连续梁线形控制

连续梁线形控制（精选7篇）

连续梁线形控制 篇1

摘要：通过温福铁路对务山特大桥连续梁的施工, 总结了连续梁在悬臂施工过程中线形控制方法, 分析了影响标高的因素, 提出了简单易行的处理方法, 从而使施工过程中各节段梁体的标高得到有效的控制。

关键词：连续梁,线形控制,标高,处理措施

0引言

在连续梁施工过程中, 结构体系将随施工阶段不同而不断变化。线形施工控制就是在悬臂施工过程中, 通过监测主梁结构在各个施工阶段的变形情况, 及时了解结构实际行为。根据监测所获得的数据, 确保结构的安全和稳定, 通过计算分析, 确定下一梁段的立模高程, 保证结构的受力合理和线形平顺, 大桥安全顺利地建成。

1工程概况

对务山特大桥位于浙江省温州市苍南县灵溪镇, 该桥属于双线Ⅰ级铁路桥, 主桥全部位于R=4 500 m的曲线上, 线间距为4.6 m, 主梁位于5.8‰的坡道上, 最大行车速度为250 km/h。其主跨 (64+108+64) m连续梁跨越甬台温高速公路, 一联全长237.4 m。

2线形控制流程

大跨度连续梁桥的施工控制是一个预告→施工→量测→识别→修正→预告的循环过程。施工控制原则是确保施工过程中的结构安全, 在安全性满足要求的前提下, 对大桥施工过程中的结构线形进行控制, 确保大桥最终线形满足预期目标。

3影响梁体变形的因素及处理措施

3.1 理论模型结构参数的选取

3.1.1 混凝土的容重

1) 首先根据设计图计算出梁体各节段的理论容重γ梁, 给建立的理论模型赋初值。

2) 再根据施工时混凝土的实测容重γ′混凝土重新对γ梁进行修正, 消除理论模型与实际结构的容重偏差。

γ′梁$=\frac{{\gamma }^{\prime }{}_{\text{混}\text{凝}\text{土}}\times v{}_{\text{混}\text{凝}\text{土}}+\gamma {}_{\text{钢}\text{筋}}\times v{}_{\text{钢}\text{筋}}}{v{}_{\text{混}\text{凝}\text{土}}+v{}_{\text{钢}\text{筋}}}$。

其中, γ′混凝土为该梁段混凝土的实测容重;γ′梁为该梁段的实际容重。

3.1.2 梁体实际浇筑尺寸

建立模型时以设计梁体截面尺寸为依据, 施工过程中通过实测已浇筑梁体尺寸, 主要为梁段长度, 顶底板厚度等偏差引起的梁体尺寸与设计尺寸偏差, 根据实测数据及时对梁体模型相关参数进行修正。

3.1.3 混凝土弹性模量及轴心抗压强度

建立计算模型时, 一般是根据以往的经验和相关资料给混凝土弹性模量E赋初值。施工控制中根据现场实际试验数据对其进行修正, 使依据所选参数计算得到的变形与实测变形相吻合。

3.1.4 预加应力

预加应力值的大小受张拉设备、管道摩阻、孔道偏差、预应力钢筋断面尺寸和弹性模量等因素的影响, 控制中要对其取值误差作出合理估计。

理论模型建立时, 孔道摩阻系数μ、孔道偏差系数k按规范取值, 施工中连续梁做孔道摩阻试验, 按试验所得数据进行调整。

3.1.5 混凝土收缩徐变系数

建立理论计算模型时, 根据以往的经验和相关资料进行综合分析来给混凝土收缩徐变系数赋初值。混凝土收缩徐变系数的调整是通过分析累积变形来处理的。只有当本阶段变形理论值与实测值相符而累计变形不符时, 才对所累计过程混凝土的收缩徐变系数进行调整。

3.1.6 施工荷载

施工荷载根据实际情况进行取值。

3.2 温度的影响

3.2.1 温度的影响及危害

1) 影响主梁标高的测量。

由于时间的推移和温度的变化, 浇筑混凝土时的标高并不在原监控计算的标高上, 导致所施工梁段标高误差, 而且这种误差具有累积的性质, 极大的影响梁体线形。

2) 影响挠度监测的准确度和可靠度。

由于温度变化使梁体产生了额外的挠度, 使得工况变化的实测挠度与监控计算挠度产生较大差异, 给挠度分析和监控决策带来困难。

3) 给中跨和边跨合龙带来困难。

由于温度变化的影响, 使得大跨度连续梁的合龙时间不得不选择在深夜或凌晨, 以减小合龙时悬臂变形对梁体结构内力的影响。

3.2.2 温度的影响处理

1) 采用固定时间观测法进行立模标高放样和挠度监测。

在清晨5:30～7:30这个时间段里, 空气温度变化最小, 对长悬臂梁标高的影响也最小, 在这一时间段里进行立模标高放样和箱梁挠度变形的监测, 温度对其影响最小, 可以忽略不计。

2) 采用相对高差法进行立模标高放样。

待立模节段与最后一个已修成节段的相对高差为:

Δh${}_i^{i\text{立}\text{模}}$=H${}_i^{i\text{立}\text{模}}$-H${}_{i-1}^{i\text{立}\text{模}}$。

其中, Δh${}_i^{i\text{立}\text{模}}$为第i节段与第i-1节段的相对高差;H${}_i^{i\text{立}\text{模}}$为第i节段的理论立模标高, 由式H${}_i^{\text{立}\text{模}}$=h${}_i^{\text{竣}⌶}$+F${}_i^{\text{竣}⌶}$计算出;H${}_{i-1}^{i\text{立}\text{模}}$为第i-1节段在第i节段块立模时的标高。

当悬臂较长时, 温度变化对挠度影响较大, 应该采用相对高差形式进行立模放样。

3.3 挂篮自身的变形

通过挂篮的加载试验, 可以得到挂篮弹性变形为20 mm, 非弹性变形已经被消除。在随后浇筑梁段的过程中, 仅需要考虑的是挂篮的弹性变形对施工预拱度的影响。

3.4 超长预应力束的实际作用效果

预应力束的实际作用效果对预应力混凝土桥梁的受力和变形有直接影响。大量工程实例表明, 长度较长的预应力束实际张拉效果与理论计算有较大出入, 实测的本阶段挠度明显偏小。其原因是理论模型中超长束的摩阻损失计算不准及分批张拉的影响。

关于超长束实际作用效果理论计算, 对它的处理是采用实测数据回归分析并在立模标高中人为修正的办法。在此基础上, 我们在立模标高处理上提出了更简单实用的直线内插法。

1) 假设实际张拉引起的上挠值与理论上挠值出现偏差的前一个梁段号为m, 它的实际张拉效果修正系数取为αm=1.0。在此, 我们定义实际张拉效果的修正系数为:

$\alpha =\frac{\text{张}\text{拉}\text{预}\text{应}\text{力}\text{引}\text{起}\text{的}\text{实}\text{际}\text{上}\text{挠}\text{值}}{\text{张}\text{拉}\text{预}\text{应}\text{力}\text{引}\text{起}\text{的}\text{理}\text{论}\text{上}\text{挠}\text{值}}$。

2) 假设最后一个悬臂梁段号为n, 取其实际张拉效果的修正系数为αn。应该说明:在完成最后一个悬臂梁段张拉前, αn是未知的, 只能根据以往同类桥梁实测数据的统计来经验的选定。

3) 从第m号梁段到第n号梁段, 假定预应力实际张拉效果的修正系数αi (m≤i≤n) 按线性变化, 即可以线性内插。

因此, 考虑了超长束影响后的立模标高应为:

${\rm H}{}_i^{i\text{立}\text{模}}={\rm H}{}_i^{\text{竣}⌶}+F{}_i^{\text{竣}⌶}+f{}_i^{\text{挂}\text{篮}}+{\displaystyle \sum _{J=i}^n[}(1-\alpha {}_J)\times f{}_i^{\text{张}\text{拉}}]$。

