移, 保证结构的安全;2) 通过模型的计算值和实测值, 及时修正参数, 使理论计算的模型与实际的施工过程相接近, 用预拱度的设置来调整桥面线形, 使线形基本平顺;3) 测量工作, 通过桥梁主要控制断面应力的测量, 分析结构施工过程中的受力状况, 通过线形实测值和理论值的差异, 合理的调整预拱度, 使梁体线形平顺, 达到理想的设计状态。
1 理论模型计算
对于实际监控工作来说, 首先需对项目进行总体了解, 运用有限元分析软件对桥梁结构的应力、水平和竖向位移等影响因素进行分析计算, 通过计算结构来了解和掌握结构的安全状态。实际连续梁的施工过程是一个相对漫长且复杂的过程, 这就要求施工监控人员在实际工作中要对每一步的施工工艺十分熟悉, 并且将施工过程中收集到的各阶段的应力和线形数据与理论计算值相比较, 并通过技术手段对下一阶段的目标进行调整, 这些步骤都是桥梁结构施工控制中最基本的内容。为了达到要求, 必须通过精确的理论计算, 分析出施工过程中每个阶段结构参数的理想状态, 为实际的施工提供理论的目标值, 使实际的施工状态处在一个合理、可控的状态, 从而使结构的最终应力和线形满足设计要求。
施工监控的一般步骤就是在前期通过理论计算初步确定各个悬臂浇筑阶段的理论立模标高, 并且在实际施工过程中, 对各个施工阶段反馈回来的应力和线形测量成果进行分析, 找出误差产生的原因, 并在以后的施工过程中, 对实际的立模标高进行调整, 通过这种理论和实际相结合, 用实际的测量数据对理论模型进行调整的过程, 来控制桥梁的合龙精度, 使结构的最终应力和线形满足设计要求。目前, 国际上通用的有限元分析软件有AN-SYS, MIDAS, SUPSAP等。对于施工监控来说, 成桥线形是主要控制目标, 即实际施工过程中各阶段的挠度值是主要影响因素。实际监控过程中通过各阶段的立模标高来调整线形, 按TB 10002.3-2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范的规定, 综合考虑因混凝土收缩、徐变以及摩擦等引起的预应力损失所产生的挠度变化, 通过以上各方面的挠度值综合考虑施工过程中的预拱度。
2 监控的方法和程序
桥梁施工监控工作实施包括控制分析计算、收集实际材料物理特性测试、收集施工参数、施工控制指令及阶段报告、线形参数测试、应力、温度测试和阶段报告、竣工报告提交。
桥梁施工监控的过程就是不断调整的过程, 运用桥梁结构计算软件建立模型, 并且通过实际施工阶段过程中采集到的各类影响因素数据, 分析施工过程中的误差, 通过实时测量体系和现场测量体系, 可以采集到桥梁施工过程中的各类控制所关心的数据信息 (见图1) 。可以对施工误差作出评价, 从而对下一阶段的立模标高进行调整, 保证桥梁线形的平顺, 应力情况正常。
连续梁桥各节段立模标高为:
其中, H为箱梁底板立模标高;H0为箱梁底板设计标高;fi为从本阶段梁段及以后各施工阶段对该点挠度影响值, 影响因素包括恒载、移动荷载、徐变、体系转化、预加应力等;fg为挂篮变形产生的挠度;fm为主梁的活载预拱度, 取活载最大位移的1/2。
3 施工监控的测量
3.1 应力的测量
结构的应力测量有两方面的作用:1) 通过应力了解施工过程状态;2) 用这些施工过程中测得的应力数据建立数据库, 对竣工后的长期观测起到奠定基础的作用, 为进一步完善桥梁设计提供依据。应力监测可直接反映桥梁在各种施工状态下的应力水平, 是保证结构安全的重要预警措施。对大跨度预应力混凝土桥梁而言, 应力的测量是非常重要的环节。
3.1.1 应力测试原理
混凝土应力测试的情况复杂, 引起应力变化的因素包括混凝土的弹性变形、混凝土的收缩、徐变、温度等。工程上常用的应力应变换算公式为:
其中, σ弹性为混凝土的弹性应力;E为混凝土弹性模量;ε弹性为混凝土的弹性应变。
应变计所测出的混凝土应变包括温度、收缩、徐变变形影响的总应变ε。即:
其中, ε弹性为弹性应变;ε无应力为无应力应变。
钢弦式应变计是利用应变计内部钢弦频率的变化来反映混凝土的应变。钢弦式应变计的输出信号为钢弦的振动频率, 其频率与应变的关系为:
其中, f为钢弦自振频率, Hz;l为钢弦长度, cm;σ为钢弦所受应力, σ=Eg·ε;ρ为钢弦材料密度。
实际使用中是将钢弦式应变计进行标定, 得到f—ε的关系曲线, 根据实测的振动频率和标定曲线即可求出应变ε。应变ε是包含其他变形影响的总应变。即:
其中, ε应力为在混凝土内产生应力的应变;ε无应力为与结构受力状态无关的无应力应变。实际测量过程中通过在补偿块中布置应力计来消除温度、收缩、徐变的影响, 补偿块所用混凝土与实际结构相同, 并且放置在现场同等条件下养护, 所得结果即为无应力应变ε无应力, 按上述公式即可得到扣除了温度和收缩影响的应变, 但仍然包含着混凝土徐变部分。而徐变成分分离较为复杂。当混凝土受力不超过强度的0.4倍时, 一般都假定徐变与应力成正比, 即线性徐变, 适用叠加原理。
3.1.2 应力影响因素
影响应力测量的因素很多, 除了引起结构弹性变形的应力之外, 还包括收缩徐变和温度引起的非弹性变形。
1) 应力元件初值测量。应力元件埋设后, 其应力初值的测量十分重要, 混凝土水化热温度对应力元件影响很大, 其测量时间的选择直接影响着混凝土应力测量的准确性。因此, 应力初值的测量应该选择在混凝土初凝后, 应力值相对稳定, 受温度影响较小的时候进行, 尽量避免应力测试的误差。
2) 应力元件的选择。目前, 国内外普遍采用埋入式钢弦应变传感器作为应力测量的主要元件, 其主要特点为量程大、精度高、零漂和温漂小, 且其体积小易于保护, 便于长期观测。根据混凝土箱梁的受力状态, 选用的传感器的主要指标如下:量程±1 500με、灵敏度1με、长期稳定性2με~3με。配合使用无应力计。
3) 应变滞后性。混凝土结构的特点, 对应力变化的反映有一定的滞后性, 悬臂梁桥随着悬臂的长度越来越长, 其距离应力测试截面也越来越远, 当新的结构重量加载时, 所产生的结构应力不能马上反映在测试结构中;当预应力张拉的时候, 其距离张拉端越近的截面应力变化越快, 距离越远变化越慢, 表现为应力的滞后性, 掌握变化特点, 才能使测试结果更准确。
4) 混凝土收缩与徐变。影响混凝土收缩徐变的因素很多, 内在因素包括混凝土的材料、配合比、构件成型时的温湿度、构件的断面尺寸等, 外在因素包括混凝土的养护条件、构件与大气的接触面积等。
混凝土的收缩徐变是两方面不同的影响因素, 收缩导致混凝土体积有减小的趋势, 但是结构的约束会限制这种约束的发展, 因此会使结构产生拉应力。在钢筋混凝土结构中, 收缩会使结构产生裂缝, 在预应力混凝土结构中, 收缩会使预应力失效。徐变主要产生以下几方面的影响:a.箱梁在悬臂施工阶段, 混凝土存在徐变变形, 当主桥合龙体系转换, 先期结构的应力状态所产生的徐变将受到后期结构的约束, 应力状态会发生重分布;b.徐变效应也会使预应力损失甚至失效;c.实际施工中的应力是结构荷载作用下产生的弹性应力, 而不包括徐变引起的应力。混凝土的收缩徐变所产生的应力并不是由于结构荷载变化而发生的, 因此在应力的实际测量过程中应扣除这方面的影响, 保证混凝土测量的准确。
5) 其他影响因素。混凝土的强度和弹模有一定的关系, 而混凝土强度又影响其应力情况, 混凝土的弹模随其龄期的增长逐步发展, 如果不能对弹模进行准确的测量, 也将影响应力值的准确性。温度是影响应力值的又一方面, 由于混凝土结构的热传导性能较差, 周围环境温度的变化和阳光照射不同等原因, 将会使其表面温度和内部温度形成较大的温度梯度。此外, 在竖向荷载作用下, 箱梁横桥向弯矩将影响其剪力的传递, 翼板越宽, 梁高越低, 剪滞效应越明显。
3.2 线形的测量
连续刚构桥施工控制的主要原则是变形和应力的综合考虑, 其中以变形控制为主, 严格控制各个控制截面的挠度和轴线横桥向偏移, 同时通过理论计算控制应力发展情况。主梁线形控制主要依靠施工控制计算和箱梁各节段挠度及标高控制来完成, 箱梁挠度及标高控制则是通过对梁顶、梁底标高进行观测, 再结合理论控制计算结果达到控制目的, 这就需建立相应的施工控制测量网, 通过对施工过程中每一梁段标高实施监测, 监测施工过程中箱梁轴线位置的变化情况, 以保证悬臂施工的悬臂合龙平面误差控制在设计要求和规范允许的范围之内。
3.2.1 主梁高程测量
主梁高程的测量安排在清晨6:00~8:00时间段内观测并完成, 同时记录空气温度和箱内温度, 多座大跨度连续悬臂箱梁挠度—温度观测试验结果表明, 在该时间段内, 悬臂箱梁正好处于夜晚温度降低上挠变形停止和白天温度上升下挠变形开始之前, 是悬臂箱梁温度—挠度变形的相对稳定时段, 可以最大限度地减小温度对观测结果的影响和施工对观测工作的影响。
3.2.2 主梁平面线形测量
主桥平面线形控制主要是控制每施工一个箱梁节段主桥轴线实际平面坐标是否与设计平面坐标吻合, 防止箱梁横向出现偏差。平面线形控制属常规测量控制, 影响因素相对少, 容易控制, 平面控制测点设在箱梁顶面中心。
3.2.3 同跨两边对称截面的测量
当同跨两侧悬浇节段相同时, 可对两截面的对称点的标高进行测量, 分析其对称截面的相对高差, 从而了解施工状态。当两侧施工节段不同时, 可选择较慢的一端与较快的一端相应的梁段进行测量比较, 以此掌握对应点的相对高差, 评价施工的情况。
3.2.4 主梁线形基准点的定期复测
主桥线形控制网按规范要求测设主桥高程控制基准点, 其为理论不动点, 由水准基点引测其高程。为防止测点位置移动或破坏, 需对高程控制基准点进行定期复核, 要求每两个月复测一次。测量采用水准仪进行。
3.2.5 墩顶偏位测量
墩顶偏位测量主要是为了了解在上部结构施工过程中主墩墩身的偏位情况, 防止主墩墩身出现较大的偏心受力。墩顶偏位测量点与主梁0号块高程测量点重合, 只需要测量其点三维坐标即可。
4 施工监控实例
大沙沟特大桥为新建大准至朔黄铁路联络线重点控制性工程, 桥梁全长1 834.08 m, 桥跨布置为:10-32 m预应力简支T梁+2× (60+3×100+60) m刚构连续梁+9-64 m+1-48 m节段拼装简支箱梁。其中2联刚构连续梁部分, 合龙顺序为:先中跨, 后次中跨, 再后边跨, 其应力和线性监控成为重中之重。
4.1 大沙沟特大桥应力监控
通过前期计算可以知道, 在悬臂浇筑阶段, 主梁各截面在不同的工况下, 截面应力是不一样的。而且同一截面上下缘应力也是不一样的, 这些应力随温度的变化而变化。在悬臂浇筑结束后, 主梁由静定结构转换成超静定结构, 于是在实际监控过程中, 掌握这些控制截面的应力分布, 并在主要控制截面预埋应力传感器, 测试截面应力情况, 对桥梁结构进行施工控制。
应力测量的方法主要是采取加密测量次数和增量分段累计的方法, 这样做的目的是为了减少温度和收缩徐变的影响, 即结构荷载发生变化的时候进行测量, 计算总应力时, 将前期每个荷载变化工况的应力值累加起来, 即可以得到最终的总应力。
大沙沟特大桥应力测试断面的选择主要考虑以下因素:1) 结构受力的关键截面;2) 施工流程;3) 本桥自身特点;4) 结构的对称性。梁应力测量在以下工况进行:a.每节段混凝土浇筑后、张拉后;b.边跨合龙段混凝土浇筑后、张拉后;c.次边跨合龙段混凝土浇筑后、张拉后;d.中跨合龙段混凝土浇筑后、张拉后;e.二恒铺装后。
在施工监控过程中, 对主要控制截面的应力进行测量, 对测量数据进行分析, 使各阶段的应力数据均在设计和规范允许的要求之内, 各个主要荷载变化的工况之下混凝土应力无突变现象, 使结构处在一个安全和可控的状态之下。
4.2 大沙沟特大桥线形监控
测量的基准点选取在桥梁两侧地面上相对固定的点, 并通过全站仪用后方交会的方法将地面上的点引到各墩顶0号块中心, 以此作为主梁高程水准测量的基准点。主梁墩顶的基准点每隔一段时间要进行复测, 了解基准点高程的变化情况, 并通过测量观测其墩顶沉降。
为便于分析实测结果, 将每一个箱梁节段施工分为3个阶段:1) 挂篮前移;2) 浇筑阶段混凝土;3) 张拉预应力。测量时3个阶段均要有实测数值。主要是看实测线形与理论线形是否吻合。挠度观测安排在清晨6:00~8:00时间段内观测并完成, 同时记录空气温度和箱内温度, 多座大跨度连续悬臂箱梁挠度—温度观测试验结果表明, 在该时间段内, 悬臂箱梁正好处于夜晚温度降低上挠变形停止和白天温度上升下挠变形开始之前, 是悬臂箱梁温度—挠度变形的相对稳定时段, 可以最大限度地减小温度对观测结果的影响和施工对观测工作的影响。通过对以上各阶段梁体的挠度变化情况, 对后续截面的施工预拱度进行调整。
5 结语
对于大跨度预应力混凝土连续梁桥来说, 施工监控是必不可少的工作, 其影响着桥梁的施工质量和施工安全。
1) 运用设计参数和相关资料对所施工的桥梁建模, 并通过理论计算了解桥梁的受力状态以及控制线形, 为施工监控工作奠定了基础。
2) 通过精确的测量, 控制成桥线形, 使桥梁在合龙时的相对高差在规范允许的范围之内, 使成桥线形接近设计线形。
3) 通过施工监控中的应力测量数据了解结构受力状况, 与理论计算值进行对比, 分析产生误差的原因, 使结构应力更加安全合理。
4) 在桥梁施工过程中了解和掌握施工全过程的信息, 为桥梁竣工后的研究奠定基础。
参考文献
[1]李国平.预应力混凝土结构设计原理[M].北京:人民交通出版社, 2000:38-40.
[2]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京:人民交通出版社, 2000:69-71.
[3]向中富.桥梁施工监控技术[M].北京:人民交通出版社, 2001.
[4]柴尚锋, 吴爱军.大跨预应力混凝土连续梁施工监控分析[J].山西建筑, 2011, 37 (14) :76-77.
大跨度预应力连续梁 篇5
以虎跳门特大桥作为工程背景,采用梁段单元法建立了大跨度连续刚构桥预应力混凝土箱形梁极限承载力分析的数学模型,并推导出薄壁箱梁的U.L.列式增量平衡方程.在研究中,考虑了箱梁顶板、底板和腹板局部变形的影响及材料非线性和几何非线性.按形成矩阵的“对号入座”法则导引出非线性薄壁箱梁单元刚度特性矩阵.
作 者：李华 王道斌 曾庆元 LI Hua WANG Dao-bin ZENG Qing-yuan 作者单位：李华,王道斌,LI Hua,WANG Dao-bin(石家庄铁道学院,交通工程系,河北,石家庄,050043)
曾庆元,ZENG Qing-yuan(长沙铁道学院)
大跨度预应力连续梁 篇6
某酒店工程位于福建省晋江市世纪大道和规划中的十三号路的交叉口，按照國内饭店五星级标准进行设计和建设。总建筑面积65199 m2，地下一层，地上16层，建筑总高度64.8米。裙楼顶层为可容纳约600人就餐的大宴会厅，为达到良好的就餐和宴会效果，该区域未设计结构柱，该屋面混凝土4根主梁采用后张法有粘结预应力结构，主跨度为30.8m，截面尺寸为750mmx2000mm~2430mm，混凝土强度等级C35。预应力梁WYKL1配束为5-9Φs15.2、WYKL2配束为4-9Φs15.2，见图1、图2。
图1 预应力梁WYKL1
图2预应力梁WYKL2
2预应力施工采用的材料和设备
2.1预应力钢筋
本工程的预应力采用Φs15.2高强钢低松弛钢绞线束，抗拉强度标准值fptk=1860Mpa。
2.2波纹管及灌浆材料
预应力梁9孔采用Φ75金属波纹管，接头管采用相应大一号规格的波纹管，灌浆用水泥采用普通硅酸盐42.5级水泥。
2.3锚具
本工程为有粘结且全部为一端张拉，张拉端采用9孔夹片式群锚，固定端采用挤压锚。
2.4张拉设备
张拉千斤顶根据锚具型号选用YDC2500后卡千斤顶，配套油泵为ZB4-500型电动压泵。张拉前应对机具、设备和油表进行校核和标定，张拉设备应配套校验，张拉设备应在校验规定的有效期内使用。
3预应力混凝土梁施工工艺
预应力钢筋下料平整场地搭满堂红钢管脚手架铺大梁底模板、起拱和找正底标高绑扎梁非预应力钢筋定预应力筋曲线坐标位置、焊定位钢筋波纹管穿入梁内并固定留排气孔支侧模绑扎楼板非预应力钢筋(底层筋) 穿预应力筋安装预应力筋张拉端安装水电专业管等绑扎楼板非预应力钢筋(二层筋) 浇注混凝土并养护一张拉各榀梁预应力筋灌浆切割封锚。
4预应力混凝土梁板支撑体系
4.1模板及支撑体系选择
该工程裙楼屋面超限指标包括梁线荷载>20kN/m、支模高度>8m、跨度>18m，属超重、超高、超大跨度模板支撑体系。经组织专家论证，最终梁板模板采用18 mm厚优质胶合板；小楞木采用50×100mm松木；主楞采用100×100mm松木或双根Ф48×3.5mm焊接钢管；梁侧模对拉螺栓采用M14普通螺杆。支撑体系采用Ф48×3.5mm钢管和扣件连接，立杆顶部采用可调U型顶托受力，底座采用150mm×150mm×8mm钢板和钢管套管焊接组成。
图3梁模板支撑
4.2支承楼板加固
该工程二层楼板作为高大模板支承楼面，其承载力不能满足要求，需由一、二层楼板共同承担，因此浇灌屋面梁板时，二层板的模板不得拆除，还需在一、二层板对应预应力梁的位置进行加撑。加撑立杆横向每排三根，横距400，沿梁纵向间距1000，立杆顶用可调顶托与梁板撑紧。立杆纵横设水平拉杆，步距小于1800。在框架柱位置，横杆每步均与柱拉结。横向每隔四排设一道剪刀撑，纵向设一道剪刀撑。