其中, J为梁段号。

3.5 合龙段两端标高的调整

由于多种因素影响, 合龙段两端的标高可能与设计标高不完全吻合, 这给梁体线形、梁体内部应力、合龙段劲性骨架安装等带来影响, 利用悬臂端部附加配重可以调整悬臂端标高至期望程度。

配重形式为水箱或砂袋, 配重位置除了预留必要的工作空间外, 尽量靠近悬臂前端。边跨配重与中跨配重应同步施加, 配重重量可根据下式进行选择。

W实际=W基本+W${}_1^{\text{附}\text{加}}$+W${}_2^{\text{附}\text{加}}$≤W${}_{\max }^{\text{总}}$。

其中, W实际为最终梁体悬臂端所加实际配重;W基本为等量代换合龙段混凝土重量的配重;W${}_1^{\text{附}\text{加}}$为合龙段的模板重量、吊架重量、水箱重量、施工机具和人员重量;W附加2=W附加高差+W附加内力+W附加徐变, W附加高差为合龙段两端配重差, 用来调整合龙段两端高差, 仅加在一端;W附加内力为调整内力的附加配重;W附加徐变为徐变引起的附加配重;W${}_{\max }^{\text{总}}$为梁体允许的最大配重。

4桥梁线形控制的方法

桥梁标高监控是以实际施工情况为依据, 比较实际观测变形和理论计算变形对结构进行监测, 修正理论模型来消除理论与实际的偏差以便掌握结构的实际变形规律, 通过调整立模标高来对桥梁标高进行控制。

对于采用挂篮悬臂浇筑的连续梁桥而言, 挠度及预拱度 (抛高) 值的计算和设置是设计计算的重要内容, 也是施工控制的关键技术。这一工作就是“线形控制”, 它影响到梁体的空间位置、桥面层厚度、列车车辆过桥时的动力特性以及桥梁外形是否美观等, 是桥梁施工过程中非常重要的一环。

4.1 立模标高

对务山特大桥连续梁线形控制工作中采用绝对挠度法对其进行控制。

悬臂浇筑阶段的立模标高为:

H${}_i^{\text{立}\text{模}}$=h${}_i^{\text{竣}⌶}$+F${}_i^{\text{竣}⌶}$+f${}_i^{\text{挂}\text{篮}}$。

其中, H${}_i^{\text{立}\text{模}}$为梁体第i点的立模标高;h${}_i^{\text{竣}⌶}$为连续梁第i点的竣工标高;F${}_i^{\text{竣}⌶}$为连续梁第i点在立模之后, 直到成桥竣工为止时的变形 (向下为正) ;f${}_i^{\text{挂}\text{篮}}$为连续梁第i号梁段重量引起的挂篮自身挠度 (向下为正) 。

4.2 竣工标高

h${}_i^{\text{竣}⌶}$=h${}_i^{\text{设}\text{计}}$+f${}_i^{1/2\text{静}\text{活}\text{载}}$+f${}_i^{\text{后}\text{期}\text{徐}\text{变}}$。

其中, h${}_i^{\text{竣}⌶}$为连续梁第i点的竣工标高;h${}_i^{\text{设}\text{计}}$为连续梁第i点的设计标高, 由设计院给定;f${}_i^{1/2\text{静}\text{活}\text{载}}$为成桥后连续梁i点承受1/2静活载所引起的变形 (向下为正) ;f${}_i^{\text{后}\text{期}\text{徐}\text{变}}$为竣工后连续梁i点由于混凝土后期徐变引起的变形 (向下为正) 。

“承受1/2静活载”是近似模拟桥梁在正常使用情况下的活载工况。f1/2静活载i可通过结构计算准确求得。确定f${}_i^{\text{后}\text{期}\text{徐}\text{变}}$通常还要参考相关已成桥梁的后期徐变实测值。

5施工监控成果

5.1 整体线形

全桥张拉完成后对全桥线形进行了联合测量, 并根据全桥张拉完成后梁体理论标高, 得出梁体顶面、底面和梁高与理论数值的偏差值, 其中最大偏差15 mm。线形控制的总体目标是成桥后梁顶、底标高与理论值误差在20 mm以内。梁顶、梁底标高与理论要求吻合较好, 总体控制精度良好。

5.2 各合龙段合龙精度

对务山特大桥连续梁按先合龙边跨后合龙中跨的顺序依次进行合龙施工。合龙前两侧实际高差及偏差情况见表1。

由表1可知:高差偏差均小于允许偏差, 合龙精度良好。

标高是悬臂浇筑施工的主要控制内容之一。通过调整变形来确定立模标高, 可以达到标高控制的目的。本文以对务山特大桥 (64+108+64) m连续梁为依托, 采用最简单的参数识别与调整的方法, 详细地分析了施工过程中影响变形的因素, 提出了简单实用的处理方法, 可供施工技术人员借鉴。

参考文献

[1]陈伟仁.连续梁桥纵向偏移量设置[J].山西建筑, 2008, 34 (1) :335-336.

大跨度连续梁线形控制施工技术 篇2

1 工法特点及工艺原理

本工法采用计算机建模,数据直接传输,能及时准确绘制变形图形,适用于大跨度连续梁施工。

在悬臂施工过程中,通过监测各个施工阶段主梁结构的变形情况,达到及时了解结构实际行为的目的。根据施工过程中监测所获得的各种数据,首先确保结构的安全和稳定,通过计算分析,调整确定下一悬浇梁段的立模高程,保证成桥后的梁体线形及受力状态与设计尽量吻合,施工控制以主梁挠度与内力为控制对象,具体方法是采取参数识别法与灰色预测相结合的方案。

2 工艺流程

大跨度连续梁桥的施工控制是一个“施工一测量—识别一修正—预测一施工”的循环工程。施工控制中最基本的原则是确保施工过程中大桥结构安全,在大桥施工过程安全性满足要求的前提下,再对大桥施工过程中结构的线形进行控制,确保大桥最终线形满足预期目标。

连续梁桥施工过程复杂,影响参数多。如结构刚度、梁段重量、施工荷载、混凝土收缩徐变、温度和预应力等。求解施工控制参数的理论设计值时,假定这些参数值为理想值。为消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中设计与实际的不一致性,在施工过程中对这些参数进行识别和预测。对于重大的设计参数误差,提请设计方进行理论设计值修改,对于常规的参数误差,通过优化进行调整。具体施工控制流程如图1所示。

2.1 设计参数识别

通过在实际施工状态下状态变量(位移、弹模、混凝土龄期及预应力损失等)实测值与理论值进行比较,以及进行设计参数影响分析,最终识别出设计参数误差量。

2.2 设计参数预测

根据已施工梁段设计参数误差量,采用合适的预测方法(采用灰色模型)预测未来梁段的设计参数可能的误差量。

2.3 优化调整

本施工控制主要以控制线形为主,优化调整以这方面的因素建立控制目标函数和约束条件。通过设计参数误差对桥梁变形的影响分析,应用优化方法调整本梁段与未来梁段的预应力以及未来梁段的立模标高,使成桥状态最大限度接近理想设计成桥状态,并且保证施工过程中受力安全。

3 施工控制措施

3.1 施工控制监测的主要内容和方法

施工监测是大跨度桥梁施工控制的基础,因为在复杂的施工过程中,影响其施工控制目标顺利实现的因素很多:如所用材料性能与设计取值之间的差异;先期形成结构的截面特性等与分析取值之间的误差;施工荷载与计算值之间的差异;结构模拟分析模型与实际情况之间的差别;施工测量存在的误差;施工条件与工艺非理想化以及结构设计参数和状态参数实测中存在的误差等。因此,在施工中须对重要的结构设计参数、状态参数进行监测,根据实际施工情况与控制目标建立完善的施工监测系统,以获取反映实际施工情况的数据和技术信息,不断根据实际情况修正原先确定的各施工阶段理想状态,使施工状态处于控制范围之中。

本施工监测系统中包括设计参数监测及位移参数监测。

3.2 主梁结构部分设计参数的测定

在进行结构设计时,结构设计参数主要按规范取用,由于部分设计参数的取值一般小于实测值,因此,大多数情况下采用规范设计参数计算的结构内力及位移均较实测值大,这对设计是偏于安全的,但对于结构施工控制是不容忽视的偏差,因为它将直接影响到成桥后的结构线形是否满足设计要求。因此,应对部分主要设计参数提前进行测定,以便在施工前对部分结构设计参数进行一次修正,从而进一步修正原设计结构线形,为保证该桥成桥后满足设计要求奠定基础。