5有粘结预应力筋的穿管
有粘结预应力的施工特点是需套波纹管及灌浆。先将下好的钢铰线按长度及波纹管内束书分组编束，然后将金属波纹管套入每组预应力束中，波纹管接头处采用接头管连接，接头管约30cm长，在接头管两端用铁丝将它与波纹管扎紧，缠上塑料胶带以防漏浆。波纹管安装时要求位置准确，采用U型钢筋卡与支撑筋固定牢固，避免在浇筑混凝土过程中产生移位，从而保证预力筋位置准确。端头锚垫板与波纹管孔道中心保持垂直。将穿好管的预应力束在预应力梁中与普通钢筋同时绑扎，在预应力束布束直至浇捣砼前要不时检查金属波纹管是否有破损，如果发现有破损应及时用塑料胶带扎紧，以防漏浆。
6预应力筋的装配及安装
6.1预应力筋的下料
预应力筋的下料长度应考虑设计曲线长度，张拉端外伸预留长度，弹性回缩值，张拉设备，钢材品种和施工方法等因素。预应力筋运至现场后要分区分类堆放，露天堆放时，需要盖防雨布，下面应加垫木，尽量不得与地面接触，防止锈蚀、弯曲，在堆放期间严禁碰撞踩压。
6.2波纹管安装
波纹管安装以底模为基准，按预应力包络曲线坐标定出相应位置，将其固定在定位钢筋上。在穿钢丝束以前，波纹管所有管道端部均密封并加以保护。波纹管的连接，采用大一号同型波纹管作接头管，连接后用密封胶带封口。
由于该工程预应力梁的断面大（750mmx2000mm~2430mm），钢筋笼自重大，施工中留了一侧梁模，待钢筋笼绑扎完毕，预应力定位、布管、穿束完毕，再封该侧梁模。钢筋笼是在板面上绑扎，待预应力定位、布管、穿束完毕后钢筋笼才能放下，尽量使用手拉葫芦，从而避免了下放过程中破坏预应力波纹管。
6.3预应力筋的铺设、定位
在绑扎普通钢筋笼时，将预应力束与普通钢筋的主筋同时放入绑扎，为了保证预应力束的设计曲线形状，应根据曲线计算高度，沿梁的方向每隔1m～1.5m，根据控制点位置，制作相应高度的马凳箍焊在主筋上。在跨中的位置可不设马凳，但预应力束的反弯点处必须设马凳，在马凳处把预应力束与马凳钢筋牢牢扎紧。预应力束的曲线要流畅，水平不偏摆，钢筋笼放入梁模板后要及时调整预应力束以保证曲线形状，各工种预埋件预埋时要避免移动预应力束的垂直位置。
7预应力梁的端部张拉端节点安装
7.1固定端的节点安装
固定端的铁板、挤压套筒不能外露，在保证矢高的情况下，铁板尽量分散，不互相挤压、打铰，然后按设计要求焊接网片钢筋或用螺旋筋焊在铁板上代替网片筋，电焊中应注意不能让电焊碰到裸露的高强预应力束。
图4有粘结固定端大样
7.2有粘结张拉端部节点安装
张拉端部采用群锚（见图5）体系并用内凹式处理方法。在锚垫板安装完成后，对垫板工作长度内的外露钢绞线进行保护，同时对预应力孔道和垫板上的灌浆孔进行封闭，防止其他物质对其损害。本工程的具体方法是在外露钢绞线外采用防水塑料布材料进行包裹。
图5张拉端群锚大样
8有粘结预应力灌浆管的埋设
有粘结预应力筋的灌浆需预先埋设灌浆管，在预应力筋铺设完毕后可进行灌浆管的埋设（见图6）。预应力梁应在预应力束形的高点处留设灌浆孔。将灌浆管的压板与金属波纹管牢牢扎在一起再用胶带缠紧，灌浆管长度应高出砼表面20mm～30mm，然后将灌浆管口弯折扎死，以防漏浆。为防止在浇捣砼过程中因碰撞而引起灌浆管断裂，可在灌浆管内插入钢筋，然后再将灌浆管与梁的钢筋扎紧。在固定端部可用一长灌浆管，将一端插入波纹管端部，一端引出砼表面，再用水泥封堵波纹管端部的空隙，以防漏浆、堵管，同时注意不可将管引出端留在柱模或墙模内。
图6灌浆管的埋设
9混凝土的浇注
本工程主跨度为30.8m的大梁截面尺寸为750mmx2000mm~2430mm，其结构配筋十分密集，对砼的要求除了流动性大以外，还要求初凝时间尽量延长，从而须严格控制砼的塌落度。该工程相关技术要点包括：1、需优化混凝土配合比、减少水泥用量、加强振捣养护，保证混凝土养护时间，来减少收缩徐变引起的预应力损失。2、砼具体浇筑过程中，大梁砼采用分层连续浇筑，浇筑每层厚度为400mm左右，不留施工缝，同时确保模板支架施工过程中均衡受载。3、浇筑过程中，需注意对波纹管等埋件的保护，严防发生位移和漏浆等事故。
10预应力筋的张拉
10.1张拉前准备工作
砼强度等级为C35，根据设计要求，达到C30后方可进行张拉。张拉前应提供结构构件砼的强度报告，当砼强度满足后，方可施加预应力。张拉控制应力为σcon=0.7x1860=1302N/mm2，超张拉3%。单根钢绞线张拉力为1302x140x1.03/1000=187.75KN。有粘结预应力束采用YDC2500(2500KN)的千斤顶进行张拉，每次九束同时张拉，油泵为ZB4-500型。
10.2张拉顺序
一端张拉过程即分级张拉一次锚固。预应力筋张拉用液压千斤顶的张拉行程一般为15cm～20cm，对较长的预应力筋，其张拉伸长值会超过千斤顶一次行程，必须分级张拉，分级锚固。张拉施工顺序为：00.1σcon1.03σcon锚固，同时可以分级加载、分级测量伸长值。
10.3张拉施工的质量管理
张拉施工工艺为：锚具安装限位板安装千斤顶安装工具锚安装千斤顶进油张拉伸长值校验卸荷锚固记录。预应力张拉施工中采用双控的方法进行质量控制，以张拉力控制为主，测量张拉伸长值做校核。
预应力张拉时应采用变角器、附加锚环等设施调整千斤顶的位置，务必保证孔道、锚具、千斤顶三对中，以免增加孔道损失。如前所述，安装时保证了垫板与孔道轴线的垂直，只要保证张拉时锚环紧贴垫板，没有倾斜，即可保证其三对中。
10.4张拉伸长值的计算方法
10.4.1 理论伸长值
该工程在实际操作时预应力束张拉伸长值△L采用以下简化式计算：
△L=NpL/（ApEs）
式中 Np—预应力筋平均张拉力；
Ap—预应力束截面面积；
Es—预应力束弹性模量（取1.95E+5）；
L—预应力束实际长度。
多曲线段组成的曲线束应分段计算，然后叠加，这样计算的结果才趋于准确。（具体计算从略）
10.4.2 伸长值的实测和校核
由于开始张拉时，预应力筋在孔道内自由放置，而且张拉端各个零件之间有一定的间隙，需要一定的张拉力，才能使之靠紧。预应力筋张拉伸长值的测量，是在建立初应力之后进行。实际伸长值△L应等于:
△L=△L1+△L2-△ Lc
式中 △L1—从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值；
△L2—初应力以下的推算伸长值；
△Lc—混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。
张拉时，通过张拉伸长值的校核，可以综合反映张拉力是否足够，孔道摩擦损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常。张拉时要求实测伸长值与理论计算值的偏差在±6%范围之内，超出时立即停止张拉，查明原因并采取相应的措施之后才能继续张拉。张拉完毕后，校对张拉记录对有疑问的预应力筋要进行必要的补拉，完成上述工作后才可拆除底模及支撑。
10.5预应力张拉施工中的安全控制
该工程在预应力张拉施工中，潜在的危险源包括：1.预应力钢绞线断丝、滑丝；2、预应力张拉端或固定端砼振捣不密实，存在空鼓导致张拉时局部承压无法满足产生破坏；3、锚具组件破坏；4、张拉设备故障等。
项目组针对锚具组件破坏和张拉设备故障这些危险源，在张拉前重视检查、测试，确保锚具进场抽检合格才使用。张拉施工中最危险也是最常见的危险源时钢绞线断丝、滑丝及锚下空鼓导致局部承压不能满足，无法事前进行判断。该工程在张拉前采取了严格的保护措施，避免危险源发生、伤人，如张拉时千斤顶后严禁站人，张拉脚手架确保牢固可靠，并在千斤顶后约1.5m的位置设置可靠挡板，防止张拉时断丝发出伤人等。
11有粘结预应力筋灌浆、防腐处理及端部封堵
灌浆是有粘结预应力施工的关键内容。该工程根据专家组的意见，在预应力筋张拉后立即灌浆，可减少预应力松弛损失20％～30 %，因此，灌浆前先打通高点的灌浆孔，以便灌水、灌浆时排水、排浆，先用清水清洗孔道，张拉端或固定端出水较大、各处均畅通时，才安排灌浆。灌浆采用标号不低于42.5的普通硅酸盐水泥，水灰比0.4～0.45，在水泥浆中适当掺加减水剂。
由于采用普通灌浆工艺难以保证的就是孔道灌浆的密实性和饱满性，该工程在灌满孔道并封闭排气孔后，通过继续加0.5～0.6MP的压力，以提高孔道压浆的饱满度和密实度，稍后再封闭灌浆孔，对传统灌浆工艺进行了适当的改进。张拉端多余的预应力筋用砂轮切割机截断，忌用电焊烧断，剩余30mm，在封堵前先涂环氧树脂，后用相同强度等级的膨胀细石砼封堵。
12結语
超大跨度预应力混凝土大梁是大型公用建筑结构的关键部位，施工技术难度大，对工期、质量、安全、成本影响较大。施工过程中对模板及其支撑体系要求具有很高的稳定性，工序较多,施工较复杂,且需要张拉设备和锚具等设施。同时，后张法超大跨预应力混凝土梁要建立正确的有效预应力，可以通过超张拉来减少预应力损失，用伸长值校核时宜控制在±6%。随着我国建筑业的飞速发展，施工技术及施工队伍素质的不断提高，预应力混凝土必将迎来更加美好的应用前景。
参考文献
[1]李国平.预应力混凝土结构设计原理. 人民交通出版社,2000.1
大跨度预应力连续梁 篇7
新建盘营客运专线绕阳河特大桥全长21 199.89m, 结构形式为双线客运专线。盘营客专线路在盘锦市盘山县胡家镇以80m+128m+80m连续梁跨越京沈高速公路。主梁采用预应力混凝土连续箱梁结构, 计算跨度为80.6m+128m+80.6m, 支座中心线至梁端0.85m, 梁全长290.9m。截面采用单箱室、变高度、变截面直腹板形式。主跨为128m, 主墩高度分别为16.5m和15.5m;两个边跨均为80m, 边墩高度分别为20.5m和19m。该连续梁采用挂篮悬臂浇筑分20节段施工, 为实现合拢时桥梁体系转换, 确保连续梁施工安全, 在连续梁主墩设计预应力钢绞线临时支座。
根据设计文件要求, 墩梁临时固结措施应能承受中支点处最大不平衡弯矩M为93 178kN·m (此不平衡荷载考虑了中墩两侧梁体结构的不均匀性、施工不平衡荷载和风荷载影响, 未考虑安全系数与单侧挂篮脱落地情况) 和相应的竖向反力N=77193kN。在主墩墩顶设置4个临时支座, 每侧2个, 其尺寸为长×宽×高=350cm×50cm×60cm, 支座采用C50混凝土。在墩帽施工时预埋钢绞线, 单侧埋置10束9-7Φ5钢绞线。
本文将梁体视为质杆构件, 运用静力平衡法, 对梁体各节段在单侧挂篮脱落和设计考虑荷载组合作用为最不利因素进行抗倾覆检算;结合设计给出竖向反力对临时支座的竖向承压进行检算。
2 抗倾覆性检算
2.1 单端挂篮脱落弯矩计算
为保证梁体悬浇过程的安全性, 在施工设计时考虑1-20#节段施工时单端挂篮脱落而增加的不平衡弯矩M1的影响, 根据本桥挂篮设计图单端挂篮总重量为650kN。
由 (1) 得出M1i计算结果见表1。
其中M1i为i#块单端挂篮脱落产生不平衡弯矩;Fg为单端挂篮总重量;Li为i#块挂篮中心至中支点间距。
2.2 自稳弯矩计算
在每一节段后, 梁体自重会产生最大不平衡弯矩, 计算临时支座结合梁体自重抵抗最大不平衡弯矩M2, 图1为梁体自重产生弯矩示意图。
当NB=0时, 且梁体为一平衡的临界状态时, M2值最大。此时, 根据竖向力平衡得:G1+G1+G0=NA (2)
根据中支点力距平衡得:G1⋅L+M2=NA×1.85+G1⋅L (3)
其中, A、B点为两侧临时支座中心, 距中支点1.85m;1G为悬臂段梁体施工中的重力, 重心距中支点Lm;G0为墩顶处梁体的重力为21 044.9 kN;M2为梁体自重所抵抗的不平衡弯矩;NA、NB为临时支座反力。
由式 (2) 、 (3) 得210M=3.7G+1.85G (4)
由式 (4) 得具体计算结果见表2。
2.3 钢绞线抵抗最大不平衡弯矩计算
在悬臂浇筑过程中, 预设钢绞线平衡梁体产生弯矩, 图2为钢绞线抵抗弯矩计算简图。
如图所示, 当NB=0时, 且梁体为一平衡的临界状态时, 普通螺纹钢筋所抵抗的最大不平衡弯矩M3值最大。将梁体视为一轻质杆件, 不考虑梁体自重进行计算, 钢绞线锚下控制应力:75%pyσ=f=1395MPa
单根钢绞线截面积:A=3.14×0.00762=1.8137-4m2
单根钢绞线预拉力:F=σ×A=253.011kN
FA=FB=90·F=22770.99kN
根据静力平衡得:
NA+NB=FA+FB (5)
由NB=0得NA=FA+FB=45 541.98kN根据中支点静力距平衡得::
M3+FA×1.85+NB×1.85+NB×1.85=FB×1.85+NA×1.85 (6)
由NB=0, FA=FB, 由式 (6) 得:
M3=NA×1.85=84252.663kN·m综上可知, 各节段悬浇施工中安全系数K= (M2+M3) / (M设计+M1)
计算结果见表3。根据设计文件要求, 墩梁固结抗倾覆系数不小于1.3。由表3计算结果表明, 本墩梁临时固结方案抗倾覆性除1#块不满足施工要求, 其他节段均满足设计要求。由于一般情况下钢绞线锚下控制应力取80%fpy, 本方案钢绞线锚下控制应力取75%fpy, 1#块的安全系数为1.293657758能满足施工安全要求。
3 钢绞线锚固长度计算
预应力钢绞线的锚固长度为计算公式为:
式中:
La为受拉钢绞线的锚固长度;fpy为钢绞线的抗拉强度设计值, 取1860MPa;
ft为混凝土轴心抗拉强度设计值, 当混凝土强度等级高于C40时, 按C40取值1.71 MPa;d为钢绞线的公称直径, 取0.0152m;a为钢筋的外形系数, 本方案采用七股刚交线a=0.17。由式 (7) 得La=4.806m
设置锚具 (r=93mm) 后, 利用锚具锚固钢绞线, 并利用锚具取代钢绞线与混凝土之间的粘结力。
由式 (8) 得σ=12.42MPa<210MPa
锚具采用标准构件屈服强度为210 MPa (Q235钢材) , 能够承受。
为防止锚具上方混凝土因局部受压过大产生破坏, 设置10Φ螺旋筋。螺旋筋直径为120mm, 间距为50mm, 5空长度。
安装螺旋筋后, 混凝土受压强度 (按等效网片) 计算:
根据计算结果在设置锚垫板和布置了相应的螺旋筋后, 可以充分承受应力。因此, 与锚固钢筋长度没有关系, 根据现场情况预钢绞线与墩身伸入墩帽的普通钢筋冲突, 而墩身纵向主筋为Φ25螺纹钢筋, 且双筋并排, 移动和弯折都很困难, 所以对发生冲突的钢绞线适当调整, 调整后锚固长度不小于0.3m。但考虑到安全, 现场施工时保证锚固长度在2.5m~3m范围。钢绞线下端预埋在墩帽帽 ( (身身) ) 中中;;上上端端是钢筋穿过临时支座和箱梁的底板、腹板和顶板板, , 钢钢筋筋穿穿过过底底板板、腹板、顶板和临时支座时, 要用Φ90波纹管管将将钢钢筋筋套套作作, , 用用锚锚具锚固在箱梁的顶板和底板的横梁上面。
44临临时时支支座座承压检算
CC50混混凝凝土土设设计计抗压强度fc=23.1 MPa
单侧临时混凝土支座承压面积为3.5m2
单侧临时混凝土支座在竖向支反力作用下得压应力
式中, σ单为单侧临时混凝土支座在竖向支反力作用下得压应力;为设计竖向反力77 193kN;A为单侧支座垫石面积3.5m2。
由 (9) 得σ单=22.055MPa
临时支座承压满足设计要求, 为保证施工安全, 在临时支座中配置钢筋骨架以提高混凝土临时支座的抗压性能, 提高安全系数。
5 结论
1) 盘营客专跨京沈高速公路连续梁临时支座设计方案考虑了设计给出最大不平衡弯矩荷载和一端挂篮脱落产生弯矩荷载, 以两种荷载在悬臂浇筑过程中同时作用于连续梁一端为最不利荷载因素, 通过弯矩叠加计算该连续梁临时支座加固方案安全系数, 墩梁固结抗倾覆系数满足设计要求;
2) 本文对预应力钢绞线的锚固长度进行了计算, 检算了锚具取代钢绞线与混凝土之间的粘结力, 锚具上方混凝土预埋螺旋筋后混凝土的受压强度;并考虑了单侧临时混凝土支座在竖向支反力作用下得压应力满足施工安全要求;
3) 采用悬臂浇筑挂篮施工法连续梁, 墩粱固结方案必须得到重视, 设计时必须保证施工过程中最不利因素荷载作用下满足施工安全要求, 才可以减少工程事故的发生。
摘要：本文以新建盘营客运专线跨京沈高速公路连续梁为工程背景, 考虑设计给出最大不平衡弯矩荷载与一端挂篮在施工过程中梁脱落产生弯矩同时发生产生情况下, 运用静力平衡法对该连续梁主墩采用的预应力钢绞线临时支座做了施工安全检算, 对施工安全性进行了评价。
关键词：连续梁,预应力,临时支座,钢绞线
参考文献
[1]张继尧, 王吕将.悬臂浇注预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社, 2004.
[2]韩红春.大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工控制研究与实践[D].成都:西南交通大学, 2007.
[3]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京:人民交通出版社, 2000.
[4]张鸣.预应力混凝土连续梁桥悬臂施工控制技术研究[D].南京:东南大学, 2007.