影响结构线形及内力的基本技术参数有很多,就其对结构行为影响程度而言可将基本技术参数分为两大类:主要技术参数和次要技术参数。在这些基本技术参数中,有些参数可测定,而另一些参数则难以用试验确定。在此只考虑主要的、而且可测定的技术参数。具体测定工作的进行,由施工单位根据该桥所在的自然环境、所用材料情况、施工工艺及工序情况加以测定,监理及监测单位参与并进行审查。施工时需测定的参数如下:

(1)混凝土弹性模量(7,14,28,90d)及各种强度指标;

(2)预应力钢绞线及钢筋的弹性模量及强度值;

(3)预应力孔道摩阻及偏差系数;

(4)混凝土容重;

(5)施工临时荷载。

3.3 结构变形监测

3.3.1 箱梁悬浇施工平面与高程控制网的建立

在线下工程施工时,已通过对设计院交付的平面控制点、高程控制点进行了加密和联测,在大桥周围已建立了稳定且精度较高的控制网。由于该桥上跨沪蓉高速公路,离目前施工控制测量网较远,且来往不便,在箱梁悬浇施工中每次由这些控制点进行平面和高程控制,费工费时、效率较低,降低了施工放样和变形监测的精度。由于该桥连续梁位于直线上,因此,在53号、56号墩承台和54号、55号墩承台和0号块上建立了局部测量控制网,作为连续梁的测量放样和变形监测的相对基准,用于指导悬浇各块件的施工。

连续梁的轴线控制测量网由6个平面控制点组成,编号为S1～S6,分别布置在53号墩、56号承台和54号、55号墩顶0号块上。水准控制点由6个水准控制点组成,编号为BM1～BM6,分别布置在53号墩、56号承台和54号、55号墩顶0号块的箱梁顶面和箱梁内底板上。

3.3.2 标高控制监测

(1)0号块件高程测点布置。每段高程控制点布置在离块件前端10cm处,采用直径16mm钢筋在垂直方向与顶板的上下层钢筋点焊牢固,并要求垂直测点(钢筋)露出箱梁表面5cm,测头磨平并用红油漆标记。

布置0号块高程观测点是为了控制顶板的设计标高,同时也作为以后各悬浇节段高程观测的基准点。每个0号块布置11个观测点,如图2所示。

(2)各悬浇阶段的高程观测。每施工节段设一测试截面,挂篮施工控制标高设置在梁底两腹板底部,每节段施工完成后转移至梁顶,梁顶设4个观测点。测点布置如图3,4所示。

测试仪器:采用高精度水准仪,测量精度在±1mm以内。

3.3.3 测试要求

(1)观测水准线路形式以布设在各自0号块的水准点为起始点,采用闭合水准路线形式进行。变形观测使用精密水准仪和铟钢水准尺,采用一等水准进行测量。

(2)要求观测在每一节段施工的挂篮安装模板后、浇筑混凝土后、纵向预应力张拉前后、挂篮前移后等施工环节均进行标高测试,观测各节点截面高程变化。

(3)为了掌握日照温差对箱梁标高的影响,在施工荷载和施工状态不变的情况下,每d进行3次梁段标高测量。第1次0时至日出前,第2次14:00～15:00,第3次17:00～20:00。合龙段应在施工前进行连续24h (每次间隔2h)观测,以提供合龙前的数据。

3.3.4 主梁轴线位置测量

测点布置:每个节断的桥面中心点设置1个测点。

测试仪器:采用全站仪和经纬仪进行测量,测量精度在±5mm以内。

测试要求:为保证施工箱梁悬臂平面位置的准确对节,施工中采用经纬仪控制每一块悬浇箱梁的平面位置,每施工1个节段后观测本节段的测点平面位置,施工中常采用两个平面控制点进行交叉复核,避免产生误差。

4 施工控制的具体步骤

4.1 桥墩及0号块施工阶段

(1) 0号块采用墩身预埋托架现浇,托架安装好后,按照不小于1.2倍的施工重量进行充分预压,以消除非弹性变形,测定弹性变形,为0号块施工立模标高提供依据。

(2)按施工控制小组提供的0号块底面立模标高立模浇筑0号块;建立墩梁临时锚固;0号块浇筑好后,按线形控制设计方案布设的测点测量0号块标高结果报施工控制小组。

(3)在0号块拼装挂篮。

(4)对挂篮预压试验,消除全部非弹性变形,量测弹性变形量,试验结果应整理出加载测试报告。向施工控制小组提供挂篮预压试验变形结果,将弹性变形值及非弹性变形值的测量结果用于指导施工。

4.2 循环悬臂浇筑阶段

从挂篮的前移定位至预应力钢束张拉完毕是本桥施工的1个周期,每个周期中有关施工控制的步骤如下:

(1)按预报挂篮定位标高定位挂篮,由施工单位测量定位后的挂篮标高,经监理签认后向控制小组提供挂篮的定位测量结果;

(2)立模板、绑扎钢筋;

(3)浇筑混凝土之前,测量所有已施工梁段的高程测点,复测挂篮定位标高,经监理签认后报施工控制小组;

(4)施工控制小组分析测量结果,如需调整须给出调整后的标高;

(5)浇筑完混凝土后第2d测量所有已施工梁段的测点标高,测量本梁段端部梁底和预埋在梁顶的测点标高,建立梁顶与梁底标高的关系,经监理签认后提供施工控制小组;

(6)浇筑完混凝土后第2d测量本节段上的箱梁轴线位置测点,经监理签认后提供施工控制小组;

(7)按《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》检查截面尺寸,经监理方签认后提供给施工控制小组并向施工控制小组提供梁段混凝土超重的情况;

(8)张拉预应力钢筋后,测量所有已施工梁段上的高程测点,经监理签认后提供施工控制小组;

(9)定期观测临时锚固构件的变形及受力情况;

(10)施工控制小组分析测量结果,根据上一施工周期梁底标高测量值预报下一施工周期的挂篮定位标高;

(11)若须进行压重,预报值经设计单位认可,与控制单位会签后交监理;

(12)监理将上述预报标高最后核定后下指令交施工单位执行。测量工作内容及时间要求如表1所示。

4.3 合龙及合龙后阶段

(1)悬臂浇筑完成后拆除全部挂篮,同时准备现浇边跨现浇段。

(2)测量全桥测点标高。

(3)在最早完成施工的T构进行悬臂端测点标高48h连续观测,每2～3h观测次,记录悬臂端标高随时间的变化曲线;

(4)安装边跨合龙支架及模板,但不得与主梁紧固,务必保持放松状态,纵向钢筋只允许绑扎一端,另一端须保持自由。

(5)合龙段压重,必要时根据标高调整压重的重量。

(6)标高调整完毕后,在低温时焊接合龙段临时劲性骨架,紧固模板,绑纵向扎钢筋的另一端,张拉临时合龙预应力。

(7)浇筑合龙段混凝土,同时卸载压重。

(8)测量合龙点标高、中跨悬臂标高。

(9)张拉边跨合龙段预应力钢筋;拆除边跨合龙支架。

(10)测量合龙点标高、中跨悬臂端标高。

(11)中跨合龙点安装合龙吊架及模板,但不得与主梁紧固,务必保持放松状态,纵向钢筋只允许绑扎一端,另一端须保持自由。

(12)中跨合龙段压重,必要时根据标高调整压重的重量。

(13)标高调整完毕后,在低温、标高最稳定时段焊接合龙临时劲性骨架。

(14)紧固模板,绑扎纵向钢筋的另一端,张拉临时合龙预应力。

(15)中跨浇筑合龙段混凝土,同时卸载压重。

(16)测量中跨、边跨合龙点标高。

(17)张拉中跨合龙段预应力钢筋;拆除中跨合龙吊架。

(18)全桥测点联测,按网络测量桥面标高提供施工控制小组。

(19)施工控制小组提供施工控制报告。

5 误差控制

(1)施工控制总目标是成桥后梁底曲线与设计值误差控制在20mm以内。

(2)立模完成后,检查模板尺寸位置偏差应满足以下要求:

1)梁段纵向中线最大偏差小于10mm;

2)梁段底模标高与预抛高拱度偏差小于3mm;

3)梁段底模同一端两角高差小于2mm;

4)梁段长度偏差小于10mm。

(3)每个节段箱梁浇筑完成后,检查混凝土浇筑梁段的允许误差应满足下列要求:

1)悬臂梁段的高程偏差应在-5mm～+15mm内;

2)梁段轴线偏差小于15mm;

3)梁段顶面高程差小于±10mm;

4)合龙前两悬臂端相对高差小于15mm。

(4)预应力索张拉完后,如梁端测点标高与控制小组预报标高之差超过±20mm,需经控制小组研究分析误差原因,确定下一步的调整措施。

(5)轴线及平整度误差超过允许值,进行及时修正后方可进行以后的施工。

(6)其他允许偏差要求按《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》检查控制。

(7)如有其他异常情况发生影响标高控制,其调整方案也应经控制小组分析研究,提出控制意见。

6 组织保障措施

6.1 成立施工线形控制领导小组

大跨度连续梁的线形变化影响因素很多,为更好的进行线形控制,应成立施工控制领导小组。

由建设单位、设计单位、监理单位、施工单位和施工控制单位参加。包括建设单位、设计单位、监理单位、施工单位、施工控制单位的领导同志或技术负责人各单位1人,其中建设单位任组长单位。

施工控制小组不定期开会,由组长召集。讨论施工控制中出现的重大问题,并提出修正方案。

6.2 成立施工线形控制工作小组

由施工控制单位、施工单位、监理单位、设计单位和建设单位参加。包括:①施工控制单位的现场负责人;②施工现场施工技术小组;③施工现场测量小组;④施工现场试验小组;⑤监理单位的现场代表;⑥设计单位的设计代表。其中施工控制单位的现场负责人任组长。

施工控制小组定期开会,由组长召集。讨论施工控制中存在的问题,并提出修正方案。如碰到重大施工问题或需修改设计的,提交施工控制领导小组讨论。

6.3 建立施工控制运行程序,严格按施工控制运行程序运行

施工控制运行程序如图5所示。

7 线形监控注意事项

(1)对每套挂篮都要进行等预加载消除其非弹性变形,测出其弹性变形,为确定立模高程提供基本依据。

(2)严格控制混凝土容重,尽量使梁段混凝土各龄期的强度和弹性模量技术指标与计算采用值接近,减少实际值与计算采用值之间的误差。

(3)严格控制预应力筋张拉力的准确度和张拉时混凝土的龄期要求(龄期达到5d以上且强度达到强度设计值的100%以上)。

(4)在每个承台和0号段布设基础沉降观测点和墩身压缩观测点,定测基础沉降和墩身压缩情况,并将结果反映在合龙前4个梁段和边跨段的高程中。

(5)定期观测温度对T构悬臂端挠度的影响,通常在早晨进行初测,在17:00后进行复测,以消除温度影响。观测后将成果图表进行分析,从而为全桥的立模标高和线形调整提供依据。

(6)合龙段前4个梁段起,对全桥各梁段的标高和线形进行联测,并在这4个梁段内逐步调整,以控制合龙精度。

(7)保证挂篮预留孔位置准确。当预留孔位置偏差较大时,挂篮不好调甚至调整不到中线位置,因此须提高各预留孔的准确度。同时为了防止振捣混凝土时移位,预留孔要用钢筋网固定。

(8)根据实践经验及资料研究,箱梁变形对环境温度和日照非常敏感。受日照时,受日照一侧的顶腹板温度与另一侧的顶腹板温度不同,且1 d内反复变化,且变形变化滞后于温度变化。因此,应对日照及环境温度影响进行自始至终的观测。

(9)在T构悬臂灌注施工期间,梁顶面所放材料、机具设备数量和位置符合线形控制软件计算模式的要求,备用施工机具及材料应集中堆放在0号、1号段范围内,以减少临时荷载对标高的影响。在悬灌即将结束时,梁体悬臂最大,施工时须严格控制施工荷载的对称,并对墩的变形加强观测。

(10)线形控制观测点要有明显标记,并在施工中妥善保护,避免碰撞后弯折变形。用直径20 mm直径的钢筋作观测点,钢筋露出混凝土面以5 mm为宜,并将钢筋顶磨圆。

8 结束语

由于各方面措施有力,方法得当,武黄城际铁路长港河、跨武黄高速特大桥和黄金山特大桥连续梁悬灌过程中,各梁段端部在混凝土浇筑前后、预应力张拉前后的挠度值与软件计算值的差值基本为5 mm左右;由于梁段标高的逐段控制与调整。3次合龙的精度也均在15 mm之内。全桥体系转换后,梁顶标高的实测值与设计值相比,不超过5mm,成桥线形与设计相吻合。

参考文献

[1]吴耀冬,王泽云,徐咏,等.基于内力优化的连续梁桥顶升方法的研究[J].建筑技术,2013,44(9):781-784.

[2]贺辉,陈辉.超高大跨度钢屋架拼装支撑系统设计与施工[J]建筑技术,2013,44(2):141-143.

连续梁线形控制 篇3

关键词：连续梁,合拢方式,内力,线形

预应力混凝土连续梁桥和简支梁相比由于其结构受力性能好, 中间支点截面有负弯矩, 使梁内所受弯矩沿梁长分部较为均匀, 并且由于存在较多的约束而具有较大的刚度。加之行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小及抗震能力强等优点使其成为公路及铁路大中跨桥梁的一种常用桥型[1]。随着桥梁预应力技术的发展和不断完善及悬臂顶推施工等先进施工方法的出现, 使预应力混凝土连续梁桥在整个桥梁工程领域越来越多的被采用。预应力混凝土连续梁桥施工方式通常采用悬臂施工法, 且每一个施工阶段都互相影响, 施工过程中多次结构体系转换会使桥梁结构的线形及内力产生变化。其中预应力连续梁桥悬臂施工的重要环节是合拢段施工。不同的合拢方案对预应力连续梁桥合拢过程中桥梁结构的内力和整体线形会产生明显的影响[2]。本论述以一座铁路预应力连续梁桥为例, 通过理论分析与有限元数值模拟计算不同合拢方式对桥梁结构的内力及线形的影响, 找出相对合理的合拢方式, 使成桥后的线形及内力复核设计要求。

1 工程概况

某一铁路桥梁桥孔布置为32m+48m+32m预应力混凝土三跨连续梁桥, 如图1所示。梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁, 梁体全长112.9m, 中跨中部11m梁段和边跨端部13.95m梁段为等高梁段。梁高2.5m, 中墩处梁高为3.8m, 其余梁段梁底下缘按二次抛物线Y=2.5+1.3×X2/16.52m变化, 其中以7号或17号截面顶板顶为原点, x=0~16.5m。箱梁顶板宽4.9m, 箱底宽3.2m。全桥顶板厚30cm, 底板厚35~60cm, 在梁高变化段范围内按抛物线变化, 边跨端块处底板厚由35cm渐变至60cm, 腹板厚30~60cm, 按折线变化, 边跨端块处顶板厚由30cm渐变至50cm。梁体在支座处设横隔板, 全联共设4道横隔板, 横隔板中部设有孔洞, 以利检查人员通过。设计活载:中活载。设计地震动峰值加速度:0.05g, 地震动反应谱特征周期0.35s。

2 有限元模拟计算

采用大型通用有限元计算软件Midas建立能够反应实际各个施工阶段和施工荷载的有限元模型对结构进行仿真计算, 计算模型根据悬臂施工梁段的划分、支点、跨中、截面变化点等控制截面将全桥结构离散成64个结点, 45个单元。全桥总体计算模型如图2所示。