大跨度预应力连续梁 篇8
随着我国中东部高速公路网建设和西部振兴战略的不断推进, 需在西部高山峡谷修建大量高速公路。这就要求跨越山谷河沟修建大跨径桥梁, 且墩柱往往百米以上。纳雍特大桥属于连续钢构桥, 是山区常见桥型, 不仅造型美观, 还具备施工成本低、施工快等特点[1,2,3,4,5]。0#段是连接墩身和连续梁的重要部件, 通过对高空施工0#段建设工程的工艺进行施工控制, 能够很好地为其它类似桥梁提供施工经验。
1 工程概况
纳雍特大桥上部为 (106+200+106) m连续刚构, 左右幅梁部分离, 箱顶宽12.0 m, 底宽6.5 m;箱梁在0#段高度为12.5 m, 现浇段和合拢段梁高均为4.5 m, 桥面距底部拌合站220 m。
0#梁顶板厚50 cm, 底板厚160 cm, 腹板厚90cm, 对应墩壁设有2道横隔板, 设有人洞。
0#块设计混凝土标号为C55, 单个方量为786.9m3, 钢筋112 446 kg。
2 施工方法
施工过程包括从托架安装开始, 到养护结束的九个步骤。
2.1 施工托架安装
施工托架双肢墩之间采用K型架, 两侧采用三角形支撑架, 如图1所示。
按照施工托架设计图纸尺寸和型钢规格准确下料, 各种型钢必须为国标, 焊缝高度不小于7 mm。
每个0#段下面顺桥向托架一共6片, 距离墩外侧25 cm为第一道, 0#段腹板下侧距离90 cm, 底板下侧间距为140 cm, 托架由牛腿、斜撑、承重梁、分配梁组成。
(1) 牛腿:采用40 cm槽钢配合6根直径32 mm精轧螺纹钢 (通过墩身施工时预埋钢管成孔) 锚固于墩身混凝土表面, 每根精轧螺纹钢锚固力为300k N。
(2) 斜撑:由两根20 cm槽钢焊接成口字型, 上下通过10 mm钢板连接, 牛腿和承重梁中间槽口用20 mm螺栓连接。为消除浇筑混凝土斜撑将水平力传给墩身, 在K型架下部用90 mm×140 mm×10 mm角钢焊接。
(3) 承重梁:由双40 cm槽钢背靠背通过上下10 mm缀板连接, 长6 m, 通过砂桶坐落在牛腿上。
(4) 分配梁:采用双14 cm工字钢, 直接坐落在承重梁上缀板, 间距60 cm, 与缀板焊接, 将承重梁焊接成整体。分配梁上面直接放20 cm×20 cm方木, 水平仪找平, 底模采用2 cm厚竹夹板, 通过钢钉与方木连接。
0#段托架安装和拆除:在墩身液压自爬模上施工平台安装, 0#段施工完毕后拆除。
2.2 底模铺设
托架上设置垫木及楔木, 然后铺设0#块底模。脚手架立杆焊接在分配梁上, 然后搭设脚手架管作为钢筋绑扎平台。
2.3 托架预压
托架安装完成后, 经过预压可消除其非弹性变形, 测出弹性变形值, 为支设0#段底模提供预拱度设置的依据。
预压采用沙袋堆载, 加载分级进行, 从0%到100%观察48 h稳定, 水准仪测出布设点高差, 然后12 h观测一次。48 h内支架累计变形量趋于稳定方可卸载, 卸载后再次测量高差, 就可得出托架的弹性变形和非弹性变形。调整底模高度, 进入下一步工序。
2.4 绑扎钢筋、冷却管及安装模板
钢筋在钢筋加工棚集中下料、加工, 运输至施工现场绑扎。由于腹板钢筋比较高, 高空风大容易倒塌, 绑扎时搭设临时脚手架固定钢筋, 钢筋绑扎后拆除临时脚手架。
由于0#段底板厚度为160 cm, 宽度为650 cm, 长度为1 600 cm, C55高标号砼, 水化热较大, 故需采用循环冷却水降低内外温差, 减少温度应力。
底板中间布设一层冷却管, 冷却管内径为φ50mm、壁厚1 mm的铁皮管。在底板对角线预埋3个温度传感元件, 分别在正中间处、在腹板隔板交汇处、在靠近外侧模板处。
外侧模采用挂篮外模, 端头模采用5 mm钢板制作, 端头模上预留钢筋孔位, 绑扎钢筋前先将端头模安装好, 纵向钢筋由端头模预留孔穿出。
2.5 预应力管道安装
预应力管道均为塑料波纹管, 安装时应根据设计要求准确定位。
纵向波纹管端头采用钢板钻眼, 在墩下平整场地进行, 按照图纸钻孔, 接头采用大一号同型波纹管作套管进行连接, 套管长度为20 cm, 接头用防水胶带缠绕封死以防止漏浆堵塞管道, 锚头用真空吸浆专用锚头, 保证管道的整体密封性。
2.6 顶板预埋件及预留孔
施工顶板时应在顶板、翼板设置内外模板滑行梁后吊带孔及挂篮后锚扁担锚固孔, 所有预留孔采用φ50PVC管预留。所有预埋件及预留孔位置应根据箱梁结构及挂篮确定, 预留位置应准确无误。浇筑混凝土前检查预埋护栏钢筋、塔吊、电梯、通风孔、泄水口等预埋。
2.7 混凝土浇筑
现场技术人员必须对原材料的初始温度、砼出机温度、砼入模温度、冷却水管进出水温、砼内外温度等都要进行认真测量和记录。
0#段分两层浇筑, 第一次混凝土浇筑完后, 在其顶部放置32 mm螺纹钢, 间距0.5 m, 增强两层混凝土之间的抗剪能力, 顶部必须用抹子把模板顶面抹平成一直线。
2.8 管道处理
竖向和横向预应力压浆管及张拉槽在浇筑砼前应全部堵住, 以防止浇筑砼时水泥浆进入管道堵塞, 砼浇筑结束立即用高压水冲洗管道, 纵向预应力管道在浇筑砼前安装衬管。
2.9 养护
在浇筑0#段冷却管覆盖混凝土完后, 开始通冷却水, 并用彩条布把底板全部包裹严密, 进行砼表面保温, 监控人员必须每隔2小时测一次温度, 通过进口闸阀控制通水量, 控制温差控制在25℃以内, 温度冷却稳定后用C55水泥浆把冷却管注浆。表面采用洒水养生, 养护时间不得少于14天。
3 托架受力分析
根据设计的六个依据, 以及五个基本参数进行托架受力分析。
大桥设计依据有以下六大重要文件: (1) 《纳雍特大桥设计图》; (2) 《托架设计图纸》; (3) 《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60-2004) ; (4) 《公路桥涵钢结构和木结构设计规范》 (JTG025-86) ; (5) 《钢结构设计规范》 (GB50017—2003) ; (6) 其他相关设计资料。
基本参数为:
(1) 混凝土容重:26 k N/m3, 超灌系数:1.05;
(2) 模板自重:1.5 k N/m2;
(3) 施工人员、施工料具堆放、运输荷载:2.5k N/m2;
(4) 倾倒混凝土时产生的冲击荷载:2.0 k N/m2;
(5) 振捣混凝土产生的荷载:2.0 k N/m2。
3.1 托架受力计算模型
采用Midas/civil软件计算。如图2所示, 模板系统采用板单元, 支架杆件采用杆单元模拟。托架主要承受由底模传递的荷载。取0#段根部截面及墩顶截面作为计算, 将混凝土重量等荷载按照截面实际分布情况直接加载到模板单元上。
3.2 结果分析
(1) 托架斜腿
如图3所示, 受力最大的杆件位于中间K型支架两侧腹板对应的斜腿上, 最大组合应力为101 MPa, 小于容许值140 MPa, 能够满足要求。
(2) 托架纵梁
如图4所示, 托架纵梁最大组合应力为77 MPa, 小于容许值140 MPa, 能够满足要求。
(3) 托架横向分配梁
如图5所示, 托架横向分配梁最大组合应力为105 MPa, 小于容许值140 MPa, 能够满足要求。
(4) 对拉杆
φ32 mm精轧螺纹钢有效抗剪面积为804.2 mm2, 容许抗剪120 MPa。在腹板部位对应的上牛腿设置4根精轧螺纹钢, 其抗剪承载力为4×804.2×120=386 k N, 共8个牛腿可承受386×8=3 088 k N, 大于设计值852k N, 能够满足要求。
4 工程验收与结束语
纳雍特大桥施工前, 通过多次托架方案比较、精确计算及专家论证, 经过项目部科学安排、合理组织施工, 施工中进展顺利, 没有发生安全事故。证明该工艺能很好地满足山区超高空、复杂地形的大规模0#施工要求。
展望未来, 随着交通事业的迅速发展, 连续梁桥行车平稳舒适及跨越能力大等优点已使其成为我国大跨度预应力混凝土桥梁的主要桥型之一, 悬臂施工也成为其建造的主要施工方法。0#段是整个连续刚构最为复杂且施工难度最大的地方, 具有施工作业面小、尺寸大、钢筋复杂、施工时间长等特点。大部分连续刚构采用支架施工, 对于高度超过100 m的高空, 通过墩身施工预埋件安装托架, 是最为经济省时的工艺。
本控制技术可为同行提供借鉴。
参考文献
[1]周敉, 宋一凡, 赵小星.预应力混凝土桥梁悬臂浇筑的施工控制[J].长安大学学报:自然科学版, 2005, 25 (6) :43-48.
[2]宋丽加.大跨度预应力混凝土连续梁悬臂施工控制研究[D].成都:西南交通大学, 2007.
[3]高立明, 樊听龙.预应力混凝土桥梁悬臂浇筑的线形控制[J].施工技术, 2008 (s1) :234-236.
[4]范燕来, 杨才宝.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的应用[J].交通世界:建养, 2016 (1) :74-75.