3 合拢方式对比分析

预应力混凝土桥梁的结构形式、约束支承条件和荷载作用方式等都随着施工阶段的推进在不断发生变化。合拢顺序是预应力混凝土连续梁施工中关键阶段, 连续梁合拢后合拢段所在跨的结构特性及浇筑梁段的收缩徐变进程都将产生变化[3]。不同的施工合拢顺序由于初始恒载内力不同, 超静定次数及收缩徐变进程的变化导致桥梁产生次应力及应力重分布, 影响桥梁结构的成桥线形和内力状态;而且连续梁桥的合拢顺序的不同也会导致施工方法及施工难易程度有所不同, 对施工工期及成本都有很大影响[4]。

3.1 合拢顺序划分

合拢方案的选择是预应力混凝土连续梁施工的关键环节, 不同的合拢方式会对合拢过程中桥梁结构的应力和线形产生明显影响, 同时关系到施工安全、工期、成本等因素。因此应该在满足规范及设计要求的情况下, 根据现场地形地质条件、交通状况、边跨和中跨的比例、桥梁结构受力情况、水文等条件选择合适的合拢施工方案[5]。通过有限元模拟计算比较常见的两种预应力连续梁桥的合拢顺序:一是先边跨合拢, 再中跨合拢;二是先中跨合拢, 再边跨合拢, 并且按照施工过程中的实际要求进行相应施工阶段的划分。

3.2 计算结果比较

按照先边跨合拢再中跨合拢及先中跨合拢再边跨合拢两种合拢方式对成桥后10年的各个节点和单元的挠度位移以及内力进行计算, 分析比较它们整体挠度和控制截面的内力。控制截面如图4所示。

从不同合拢方式的10年徐变变形曲线及最大最小后期徐变变形曲线如图3 (1) 可以看出, 采用先边跨后中跨合拢的施工方法时边跨及中跨的后期徐变变形较采用先中跨后边跨合拢的施工方法时边跨及中跨的后期徐变变形大, 但两种合拢方式的后期徐变变形曲线基本吻合, 在中跨合拢处先边跨后中跨合拢方式的后期徐变变形明显大于先中跨合拢后边跨合拢方式的后期徐变变形, 最大挠度差为4.16mm如表1所示。

分析两个合拢方式下桥梁结构产生的弯矩曲线如图3 (2) 可以得出虽然两种弯矩曲线的整体走势基本相同, 但是先边跨合拢后中跨合拢时在6#墩、7#墩及中跨跨中产生的弯矩均大于先中跨合拢后边跨合拢时产生的弯矩。

由表2可以看出, 先边跨合拢后中跨合拢在7个控制截面产生的弯矩较大, 3#控制截面处较先中跨合拢后边跨合拢方式产生的弯矩大3311.84k N·m。

两种合拢方式成桥后恒载产生的顶板应力曲线与底板应力曲线 (如图4所示) 的整体走势也基本相同, 但是先边跨合拢后中跨合拢控制截面顶板应力较先边跨后中跨合拢方式产生的顶板应力大, 其中如表3所示, 4#控制截面两种方式产生的顶板应力差为0.62MPa;而先边跨合拢后中跨合拢控制截面底板应力较先边跨后中跨合拢方式产生的底板应力小, 其中4#控制截面两种方式产生的底板应力差为0.65MPa。

4 结论

本论述以 (32+48+32) m三跨连续梁为例, 对比分析了不同合拢方式对多跨连续梁成桥后的线形及内力的影响, 通过对两种不同的合拢方式下对成桥后整体挠度及内力的计算, 结果表明采用先中跨后边跨的合拢方式产生的挠度及内力基本均小于先中跨后边跨的合拢方式产生的挠度及内力, 而两种合拢方式产生的成桥后各个控制截面的应力相差不大。因此采用先中跨后边跨合拢的施工方式较为合理。在实际工程中不能仅以线形及挠度来判断一种合拢方式是否合理, 还要考虑连续梁的跨度、跨数及各种因素来选择合适的合拢 (下转68页) (上接71页) 方式。但通过分析不同的合拢方式对连续梁桥成桥后的线形及内力的影响, 可为类似多跨连续梁桥合拢方式选择提供参考。

参考文献

[1]刘建楼.预应力混凝土连续梁桥0~#块与合拢段应力分析[D].长安大学, 2005.

[2]留晗, 张宇.合拢方式对多跨连续梁线形和内力的影响[J]兰州交通大学学报, 2012, 31 (4) :31-35.

[3]范立础.桥梁工程 (第二版) [M].北京:人民交通出版社, 2012:172-175.

[4]万重文, 肖星星.多跨长联预应力混凝土连续箱梁桥合龙方案分析[J].中外公路, 2009, 29 (1) :106-111.

连续梁线形控制 篇4

石武客运专线郑州—武汉段驻马店特大桥456号～459号墩为(40+64+40)m双线预应力混凝土连续梁,梁端起始点里程DK928+899.160～DK929+044.860。主梁平面位于直线,纵断面位于纵坡-2.0‰的直线上。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。箱梁顶宽12.0 m,箱梁底宽6.7 m,顶板厚度除梁端附近外均为40 cm,底板厚度48 cm～80 cm,按直线线性变化。中跨中以及支点处共设5个横梁板。桥梁全长为145.5 m,计算跨度为(40+64+40)m,中支点处梁高6.05 m,跨中10 m直线段及边跨13.75 m直线段梁高为3.05 m,梁底下缘按二次抛物线变化,边支座中心线至梁端0.75 m。采用悬臂施工方法,每个悬臂浇筑梁段分为左右对称的8段,第8段为长度为2 m的合龙段。其他段长度为3 m～4.25 m。全桥采用三向预应力形式。列车竖向活载计算采用ZK标准活载。

2 施工控制流程

大跨度连续梁桥的施工控制是一个施工→测量→识别→修正→预测→施工的循环工程。施工控制中最基本的原则是确保施工过程中大桥结构的安全,在大桥施工过程安全性满足要求的前提下,再对大桥施工过程中结构的线形进行控制,确保大桥最终线形满足预期目标。

大跨径梁桥施工过程复杂,影响参数多。求解施工控制参数的理论设计值时,都假定这些参数值为理想值。为了消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中设计与实际的不一致性,在施工过程中对这些参数进行识别和预测。对于重大的设计参数误差,提请设计方进行理论设计值的修改;对于常规的参数误差,通过优化进行调整。施工控制流程如图1所示。

1)设计参数识别。通过在典型施工状态下状态变量实测值与理论值进行比较,以及设计参数影响分析,最终识别出设计参数误差量。2)设计参数预测。根据已施工梁段设计参数误差量,采用合适的预测方法(如灰色模型等)预测未来梁段的设计参数可能误差量。3)优化调整。本施工控制主要以控制线形为主,优化调整也就以这方面的因素建立控制目标函数(和约束条件)。通过设计参数误差对桥梁变形的影响分析,应用优化方法调整本梁段与未来梁段的预应力以及未来梁段的立模标高,使成桥状态最大限度地接近理想设计成桥状态,并且保证施工过程中受力安全。

在进行结构设计时,结构设计参数主要是按规范取用,由于部分设计参数的取值一般小于实测值,因此大多数情况下,采用规范设计参数计算的结构内力及位移均较实测值大,这对设计是偏于安全的,但对于结构施工控制来说是不容忽视的偏差,因为它将直接影响到成桥后的结构线形是否符合设计要求。因此,应对部分主要设计参数提前进行测定,以便在施工前对部分结构设计参数进行一次修正,从而进一步修正原设计结构线形,为保证该桥成桥后满足设计要求奠定基础。

需测定的参数如下:1)混凝土弹性模量(7 d,14 d,28 d,90 d)及各种强度指标;2)预应力钢绞线及钢筋的弹性模量及强度值;3)预应力孔道摩阻及偏差系数;4)混凝土容重;5)施工临时荷载。

3 有限元软件计算结果

结合该桥实际施工顺序,对浇筑过程进行有限元分析,建立了全桥施工阶段的仿真分析模型,并利用桥梁博士计算软件得出大桥施工过程中变形的仿真分析结果用于指导施工。

建立全桥有限元模型如图2所示。

全桥一共58个单元,59个节点。2节点,42节点,58节点为滑动支座,18节点为固定铰支座。6单元,53单元为边跨合龙段,29单元～30单元为中跨合龙段。全桥一共34个施工阶段,模拟桥梁施工的全过程,最后一阶段设为10 000 d,考虑混凝土的收缩徐变。根据施工顺序建立计算模型可得出各梁段的计算预拱度数据,由于采用悬臂对称浇筑法施工,结合挂篮的变形值便可求得实际所需设置的预拱度和立模标高。预拱度的设置考虑到的荷载包含了结构恒载(包含梁体自重及二期恒载、预应力、混凝土的收缩徐变等)、1/2静活载效应、挂篮变形等因素。那么预拱度一般按照绝对预拱度方法进行设置,即以最后一个施工阶段,也即长期徐变阶段对应的结构变形为依据,将节点对应的变形反向,即得到计算预拱度。考虑了计算预拱度之后,结合1/2静活载效应以及挂篮变形,就可以确定最终的预拱度。具体公式为:预拱度=计算预拱度+(-1/2静活载效应)+(-挂篮变形)。其中,1/2静活载效应与挂篮变形均以向下为负。求出预拱度之后,根据梁体设计标高,就可以确定最终的立模标高。立模标高=设计标高+预拱度。

最后施工阶段累计恒载下竖向位移趋势如图3所示。1/2静活载下竖向位移趋势如图4所示。预拱度计算见表1。节点位置见图5。

在预拱度计算中,最后施工阶段累计挠度,边跨块件竖向位移方向向上,在边跨5号块件附近达到正方向最大值10.9 mm,在中跨块件中,竖向位移方向向下,7′号块件达到负方向最大值4.27 mm。1/2静活载引起的竖向位移在边跨跨中附近和中跨跨中附近达到极值,在边跨跨中位置达到负方向最大值3.02 mm,在中跨跨中位置达到负方向最大值7.44 mm。挂篮采用菱形结构,变形在三者之中最大,最大可达28.6 mm,因此在施工监控中正确地预测挂篮变形尤为重要。悬臂浇筑段的立模标高就是在设计标高的基础上加上预拱度。在桥梁施工中,影响桥梁挠度变化的因素很多,影响比较大而且比较容易忽视的还包括温度与混凝土材龄,混凝土的材龄直接影响到材料的弹性模量,在计算中,要根据现场温度测量和弹模实验即时修正计算模型中相应的参数。

摘要：连续梁悬臂施工方法从发明到现在,只不过短短的40多年,基于它受地形影响小,机械化程度高,桥下净空大,收缩和徐变小的优点,所以被广泛采用,但是它也存在着不足,施工阶段多,结构体系转变多,针对施工中做好应力以及桥梁线形控制监控的重要性,以石武客运专线郑州—武汉段驻马店特大桥456号459号墩(40+64+40)m双线预应力混凝土连续梁为例,介绍了悬臂施工连续梁的线形监控的意义和方法,以及预拱度的计算。

连续梁线形控制 篇5

沪杭高铁步云特大桥235号～238号墩为(40+64+40)m预应力混凝土连续梁,主跨64m和大里程侧边跨跨越沪杭高速公路十八里互通区2条匝道,分2个T构共35个节段,分别为墩顶段2个、悬浇段28个、边跨直线段2个、合龙段3个(2个边跨、1个中跨)。236号,237号墩0号梁段长9m,悬浇梁段长度为1×3.0m+1×3.25m+1×3.5m+3×4.25m+1×4.0m,最大悬臂浇筑梁段(4号)重1 438kN,合龙段长为2.0m,边跨直线段长7.75m。本连续梁梁体为单箱单室、变高度、变截面结构,全长145.5m,顶宽12m,底宽6.7m。梁体中支点处梁高6.05m,跨中10m直线段及边跨13.75m直线段梁高为3.05m,梁底下缘按二次抛物线y=0.004 524 5x2变化。梁体顶板厚度除梁端附近外均为40cm,底板厚度由40cm至80cm,按直线线性变化,腹板厚度由48cm至80cm,按折线变化。梁体采用三向预应力体系:纵向预应力束采用16-15.2钢绞线和17-15.2钢绞线,两端张拉;横向预应力束采用4-15.2钢绞线,单端交替张拉;竖向预应力筋采用25mm的高强精轧螺纹钢筋,梁顶张拉。

2 线形控制原理

在对主梁施工过程中的各阶段实施控制时,可将其简化成平面结构,悬臂施工状态时2个主墩为固定铰接,两边跨端部为活动铰支座,成桥状态时1个主墩为固定铰,其他为活动铰支座。通过连续观测进而计算各施工阶段的预抛高值及立模高程,混凝土浇筑前和浇筑后、预应力张拉前和张拉后的预测高程。

根据施工图中给定的施工阶段挠度值所得到的悬臂施工阶段各节段的理论预拱度如图1所示。

3 立模高程值的确定

3.1 立模高程的理论计算确定[1]

理论立模高程计算公式:

其中,Hli为i梁段理论立模高程;Hsi为i梁段设计梁底高程;∑f1i为已浇各梁段自重在i梁段产生的挠度总和;∑f2i为各节段张拉应力在i梁段产生的挠度总和(负值体现);f3i为混凝土收缩、徐变在i梁段产生的挠度;f4i为施工临时荷载在i梁段引起的挠度;f5i为使用荷载在i梁段引起的挠度;fgl为i梁段施工挂篮的弹性变形值。

3.2 高程计算式中各项取值的确定

1)设计高程Hsi是根据主桥竖曲线和纵断面每节段梁端点梁底设计高程。

2)∑f1i+∑f2i+f3i+f4i+f5i是由测控小组成员结合施工提供的混凝土龄期、强度、弹性模量、施工荷载等诸多因素,通过结构分析确定,该综合值统称为预拱度抛高值。

3)fgl是根据两片菱形主桁架对拉加载试验测试结果所得各悬浇梁段自重下的挂篮变形值。

现场加载方法:将已经拼装好的两片菱形主桁架对称平放在平台上,前支座受力点处对顶,后支座受力点处用4根Υ32mm精轧螺纹钢筋对拉(符合实际应用时的受力情况),前端受力点(即前吊点)用YC 60A型千斤顶通过1根Υ32mm精轧螺纹钢筋对拉两片主桁架,如图2所示。张拉力按照每100kN为一级逐级加载,每加载一级量取变形距离读数,最后一级加载到600kN。张拉和卸载每一级都量取变形读数,反复2次,对采集的变形数据结果的挂篮荷载———挠度值得到回归方程,再按回归方程计算即可得出各悬浇梁段自重下的挂篮变形值。

4 高程和平面测控的布点[1]

4.1 高程布点

在0号块梁面的正中心位置设置高程基准点,采用沉降观测标垂直落到顶板底与顶板的上、下层钢筋点焊牢固。基准点钢筋露出箱梁混凝土面10mm左右,测点磨平并用红油漆标记。采用精密水准仪将绝对高程联测至0号块布设的高程基准点,并每月联测一次。1号～7号每个悬浇梁段顶面设置2个测点DW 1,DN 1(见图3)。顶点测点设置在距离每个悬浇梁段前端10cm处(纵向),沿横向设置在梁面中间位置和翼缘板中间位置,采用Υ10mm光圆短钢筋垂直落到翼缘板底与翼缘板的上、下层钢筋点焊牢固。测点钢筋露出箱梁混凝土面10mm左右,测点磨平并用红油漆标记。根据在每个悬浇梁段翼缘板上布置的2个对称高程观测点,不仅可以测量箱梁的挠度,同时可以观测箱梁是否发生扭转变形。各悬浇梁段的立模高程控制点布置:每个梁段前端的底模上设2个高程控制点(DB 1,DB 2),具体位置见图3。

4.2 平面布点

主梁的中轴线和梁体平面坐标的测量控制在0号块混凝土浇筑前,依据已有的桥梁中心控制点引测至0号块中心梁面上,该点亦是0号块施工时在梁面上设置的高程测控基准点,即该点兼作平面控制导线点,该点顶部十字交点为坐标点。2个0号块上的平面控制导线点与已有的桥梁中轴线控制点组成平面控制网,每月联测一次。