大跨度连续梁施工和线型控制技术 篇9
一般来说,大跨度连续梁桥所采取的施工方法主要是分段悬臂浇筑,该施工方法具有高效、成本较低以及易于控制质量等优点。然而大量实践表明,大跨度连续梁桥线型会因施工各阶段中设计假定达不到要求、温差以及预应力等误差累积而产生无法达到设计值的局面。因而要想做好大跨度连续梁施工,对其影响线型的因素展开探究十分必要。通过对众多科研成果研究以及结合笔者自身工作实践,影响大跨度连续梁桥线型因素一般有以下几方面:(1)混凝土收缩徐变;(2)温度差;(3)浇筑桥梁段重量误差;(4)预应力误差;(5)荷载变动。对此,笔者认为广大建设者应充分掌握这些影响因素,以便于在具体的大跨度连续梁施工中采取相应措施进行处置。
2 大跨度连续梁线型控制技术
大跨度连续梁线型控制中主要包括两方面:平面线型以及纵向线型,但不论是哪一个线型都须进行一个精准、整体以及严瑾的测量,因而这就需要测量人员依据具体的工程建立出控制基准。通常该控制基准主要通过在桥梁工程中布设一个使用水准仪和全站仪的三角控制网展开观测。此外为了最大程度地确保三角控制网的策略精度,施工人员必须在其建立后定期进行检查与复测,一旦发现点位松动应立即按要求予以调整。
以某地一座平面圆曲线为R=5000m,竖曲线半径为R=20000m的桥梁为例,该桥变坡点桩号是K6+637,其纵坡分别为-3.0%,4.0%,并且该桥梁主桥主跨、边跨以及引桥长度为65,36,30m。该桥梁建设中主跨采取变高度预应力混凝土连续梁错墩布置,引桥采取组合箱梁。在该桥梁的控制基准建立中,测量人员首先通过使用水准仪与全站仪对其三角网控制点严格根据四等水准、四等三角网要求展开测量,随后测量人员使用南方平差易2005软件对测量值进行平差,最后将该结果作为其控制基准。需要注意的是,在对测量值进行平差时,平差结构必须符合精度要求。
2.1 平面线型
一般而言,平面线型作为大跨度连续梁线型控制技术中的重要组成部分,做好平面线型的控制将有助于保障大跨度连续梁施工质量,而做好平面线型控制的难点主要有放样误差、施工误差等两方面。对此将重点论述如何对这两方面平面线型误差进行控制。
2.1.1 平面线型放样误差控制
大跨度连续梁的平面线型施工放样一般采取全站仪通过后方交会法或者偏角法开展,此外在实际放样中主桥位于大半径曲线段以及直线段上。因而要想对平面线型放样误差进行控制,测量人员可以采取在箱梁块件端点外边线进行精确放样即可,并严格将该误差控制在4～6 mm范围。此外,在放样过程中如果出现超限的情况,测量人员必须立即对超限的原因进行分析,随后根据分析采取针对性措施对放样进行调整,以此确保平面线型放样准确性。
2.1.2 平面线型施工误差控制
在大跨度连续梁施工中,造成平面线型施工误差产生的主要原因在于,放样结束后施工人员所开展的诸如钢筋绑扎等进一步施工会致使箱梁模板产生横向位移。若不采取措施控制该施工误差,那么将会导致大跨度连续梁平面线型出现偏差,进而造成主桥整体线型严重破坏。故认为施工误差的控制可通过使用连续观测法解决,即测量人员在每项施工工序完成后便复核之前放样的箱梁边线,一旦出现偏差立即予以调整。
2.2 纵向线型
相比于大跨度连续梁平面线型控制,纵向线型控制涉及内容较多,其中又以大桥连续箱梁挂篮施工线性形控制为作业的难点与重点内容。在挂篮悬臂施工中,高程基准点的精确程度、挂篮与支架到的弹性变形值、梁体挠度的确定是影响主桥纵向线型的主要因素,具体分析如下。
2.2.1 高程基准点
在作业过程中,严禁更换大跨径桥梁高程基准点,并确保基准点的固定、精确与统一。所以,应采用水准仪加悬挂钢尺的方式来把高程基准点从0号块主桥移到支座中心对应的0号块梁体顶面上,并分别进行联测,以保证基准点的统一与准确。在控制模板标高时,应选取每个墩0号块为该墩块件的基准点,以保证高程结果的固定。值得注意的是,当出现墩和基础沉降较大或是结构受力体系改变的情况下,应增加对0号块件顶面的高程基准点的复测次数。
2.2.2 支架和挂篮弹性变形值
(1)应依照相关对顶要求来进行堆载与预压支架,以避免支架的非弹性变形与沉降现象出现。在进行预压时,应分别观测预压前、预压后以及卸载后支架的沉降情况,并以此为基础确定出支架的弹性变形值。(2)在安装挂篮前,应分别计算挂篮的刚度、强度以及抗倾覆性的理论值,并依据相关规定进行挂篮堆载预压实验,判断挂篮的刚度和强度能够达到相应标准,并且消除其非弹性变形。在进行预压时,应分别观测预压前、预压后以及卸载后挂篮的变形情况,从而确定出挂篮的弹性变形值。
2.2.3 梁体挠度的确定
于梁端设置高程监控点,并在混凝土预应力张拉、浇筑前后进行前一施工块件的高程观测来明确主桥梁体的挠度。主要观察混凝土浇筑前地板观测点的标高、浇筑后地板观测点的标高、预应力张拉前顶板观测点的标高以及张拉后顶板观测点的标高。并整理、汇总与分析所得到的数据信息,将挂篮弹性变形值分离出来,从而得出准确的梁体挠度。
3 作业过程中各块件的控制要点
3.1 直线段与主梁0号块
支架现浇工艺是直线段与主梁0号块作业所采用的主要工艺。因此,须要对之家进行预压以消除其非弹性变形,并借助高程观测得出准确的支架弹性变形,最后采用立模标高公式将直线段与主梁0号块的立模标高计算出来。
3.2 主梁悬臂端
安装挂篮前,应预压挂篮,将其变形值检测出来,并以此判断挂篮的刚度,并将其非弹性变形消除,从而得出准确的弹性变形值。
3.3 合龙段
首先,应对悬臂端进行等载配重,分别在两段配置2/1合龙段的重量,并观测进行两段进行合龙段配重后的标高,将其与设计高差进行比较,如若高差大于20mm,则应重新调整两段的配重。
4 结束语
大跨度连续梁施工具有较强的复杂性,在具体作业当中,应将各方面的因素,如温度、原料以及与预应力张拉情况等内容进行综合考虑。在进行线型控制时,应将预计情况与实际情况相比较,并依据具体情况进行具体的控制,并与各个阶段完工周进行线型的复测与修正,以确保与提升施工质量。
摘要：随着我国经济社会发展的持续深入,桥梁作为推动经济社会发展的重要支撑力量得到了巨大的发展。而在众多不同类型的桥梁工程中,大跨度连续梁桥梁以其整体刚度好、承载能力强、接缝少、安全性高等优点广泛地应用于我国的桥梁工程建设。然而大跨度连续梁施工极易受到诸如荷载、计算假定以及位置等误差影响,致使桥梁主梁线形不符合设计值,情况严重更会导致施工错台情况地产生,如此一来不但致使其建设质量无法达到要求,同时更会给施工企业造成重大的经济损失。本文将对大跨度连续梁施工实践,对其线型控制技术展开探究。
关键词：大跨度连续梁,线型控制
参考文献
[1]伍振,安谋,桂辉.京沪高铁全线最大跨度连续梁顺利合拢[J].国防交通工程与技术,2010,(1).
[2]王炜.浅谈大跨度连续梁线形监控要点[J].中国新技术新产品,2013(23).
[3]张鹏,张效乾.大跨度连续梁施工和线型控制技术研究[J].科技与企业,2012(10).
[4]于旭阳.京沪高速铁路大汶河特大桥大跨度连续梁施工测量技术研究[J].科技创新与应用,2014(33).
[5]唐祖宁,聂志宏,李建中.大跨度连续梁桥减、隔震设计与分析[J].中国市政工程,2013,(6).
大跨度预应力连续梁 篇10
1. 转体工程概况
盘营客专盘锦特大桥 (80+128+80) m现浇连续梁跨既有沟海铁路, 与其交角为167°10′, 该梁平面位于半径5500m的圆曲线上, 纵面位于半径25000m的竖曲线上, 线路纵坡由3.072‰变为—12.7‰。由于施工工期及施工条件制约, 采用常规挂篮悬浇施工方法, 对既有线运营存在重大安全风险, 因此该桥采用平衡转体的施工方法。即先在铁路一侧浇筑梁体, 然后通过转体使主梁就位、调整梁体线形、封固球铰转动体系的上、下转盘, 最后进行合拢段施工, 使全桥贯通。转体段T构梁长63m+63m, 转体重量达12000t。
2. 转体理论依据
转体的基本原理是箱梁重量通过墩柱传递于上球铰, 上球铰通过球铰间的四氟乙烯滑片传递至下球铰和承台。待箱梁主体施工完毕以后, 脱空砂箱将梁体的全部重量转移于球铰, 然后进行称重和配重, 利用埋设在上转盘的牵引索、转体连续作用千斤顶, 克服上下球铰之间及撑脚与下滑道之间的动摩擦力矩, 使梁体转动到位。
3. 转体施工关键技术及难点
本转体工程特点具有转动球铰承重大、牵引制动力大、曲线连续梁施工存在纵横向不平衡弯矩等特点。难点在于该梁平面位于小曲线半径和竖曲线上, 难以控制梁体线形。因此在施工过程中, 必须严格控制要求, 进行转动支承、牵引系统及平衡系统的试验研究, 并加强线形监控及模型分析, 确保转体施工的顺利实施。
3.1. 转动支承
转动支承是平转法施工的关键设备, 由上转盘和下转盘构成。上转盘支承整个转动结构, 下转盘与基础相联。通过上转盘与下转盘的相对转动, 达到转体目的。转动支承可分为磨心支承、撑脚支承、磨心与撑脚共同支撑三种。
该连续梁转体采用的是磨心支承方式。磨心支承即由中心撑压面承受全部转动重量, 在磨心插有定位销轴, 为了保证安全, 在支承转盘周围设有6对撑脚, 正常转动时, 撑脚不与滑道面接触, 一旦有倾覆倾向则起支承作用, 因此撑脚也称作保险腿。本工程撑脚与滑道间隙为10~15mm。一般要求此间隙为2~20mm, 间隙越小对滑动面的高差要求也越严格。我们从T构梁卸架开始至完全拆除临时受力砂箱, 上转盘的最大沉降仅为1.82mm, 撑脚与滑道仍留有足够的间隙, 从而验证该支承方式完全由磨心支承及球铰面的光洁度极小, 达到理想效果。
在球铰制作及安装过程中, 必须严格控制技术要求, 保证球铰制作质量及安装精度要求, 其位置和精度将影响全桥合拢精度和转体过程的安全, 对每个四氟乙烯滑片必须按厂家编号对号安装并涂黄油四氟乙烯粉, 在球铰安装完成后进行上下球铰试运转, 保证涂抹的黄油四氟乙烯粉均匀分布, 试运转完成后必须用石蜡将上下盘周边封闭, 以免润滑材料干燥或流进杂物。
3.2. 牵引系统
平转法施工中, 能不能转动是一个很关键的技术问题, 一般情况下设计启动摩擦系数为0.06~0.08之间, 有时为保证有足够的启动力, 按0.1配置启动力。因此, 减小摩阻力, 提高转动力矩是保证平转法施工顺利实施的两个关键。转动力通常安装在上转盘的外侧, 以获得最大的力臂。在安装牵引索钢绞线时, 为保证在转体时牵引索之间互不干扰的工作, 要安装一半正旋和一半反旋钢绞线进行施工。
本工程转体系统由4台QDCLT2000型连续顶推千斤顶、4台YTB液压泵站和2台LSDKC-8主控台通过高压油管和电缆线连接分别组成2套转体牵引系统。每套连续顶推千斤顶公称牵引力2000KN, 额定油压25MPa, 由前后两台千斤顶串联组成, 每台千斤顶 (前、后顶) 前端均配有夹持装置。