5 线形控制的实施

5.1 实施办法

桥梁施工线形控制是一个预告→施工→量测→识别→修正→预告的循环过程,本工程由成立的测控小组来完成此循环的过程控制,主要负责原始数据的采集、整理、汇总、分析和预控处理,其工作程序为:按设计文件进行主梁的施工结构计算与分析→提出理论立模高程→挂篮变形及施工过程中主梁高程的实测和其他数据采集→控制分析和误差分析→调整计算→确定当前节段梁的立模高程。

5.2 测控工况

1)以悬臂施工的挂篮前移阶段、浇筑混凝土阶段和张拉预应力阶段这三个阶段作为挠度观测的周期,对每一节段梁实施4个工况观测:混凝土浇筑前;混凝土浇筑后(亦在纵向预应力钢束张拉前);纵向预应力钢束张拉后;挂篮前移定位后。

2)主梁平面位置和中轴线控制的主要工况:挂篮调整就位后;每节梁段立模时及立模完成后;混凝土浇筑后进行平面位置或中轴线复核,以便及时调整误差。

3)为防止已浇梁体变形发生突变,3号段以后的块件施工除必要的工况观测外,还需每天进行全梁已完各块体的观测。

4)悬浇节段完成后,对边跨合龙段混凝土浇筑前、后,边跨合龙钢束张拉后,边跨支承体系及临时固结解除后,中跨合龙段混凝土前、后,中跨合龙钢束张拉后,吊架挂篮全部拆除后这8个工况实施观测。

5.3 线形控制标准

预应力混凝土连续梁桥悬臂施工阶段过程控制偏差值:立模标高[0mm,+5mm];轴线偏差不大于5mm。

悬臂端合龙口允许偏差:相对高差±20mm;轴线偏差10mm[3]。

5.4实施效果

本连续梁桥的2个T构悬臂施工结束后,3个合龙段高程误差都在8mm以内,中线误差在5mm以内,成桥线形美观流畅。

6 结语

连续梁桥的悬臂施工中,挠度的计算和控制(即线形控制)、稳定性和可靠性控制(即应力控制)是极为重要的两个环节,对施工状态进行实时识别(监测)、调整(纠偏)、预测,这关系到成桥合龙精度和施工线形与设计线形的吻合程度、桥梁的施工安全和最终使用寿命,做好施工过程中的监测监控工作是十分重要和必要的。

摘要：结合沪杭高铁步云特大桥预应力混凝土连续梁悬臂施工实例,介绍了预应力混凝土连续梁桥主梁悬臂浇筑施工阶段线形控制原理、实际立模高程值的计算、测点的布设和监控方法,以指导类似工程施工。

关键词：悬臂梁,线形控制,高程值

参考文献

[1]安维辉.预应力混凝土连续刚构桥悬臂施工线形控制[J].山西建筑,2007,33(14):314-315.

[2]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M].北京:人民交通出版社,2000.

连续梁线形控制 篇6

随着桥梁施工技术的发展,预制节段拼装施工以其施工速度快、自动化程度高,改善劳动条件,提高劳动效率及环境适应性好等优点逐渐成为一种新的施工工艺。节段预制拼装技术一般采用砼预制箱梁,一孔由若干箱梁节段组成,节段接头涂有环氧树脂,短时间内可以凝固,起防水及保证接缝连接密实性的作用且无须养护,整孔梁段施工完成后可立即施加预应力。主梁吊装施工中,箱梁的拼装线形控制是成桥线形良好与否的关键。本文以正在建设中的广州地铁六号线区间高架为工程背景来说明主梁吊装施工几何线性控制的方法,总结了现代预制拼装的施工几何线形控制方法,对类似工程具有一定的指导意义[1,2]。

1 工程概况

广州市轨道交通六号线浔峰岗~河沙西入洞口区间西起于金沙洲浔峰岗附近该区间主要采用高架结构形式。以34+35+35+34 m[3,4]一联刚构为控制联。桥型立面图及截面尺寸如图1、图2。

施工阶段内容描述和重点说明:

(1)首先完成基础以及边墩、主墩的施工。架桥机就位,吊装节段梁;节段梁张拉简支钢束,下落梁至临时支承张拉梁段内简支钢束,放松并解除中间吊杆,箱梁处于简支吊梁状态,落梁至临时支承上。

(2)架桥机前移过孔梁段下放后,架桥机前移过孔至另一跨位置。

(3)浇注节段梁与中墩顶现浇梁间竖向接缝,张拉体内连接钢束,拆除中墩临时支撑。

(4)浇注边墩顶节段实心隔板内砼,拆除边墩临时支撑,张拉边墩钢束。

(5)全桥施工完毕后30 d铺装二期恒载。

2 有限元软件计算施工阶段拼装线形

为了分析钢束张拉变形值,采用桥梁专用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥空间模型,对恒载(包括一期恒载、预应力荷载)进行计算。MIDAS/CIVIL建立有限元模型,通过梁单元进行模拟。全桥135节点,129个梁单元。

该联全桥成桥绝对高程均是21 m,无横向坡度,所以拼装线形应当成反拱状态。通过桥梁专用软件MIDAS/CIVIL计算张拉后跨中最大上拱位移为13 mm,故拼装时跨中阶段梁标高要下挠13 mm。如中跨35 m共计12片节段箱梁2.5×2 m+2.6×10 m,节段梁拼装后张拉理论上挠值Δh如表1。

3 主梁拼装几何线形控制方法

架桥机架设完毕后,吊装全部主梁12片,拼装前让架桥机在全部主梁结构自重下完成变形,测点布置如图6。

拼装前先把参考梁段调整到水平状态,即L侧和R侧的标高一样,读第一块节段梁参考点标高H。每拼一片梁时都要在拼装那片梁端部测点测其相对参考点的标高值,L侧测点与R侧测点保持相应的标高。每测完一次标高都要进行比较,若与理论值相差则微调标高,直至标高调到理论值,然后张拉临时固结的钢筋,拼装下一块,直至完成整孔梁[5—7]。每块节段梁拼装的理论相对标高(每块节段梁拼装时相对于端部第一块节段梁的参考点标高)为H(端部第一块节段梁标高)+Δh(拼装块节段梁张拉后理论挠度值,注:方向向下为正值,向上为负值)。节段梁拼装完成在钢束张拉后成为简之状态时每块节段梁理论桥面标高值为第一块节段梁参考点标高H值,即张拉后桥面处于等水平面状态。因篇幅有限本文仅列出中跨35 m实际拼装线形图与理论值比较图如图8、图9。

有图9可知在钢束张拉后每块节段梁桥面标高几乎处于水平状态,达到了设计要求。通过几何线形的控制,节段梁拼装张拉后的桥面标高值与设计高程之差控制在三毫米之内,完全符合施工及设计的要求。

4 结束语

节段预制拼装技术在我国国内的使用较少,是较为先进的施工工艺,尤其是在城市轨道交通中的使用。几何线形控制的关键是拼装线形的计算及节段梁标高的调试,总结以往施工线形监控的方法,通过对于这种新型桥梁施工工艺线形的控制,来验证了线形控制的可行性,对工程中类似的桥梁施工中几何线形的控制具有现实的指导意义,同时也为类似桥梁的施工提供了宝贵经验。

参考文献

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[2]向中富.桥梁施工控制技术.北京:人民交通出版社,2001

[3]铁路桥涵设计基本规范.TB10002.1—2005,北京:人民交通出版社,2005

[4]铁路桥涵钢筋混凝土和砌体结构设计规范.TB10002.4—2005,北京:人民交通出版社,2005

[5]刘亚东,刘景红,戴书学,等.苏通大桥75m跨连续箱梁节段预制高精度控制技术.中国海湾建设,2005;8(4):50—54

[6]陈礼忠.节段梁短线法预制、悬臂拼装几何控制技术.建设施工.2008;30(7):579—581

连续梁线形控制 篇7

1. 工程背景

本文以天兴洲大桥南岸引桥普左线桥为工程背景，其桥跨布置为61.48+100+61.48 m预应力混凝土连续梁，全长222.96m，主梁采用单箱单室直腹板变截面形式，梁高4.0～7.5m并按圆曲线变化。箱梁底宽度不变，翼缘板随箱宽变化，箱梁顶宽9.5～11.98m，底宽7.2m。全桥共设5道横隔梁。箱梁采用C60耐久混凝土。设计活载为中-活载。