每2套连续顶推千斤顶分别水平、平行、对称的布置于转盘两侧的反力座上, 千斤顶的中心线必须与上转盘外圆 (钢绞线缠绕的位置) 相切, 中心线高度与上转盘预埋钢绞线的中心线水平。千斤顶用高强螺栓固定于反力架上, 并与反力座固定。反力座必须能承受200t压力的作用。
上转盘埋设的两束牵引索经清理锈迹、油污后, 逐根对钢绞线预紧, 再用千斤顶对该束钢绞线整体预紧, 使同一束牵引索各钢绞线持力基本一致。
3.3. 平衡系统
平转过程中的平衡问题是一个关键问题, 对于T构桥梁, 上部恒载在墩轴线方向基本对称的结构, 一般以桥墩轴心为转动中心, 为使重心降低, 通常将转盘设于墩底以下。此工程转盘设置于上承台和下承台之间。
该连续梁由于位于圆曲线和竖曲线两种曲线上, 必将有不平衡力矩和偏心距问题。我们通过称重试验, 反复测试, 计算出不平衡力矩和偏心距的相关数据, 研究其数据是否符合转体设计要求, 否则采取相应配重措施。并在T构梁卸架过程中, 随时观测转盘处的百分表读数 (沉降) , 观察梁体是否有倾斜变化, 若变化较大时, 应在梁体对应侧加配重方法使其基本达到平衡, 保证其安全卸架。
平衡转体施工必须保证转体上部结构在转动过程中的平稳性, 尤其是大型悬臂结构且无斜拉索情况。在实际转体施工中, 转体上部悬臂结构绝对平衡会引起梁端转动过程中发生抖动, 且幅度较大, 这不利于转体的平稳性要求, 为此, 采用梁体纵向倾斜配重方案, 通过称重和配重使实际重心偏离理论重心5~10cm, 配重后使转体桥前进端有一微小翘起, 并使得转体桥的6对撑脚只有两对撑脚与滑道平面近似发生接触, 从而增加转动体在转动过程中的平稳性和安全性。
因此称重平衡试验是桥梁平衡系统施工中至关重要的一步, 在试转前, 必须进行称重平衡试验, 测试转体部分的不平衡力矩、偏心矩、摩阻力矩及摩擦系数等参数, 实现桥梁转体的配重要求。
3.4. 线形监控
线形控制最主要的任务, 就是根据每个施工阶段的测量结果, 分析测量数据, 同时与模型预测值进行对比, 找出差距并分析误差产生的原因, 从而确定下一阶段施工时合理的预拱度。每一阶段施工完毕, 对结构模型中实际的混凝土养护龄期、节段施工周期、混凝土实际的弹性模量、容重等相关参数进行修正。修正之后, 对结构模型进行重新计算, 将新的计算结果与实测结果进行比较。比较的主要内容包括混凝土浇筑前后的标高变化、预应力束张拉前后的标高变化以及梁底、梁顶的标高变化。通过比较结果, 可以对测量数据进行分析。从每节段混凝土浇筑前至预应力钢束张拉完毕是本连续梁施工监测的一个周期。
线形控制的关键是:每节段施工周期的结束都必须对已完成所有节段进行全面的测量, 分析实际施工结果与预计目标的误差, 从而及时地对已出现的误差进行调整, 在达到要求的精度后, 才能对下一施工循环做出预测。
3.5. 转体施工
3.5.1. 试转体
桥梁正式转体前, 应进行试转。目的是全面检查转体的指挥组织系统、牵引动力系统、防倾保险体系是否状态良好, 检测整个系统的安全可靠性。同时由测量和转体监控人员对转体系统进行各项初始资料的采集, 测试启动、正常转动、停转重新启动及点动状态的牵引力、转速等施工控制数据, 建立转动角速度与梁端转动线速度的关系, 以便在正式转体前发现、处理设备存在的问题及可能出现的不利情况, 并为正式转体速度提供依据, 保证转体的顺利进行。
结合以往转体工程施工实践, 试转工序不能因施工时间紧、任务重而取消。原因有以下几点:
(1) 通过试转, 可发现转体准备工作是否充分及协调好各岗位、转体各环节的关系, 确保转体一次性高标准高质量高效率的完成;
(2) 通过试转工序中的点动操作步骤, 取得每点动一次梁端头最大弧长数据, 可确保合拢时桥梁轴线精确定位;
(3) 由于转体前各工序的交叉作业, 已安装调试好的转动系统, 易在后期的转体准备工作期间受到损伤, 通过试转可发现损伤部位, 保证牵引设备处于正常工作状态。
3.5.2. 正式转体
(1) 先让辅助千斤顶达到预定吨位, 启动动力系统设备, 并使其在“自动”状态下运行。
(2) 每个转体使用的对称千斤顶的作用力始终保持大小相等、方向相反, 以保证上转盘仅承受与摩擦力矩相平衡的动力偶, 无倾覆力矩产生。
(3) 设备运行过程中, 各岗位人员的注意力必须高度集中, 时刻注意观察和监控动力系统设备和转体各部位的运行情况。如果出现异常情况, 必须立即停机处理, 待彻底排除隐患后, 方可重新启动设备继续运行。
(4) 在转体就位处设置限位装置, 并安排技术人员在两个转盘附近负责读转盘上标识的刻度, 随时与总指挥联系。为防止超转现象, 在转体接近设计位置时, 停止自动牵引操作, 采用点动控制精确就位。
3.5.3. 精确就位
轴线偏差主要采用连续千斤顶点动控制来调整, 根据试转结果, 确定每次点动千斤顶行程, 换算梁体端头行程。每点动操作一次, 测量人员测报轴线走行现状数据一次, 反复循环, 直至转体轴线精确就位。
4. 结语
大跨度预应力连续梁 篇11
【关键词】大跨径预应力连续箱梁；内力变形；挠度；测量；控制方法
0.前言
当前大跨度预应力混凝土连续梁桥多采用悬臂方法施工。施工过程包括混凝土浇筑、预应力钢筋张拉、挂篮移动、体系转换、合拢等，施工过程中结构挠度变化很大。成桥后结构由于梁体自重力产生的内力和变形与施工过程有直接关系。
1.施工过程内力变化
混凝土连续梁桥施工中结构内力会发生多次变化。现以三跨连续梁施工过程中自重力引起的结构内力变化为例进行说明，主要过程可分为4个阶段：
（１）单T悬臂施工。
（２）边跨及中跨合拢。
（３）临时支座拆除。
（４）二期恒载。
其中影响单T悬臂施工及合拢阶段结构内力的主要因素有以下几个方面：
（１）各现浇段混凝土的自重力。
（２）挂篮的质量。
（３）钢筋预应力张拉及预应力损失值：包括预应力钢筋回缩锚具压缩、摩阻损失、弹性压缩、钢筋松弛、徐变损失、收缩损失。
（４）预应力次内力。在单T悬臂施工阶段，为静定结构，张拉静定束不会产生次内力，但在合拢阶段，结构为超静定结构，张拉合攏束将产生较大的次内力。
2.施工过程中挠度的变化
大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工中，主梁挠度随结构体系、施工荷载、施工时间(混凝土收缩、徐变)及温度变化而不断变化，最终主梁挠度为以下各阶段挠度之和：
（１）单T悬臂施工过程中产生的挠度，包括：现浇段混凝土自重力、施工荷载(挂篮质量及挂篮变形等)、钢筋的预应力张拉及其损失、混凝土收缩、徐变。
（２）边跨、中跨及最后合拢时预应力钢筋张拉引起的挠度变化。
（３）温度变化引起的挠度变化。
（４）拆除挂篮、施工设备及临时支座时引起的挠度变化。
（５）二期恒载及活载引起的挠度变化。
（６）从开始合拢到混凝土徐变完成(3a左右)引起的挠度变化。
2.1单T悬臂施工过程中挠度变化
若在各节段混凝土施工中不设一定的预拱度，则最终的挠度曲线不可能达到设计所要求的线性。在实际设置预拱度时，还需综合考虑合拢及竣工后的各种挠度。
2.2合拢段施工对梁体挠曲线的影响
在边跨及中跨合拢时由于现浇合拢段及张拉合拢束，将会引起梁的挠度曲线变化，在设置预拱度时必须考虑。
2.3温度对梁体挠度曲线的影响
沿截面高度温度的分布可分为两部分，即：
①由于季节温度的变化而引起截面平均温度的升高或下降。
②由于日照而引起的顶、底板温差。
截面的平均温度升高或降低只引起梁的轴向伸长或缩短，对单T悬臂施工和连续梁桥竣工后的挠度没有影响。但对于刚构桥，由于梁的轴向伸长或缩短将引起桥墩的偏转，从而影响其竣工后的挠度。
2.4拆除挂篮、施工设备及临时支座引起的挠度变化
拆除挂篮、施工设备时，桥梁将会向上挠动，而拆除临时支座桥梁将会下沉向上挠动，数据不好确定，但设置挠度时要考虑。
2.5二期恒载及活载引起的挠度变化
桥梁上部结构(调平层、护栏)施工完时， 相当于加重了桥梁的自重力，桥梁将会下挠。在使用过程中，汽车在桥梁上行驶，随着时间的推移，桥梁将会下挠。
2.6混凝土徐变引起的挠度变化
从桥梁开始合拢到混凝土徐变完成，桥梁将会下挠。
3.控制方法
3.1控制的必要性
尽管可以通过理论分析计算出从开始施工到成桥整个施工过程的内力和变形，从而得出预拱度。但是许多影响因素无法在施工之前确定，使计算结果与实际可能出现较大的差别，这些影响主要有以下几个方面：
（１）浇筑混凝土(或悬臂拼装1节梁段)及张拉预应力钢筋时引起的挠度变化与计算值不一致。
（２）荷载持续一段时间后，因收缩徐变引起挠度与计算值不一致。
如不在施工过程中逐步修正，将引起误差积累，随着悬臂的伸长，最终显著地偏离设计目标，不能保证施工质量，造成合拢困难以及满足不了设计要求。
3.2控制过程
预应力混凝土连续梁桥施工控制过程是：结构分析→施工→测量→判别→修正→预测→施工。
3.2.1结构分析
根据桥梁的现场施工环境、过程、模拟实际施工过程，计算出桥梁整个施工中每一阶段混凝土浇筑、施工荷载、预应力钢筋张拉、体系转换、收缩徐变及温度等引起的桥梁挠度变化，主要由设计提供，通过预压载得出挂篮变形值。
3.2.2施工
根据经验对0号块支架、挂篮进行l20％的模拟结构分级压载，得出弹性和非弹性变形曲线。在0号块布置水准点，为了控制箱梁顶板的设计标高，同时也作为以后各悬浇阶段高程观测的基准点和中轴线平面位置控制点。在各块体相接处后移15cm处对称预埋2个测点，测点采用Φl6mm钢筋在垂直方向与顶板的上下层钢筋电焊牢固，并要求竖直，测点(钢筋)露出箱梁表面2cm，测头磨平并用红油漆标记。
3.2.3测量
主要是对每一个块体进行8种工况的标高观测，即挂篮就位及立模后，浇筑混凝土前后、预应力张拉前后、移动挂篮前后。除立模调整外，测量一般应在早晨太阳高照前结束(早晨7、8时)，尽量避免温度变化影响数据的准确性。在浇筑过程中要观测挂篮变形，适当调整标高。在进行标高观测的同时，应进行中轴线位置、桥墩沉降观测。另外为了准确地确定计算参数，一般还需在现场进行徐变、弹性模量及锚下应力试验。
3.2.4判别、修正、预测
对每一块体通过实测挠度与计算挠度进行误差分析，然后判别引起的误差的原因，及时修正施工误差和计算参数，预测下一块体的立模标高值。
4.结束语
通过对大跨径连续箱梁施工过程中的应力和应变理论分析，与现场施工进行比较，使大跨径连续箱梁施工得到有效控制。
【参考文献】
［１］铁路桥涵施工规范 [S].北京：中国铁道出版社(1996年局部修订版).