全桥共分75个梁段。6号、7号墩T构悬臂对称浇筑12个节段，分段为5×3m+7×4m+2m+5×3m+7×4m。合龙段长2m。支架现浇段长10.48m，最大悬臂浇筑块重1672.2kN(见图2)。主桥箱梁施工方案如下： (1) 零号块采用墩内支架施工法，边跨现浇段采用满堂支架现浇施工法; (2) 中跨及边跨标准梁段采用移动挂篮法分段现浇施工; (3) 先边跨合龙，后中跨合龙。

2. 施工控制的内容

施工控制的主要内容包括结构施工状态理论状态分析和现场结构实际状态监控两个部分。在实施现场施工控制工作之前，必须按照实际的施工工序对现场结构进行结构状态分析，其主要的方法为正装计算和倒装计算两种。本项目中主要采用正装计算方法;正装计算是按照桥梁结构实际施工来进行结构变形和内力分析，同时正装计算能够较好的考虑结构在施工中发生的非线性问题，例如混凝土收缩徐变等。现场结构实际状态监控包括变形监控和内力监控。施工过程中，通过设置合理的预拱度，使成桥后主梁的标高满足设计要求。内力监控为在施工过程中和成桥后通过对梁体上下边缘应力测量来预报桥梁结构的力学状态。综合以上主要内容，现场控制的主要流程可以确定为如图1所示的过程。

3. 连续梁施工控制分析

(1)结构施工过程分析。

将天兴洲大桥南岸引桥普左线简化为平面结构，采用平面梁单元对结构进行离散。墩梁结合部按主从刚性约束处理临时固接，两个边跨端为活动铰支座。整个上部结构桥梁离散为79个梁单元和80个节点，分为55个施工阶段进行计算。计算程序采用桥梁博士3.03专用程序对结构进行离散，结构由主梁、桥墩(支座)组成，结构计算简图如图2所示。

(2)结构设计参数。

上部结构设计参数的具体数值见表1。

(3)挂篮挠度分析。

对于铁路桥来讲，竖向刚度大，施工过程中结构自身恒载挠度小，所以在悬臂浇筑过程中挂篮的变形的影响不可忽视。挂篮的变形是挂篮在混凝土湿重等荷载的作用下的弹性变形和由其引起的挂篮各个连接杆件非弹性变形引起的几何变形总和。挂篮的弹性变形可以从理论分析得到，挂篮弹性变形值按如下公式计算：

其中，△L为挂篮前下横梁的竖向位移，△Ls为挂篮自身变形，△Ly为后锚系点钢筋伸长引起的前吊点变形，△Ld前吊杆自身变形。

对于杆件间连接的非弹性变形，仅仅从理论上获得有些困难。通常情况下，在悬臂浇筑第一节段混凝土之前，要对挂篮进行预压获得挂篮的荷载-挠度曲线来确定挂篮的弹性变形和非弹性变形。但是这种方法有诸多的局限性(不能获得内模和翼板的变形值)，若需要在浇筑过程中更加准确地获得挂篮的变形性能，需要选取几个实际浇筑的节段来进行现场试验。

现场每个T构采用了相同结构体系(结构杆件和连接方式)的挂篮，实际使用过程中结构的挠度值存在变异性，需对四个挂篮分别进行挠度测试来获得挂篮的弹性变形值。现场对6号T构3号节段(A3, A’3)和7号T构(B2, B’2)实施现场布点测量。测量时，在底模与侧模相连拐点处各布设一个点;顶板上，在内模上布设两个点，在两侧侧模上各布设一个点，布置图见图3，测量结果见表2。

由表2中测量数据得知，A3段、A’3段、B2段和B’2段内模及侧模变形的平均值分别为19mm、22mm、19mm和20mm;A3段、A’3段、B2段和B’2段底模的变形值分别为20mm、17mm、8mm及13.5mm。从四个挂篮的平均情况来看，内模及侧模的平均变形值为20mm，底模的平均变形值为17.75mm。并在实际放样的时候保证正误差(即在调整模板时，尽量让模板稍高于监控要求理论位置)，建议底模弹性变形值为15mm。

与预压试验相比较，现场试验可以消除或者减小以下因素： (1) 预压试验中沙袋堆载全部加载在底模部分。 (2) 加载过程中，由于天气(下雨、温度)等原因导致底模标高测量不准。 (3) 预压时翼板没有按照实际的混凝土节段重量堆载。 (4) 预压时内模系未安装，无法测量内模变形值。现场试验可为挂篮施工放样提供底模、侧模和内模各个位置的放样数据。

(4)立模标高的确定及线形控制。

在主梁的悬臂浇注过程中，梁段立模标高的合理确定是关系到主梁的线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。如果确定立模标高时考虑的因素符合实际，而且实施正确的控制，则最终桥面线形较为良好;如果考虑的因素与实际情况不符合，控制不利，则最终桥面线形会与设计线形有较大的偏差。

立模标高并不等于设计成桥后的标高，需设置一定的施工预拱度，以抵消施工中产生的各种挠度变形。其计算公式如下：

其中，Hi—挂篮立模标高，Ho—该点设计标高，fi—本施工阶段及以后浇筑的各段对该点挠度影响值，flm—本施工阶段纵向预应力束张拉后对该点的影响值，fm—挂篮弹性变形对该施工段的影响值，Fx—由徐变、收缩、温度、结构体系转化、二期恒载、活载等影响产生的挠度计算值。

(5)各节段预拱度设置。

通过有限元分析发现，在施工阶段对结构内力和变形影响较大的设计参数主要是梁自身恒载、预应力钢绞线的有效预应力、材料的弹性模量、施工临时荷载、混凝土的收缩与徐变变形的性能以及混凝土加载龄期，其他的参数影响较小。箱梁在悬臂施工过程中，轴力、弯矩曲线较为平顺，施工阶段截面上下边缘均为压应力，而且都在规范允许的范围之内。分析确定的各梁段预拱度未计入挂篮变形但计入1/2活载变形效应。

各个节段挂篮的变形可以参照现场试验的结果来选取，若节段的重量有所变化则应该将实际设置的挂篮的预拱度作适当的调整，全桥节段预拱度设置见图4及表3。通过合理的预拱度设置和误差调整之后，全桥合龙误差及成桥后高程误差符合工程实践要求。

4. 结论

(1) 本文以天兴洲南岸引桥普客左线为工程背景，综合考虑了各种因素对预拱度的影响，合理设置预拱度，建立符合工程实际的桥梁理论计算模型，在准确的结构分析和计算基础上，结合现场施工监测手段进行施工控制，施工过程中实测成桥高程总体上与理论计算高程结果一致，且实测值与理论值误差在容许范围之内，误差较小，本桥施工控制效果理想。

(2) 大跨度铁路预应力连续梁桥桥刚度大，预应力度高，预拱度值一般比较小，在工程实践中应当注意负预拱度出现，铁路大跨度预应力连续梁中后期徐变对结构挠度影响极大，应当引起注意。铁路桥梁活载大，设置预拱度时应予以充分考虑，建议按照1/2活载效应计入。

(3) 立模标高的确定是施工控制的核心内容。铁路大跨度预应力连续梁在悬臂施工阶段挠度变化小，通常情况下前若干各节段施工挠度与挂篮挠度变化相当，因此，在此类桥梁施工控制中挂篮挠度控制的准确性尤为突出。本项目中通过现场试验来确定挂篮各个关键点施工预拱度方法能够较好的解决这一矛盾，可以作为同类桥梁施工控制参考。

参考文献

[1]向中富.桥梁施工控制技术[M].北京:人民交通出版社, 2001.

[2]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制[M].北京:人民交通出版社.

[3]潘夏斌, 朱一国.大跨度客运专线桥梁的施工控制研究[J].山西建筑, 2008 (7) , 299-300.