［２］铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范 [S].北京：中国铁道出版社，2000.
［３］铁路工程施工手册桥涵分册 (上、中、下) [M].北京：中国铁道出版社，1998.
［４］范伟，石雪飞．大跨弯坡高刚架桥施工控制分析[J].山东建筑工程学院学报，2002[3].
［５］李惠生，张罗溪．曲线梁桥结构分析[J].北京：中国铁道出版社，1992.
大跨度预应力连续梁 篇12
(1) 西北联络线跨京广铁路特大桥是石家庄车站枢纽工程的重点工程之一, 该桥全长2770.292m, 共79跨, 其中34#墩~37#墩、47#墩~50#墩分是跨度 (60+100+60) m连续梁。连续梁100m主跨分别跨既有京广铁路上行线百孔特大桥和石家庄市石环公路。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。梁体高度为4.5至7.5 m, 梁底下缘按圆曲线变化;箱梁顶宽7.4 m, 箱梁底宽5.4 m;顶板厚36cm;底板厚40至90 cm;腹板厚为50至90 cm。主桥预应力连续刚构箱梁施工是本工程的重点和难点。
(2) 连续梁采用三角挂篮悬臂灌注施工, 箱粱的平曲线、竖曲线和底板抛物线的线型控制, 直接影响能否成功合拢及合拢精度, 是确保箱梁的施工质量和线型美观的关键之一。
2 影响梁体线型控制的因素及参数测定
2.1 挂篮变形
挂篮前移就位后, 由于安装钢筋, 灌注混凝土时挂篮受力, 挂篮将产生变形。施工挂篮的变形难以准确计算, 要通过挂篮荷载试验测定。在挂篮拼装后, 采用反压加载法进行荷载试验, 加载量按最不利梁段重量计算确定。分级加载, 加载过程中测定各级荷载下挂篮前端变形值, 可以得到挂篮的荷载与挠度关系曲线。
2.2 梁段自重
每新浇一个梁段, 悬臂长度及自重增加, 已经浇注完成的每一个节段, 将产生向下的挠度, 挠度值与混凝土梁段的龄期、强度及混凝土的弹性模量值紧密相关。要通过混凝土浇注前后进行高程测量获取挠度值。
2.3 预应力筋的张拉
钢绞线张拉后, 每一梁段施加预应力, 悬臂都将产生向上的挠度, 这类挠度值主要与先浇注梁段混凝土的龄期, 所施加的预应力值和钢索分布的位置有关。要通过张拉前后的高程测量获取参数。
2.4 施工荷载
每一梁段施工结束后挂篮及其它施工荷载将移向下一梁段, 虽然重量不增加, 但荷载离墩中心更远了, 相应的力臂增大, 因而增加悬臂向下挠度。
2.5 混凝土的收缩与徐变
混凝土的收缩与徐变, 使施加的预应力不断减小, 致使悬臂产生挠度。同时, 混凝土的徐变还会使悬臂在弹性挠度的基础上继续增大。混凝土的收缩与徐变采用现场取样, 进行7d、14d、28d、90d的小梁收缩徐变系数测定, 在测定结果没有以前, 采用以前施工中相同或相似条件下同等级混凝土的试验数据。
2.6 日照与温度变化
由于太阳照射方向的原因, 箱梁不同截面及同一截面的不同位置的温度都是不均匀的, 特别是梁体的顶板和底板有较大的温差, 主梁都对应于一个不同的标高。为了摸清箱梁截面内外温差和温度在截面上的分布情况, 在梁体上布置温度观测点进行观测, 以获得准确的温度变化规律。
3 悬臂灌注箱梁的施工挠度计算
悬臂灌注梁体的受力复杂, 其预拱度值= (累计弹性挠度+累计徐变挠度+施工气温影响) 反向设置, 其中累计弹性挠度包括箱梁自重、预加应力、体系转换、二期恒载、施工荷载产生的挠度, 累计徐变挠度为自施工起累计到通车前止的徐变挠度。各项参数由兰州铁成公司负责计算和监控, 主要使用了桥梁博士程序软件计算, 并采用其他的软件进行校核计算。
4 高程监控点的设置
4.1 0#块监控点的设置
在距离梁体的边缘50cm处, 左右各设置一个监控点。监控点使用Φ16钢筋, 上端钢筋露出箱梁混凝土2cm, 端头处磨圆并用油漆加以标柱, 覆盖保护罩防止人为破坏。
4.2 悬灌段监控点的设置
在每个节段设置4个监控点。梁顶部在每一个节段距离端部50cm处设置2个监控点, 供节段张拉前后监控测量;梁底部在每一个节段底模端部设置2个监控点, 供节段混凝土浇注前后监控测量;监控点均使用Φ16钢筋, 上端钢筋露出箱梁混凝土2cm, 端头处磨圆并用油漆加以标柱, 防止人为破坏。
5 梁体的监控测量
5.1 监控测量精度要求
在整个控制过程中采用不低于S1级精度下水准仪来进行高程测量监控, 每次的读数都采用主尺、辅尺观测, 以消除粗差现象产生。测量时间安排在一天温度变化较小的时间里观测, 即每天日出一小时后观测, 以消除旁折光以及日照温差的影响, 测量的工作持续时间越短越好。
5.2 箱梁施工的中线测量
中线测量使用经鉴定合格的精度不低于2”级的全站仪, 所有放样点均要求全站仪架设在导线点上测设, 放样点完成后, 要求每周使用全站仪对中心点进行复核, 如发现梁体的中线偏移, 需及时的查明原因。
5.3 梁段的高程监控测量频率
(1) 钢筋绑扎前挂篮的高程测量; (2) 钢筋绑扎后, 挂篮的高程测量; (3) 砼浇注后已交各梁段的测量和挂篮的变形量测量; (4) 张拉后已浇注各梁段的高程测量; (5) 在合拢前3各节段, 按每2h1次、24h不间断高程测量, 为合拢提供可靠的依据。
5.4 箱梁施工过程中精度要求
按照《公路工程质量检验评定标准》进行监控量测, 必须严格控制箱梁中心线, 保证箱梁边跨、中跨按设计中心线合拢偏差不大于2.0cm。
6 施工临时荷载的检测
6.1 施工临时荷载包括施工挂篮、机具
其中挂篮设计重量为60t, 施工机具按6t考虑, 所以T构两悬臂端施工临时荷载各66t。
6.2 箱梁混凝土容重和弹性模量的测定
混凝土容重随着施工的推进采用常规方法测试。混凝土弹性模量主要测定混凝土弹性模量E随时间t的变化过程, 即E—t曲线, 采用现场取样通过万能试验试压的方法, 分别测定混凝土在7、14、28、60d龄期的E值, 以得到完整的E—t曲线。
6.3 波纹管摩擦系数的测定
准确的测定波纹管的摩擦系数, 关系到对桥梁的计算模型的修正, 预应力钢绞线的伸长值测定至关重要。根据西北联络线跨京广铁路特大桥对金属波纹管摩擦系数的测定, 取μ=0.23, 从施工过程中的张拉结果分析, 测得的摩擦系数基本能准确。
6.4 混凝土的收缩与徐变观测
混凝土的收缩与徐变采用现场取样, 进行长期观测, 在长期观测结果未出来时, 采用以前其它桥梁施工中相同或相似条件下同标号混凝土的试验数据。
6.5 温度观测
温度观测分为大气温度观测和箱梁体内部温度观测, 大气温度观测在与高程测量同时进行, 以便主梁高程代表性的确认。箱梁体内温度观测采用预埋元件进行, 考虑到各结构的温度大致相同, 可选择0#~1#段之间的截面作为温度测试对象。
6.6 悬臂箱梁的施工挠度监测
(1) 根据预拱度及设计标高, 确定待灌梁段的立模标高, 严格按立模标高立模。在施工的过程中, 严格执行测量复核制度, 监控量测小组必须进行独立的测量, 避免测量过程中人为的错误。
(2) 成立专门的观测小组, 加强观测每个节段施工中混凝土浇注前后、预应力张拉前后4种情况下悬臂的挠度变化。每节段施工后, 整理出挠度曲线进行分析, 及时准确地控制和调整施工中发生的偏差值。
(3) 合拢前相接的两个悬臂最后2~3个节段在立模时进行联测, 以保证合拢精度。在合拢段锁定以后, 加强梁体的变形监测。
7 总结及建议
在西北联络线跨京广铁路特大桥梁体的施工过程中, 经常会遇到很多施工中具体的问题, 如梁体两端的临时荷载不对称或临时荷载过大, 砼的浇注过程中偏载过大, 张拉过程中管道出现异常等问题, 我部通过成立QC攻关小组, 及时分析问题, 总结经验, 收效显著。
参考文献
[1]ZT213-2005[S].客运专线铁路桥涵工程施工技术指南.
[2]160号客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准[S].铁路建设, 2005.