懸臂施工連續(xù)梁橋施工線形控制
2010-06-29
1.工程概況
沙朗特大橋位于濱海地區(qū)，氣候溫和，雨量充沛。41—44號(hào)墩75 m+125 m+75m 聯(lián)懸臂現(xiàn)澆連續(xù)箱梁全長(zhǎng)274．9m，為直腹板變高雙線單箱單室截面，全聯(lián)共分71個(gè)梁段，最大懸臂澆筑塊重1860．3kN。本聯(lián)懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁跨越既有高速公路和國(guó)道，在施工過(guò)程中的質(zhì)量及運(yùn)行控制為工程的重難點(diǎn)之一。
2.墩臺(tái)和梁部支承的穩(wěn)定性設(shè)置及施工
在梁體施工過(guò)程中，橋墩必須保證梁部以克服傾覆穩(wěn)定，使梁段無(wú)論在對(duì)稱平衡狀態(tài)還是在偶遇不對(duì)稱懸臂或荷載時(shí)均能正常施工并保證其處于穩(wěn)定和可靠狀態(tài)。為達(dá)到目的，宜在檢算墩身穩(wěn)定性和剛度的前提下，先采用在中墩梁與墩之間設(shè)置四個(gè)具有足夠抗壓、抗拉的臨時(shí)鋼構(gòu)支座，具體落梁采用硫磺砂漿含電阻絲形式進(jìn)行。在0#段施工完畢后，保留8根（一側(cè)4根）作為墩旁臨時(shí)支撐，以保證梁體施工的安全性和穩(wěn)妥性。
3.懸臂施工的線形控制與預(yù)拱度設(shè)置
在懸臂施工過(guò)程中，最困難的任務(wù)之一便是施工撓度的計(jì)算與控制。科學(xué)合理確定懸臂每一待澆梁段或懸拼段的預(yù)拱度至關(guān)重要，只有預(yù)拱度設(shè)置合理，才能保證一個(gè)跨徑內(nèi)將兩合攏的兩個(gè)懸臂端可能在同一水平線上，也才能保證在結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)一定時(shí)間后達(dá)到設(shè)計(jì)所期望的標(biāo)高線形。
在施工過(guò)程中，對(duì)梁體撓度的影響因素很多，如施工階段的一期衡載，即梁自身靜載和預(yù)加應(yīng)力；施工臨時(shí)荷載、人群荷載、自然溫度、濕度變化、風(fēng)荷載、橋位變形，基礎(chǔ)沉降、施工誤差等，要精確計(jì)算比較困難，但必須按既定施工程序?qū)隙劝磸椥院托熳儞隙葍刹糠诌M(jìn)行計(jì)算和控制。另外，線形控制技術(shù)復(fù)雜、難度大、影響因素多，需要考慮到諸如掛籃彈塑性變形、掛籃及梁體自重、施加預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮與徐變、溫度應(yīng)力等方面因素，能否準(zhǔn)確預(yù)計(jì)并及時(shí)調(diào)整關(guān)系到施工的成敗。
3.1 預(yù)拱度設(shè)置及線形總體控制措施
箱梁預(yù)拱度的計(jì)算公式：施工標(biāo)高=設(shè)計(jì)標(biāo)高+預(yù)拱度+掛籃撓度+施工調(diào)整值。施工過(guò)程中，需要進(jìn)行觀測(cè)的內(nèi)容，主要有箱梁撓度；水泥混凝土澆注過(guò)程的觀測(cè)；縱向張拉前后觀測(cè)，觀測(cè)點(diǎn)布在梁端橋中心線處，主要觀測(cè)梁段張拉引起的上撓度值；移掛籃前后觀測(cè)，觀測(cè)點(diǎn)布在梁端橋中心線處，主要觀測(cè)移掛籃后箱梁的下?lián)隙戎怠?br />
進(jìn)行觀察的測(cè)站布設(shè)于0#塊中心上，后視點(diǎn)一般布設(shè)于另一幅橋的0#塊上。建立箱梁施工標(biāo)高控制小組，對(duì)箱梁實(shí)測(cè)撓度與計(jì)算撓度進(jìn)行分析對(duì)比。按數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算撓度進(jìn)行必須的修正、調(diào)整箱梁施工標(biāo)高。
對(duì)掛籃進(jìn)行等效預(yù)加載，消除其非彈性變形。測(cè)定其彈性變形，為混凝土灌筑前的立模高程提供依據(jù)。
同一T構(gòu)兩端均衡作業(yè)，移動(dòng)掛籃的距離差控制在40 cm以內(nèi)，移動(dòng)速度不超過(guò)10cm／min，移動(dòng)時(shí)掛籃后部必須設(shè)保險(xiǎn)設(shè)施。
在預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁懸灌施工前，根據(jù)施工方案、工藝和工期的要求，模擬施工過(guò)程，收集整理有關(guān)數(shù)據(jù)，輸入微機(jī)。運(yùn)行線形控制軟件，計(jì)算梁體受自重、施工荷載、預(yù)應(yīng)力張拉及預(yù)應(yīng)力損失、混凝土收縮及徐變、體系轉(zhuǎn)換等因素影響而產(chǎn)生的內(nèi)力和變形，定出各梁段的施工立模高程；施工過(guò)程中，再根據(jù)實(shí)際施工荷載、懸灌循環(huán)周期以及對(duì)已灌筑梁體高程的精密測(cè)量，重新計(jì)算和修正下一梁段的施工立模高程，使懸灌段合龍時(shí)的精度、體系轉(zhuǎn)換完成后梁體線形達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。
3.2 施工線形高程控制措施
為了保證箱梁理論軸線高程的施工精度，及時(shí)準(zhǔn)確地控制和調(diào)整施工中發(fā)生的偏差，高程以Ⅱ等水準(zhǔn)高程控制測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)為控制網(wǎng)、箱梁懸澆以Ⅲ等水準(zhǔn)高程精度控制聯(lián)測(cè)。
標(biāo)高觀測(cè)的固定水準(zhǔn)點(diǎn)須設(shè)置在永久不動(dòng)的位置上，整個(gè)施工過(guò)程中的所有標(biāo)高測(cè)量的基準(zhǔn)均由此引出。測(cè)量基點(diǎn)應(yīng)用鋼筋頭設(shè)置在各主梁0#塊上的中心位置，編號(hào)為0號(hào)，而后各節(jié)段的標(biāo)高測(cè)量均由此引出，對(duì)該測(cè)量基點(diǎn)每懸臂澆筑1個(gè)節(jié)段應(yīng)當(dāng)校驗(yàn)一次，同時(shí)在關(guān)鍵施工階段和主梁邊中跨合龍段施工前，也必須對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)。
連續(xù)剛構(gòu)橋的節(jié)段施工過(guò)程，主要有掛藍(lán)行走、綁扎鋼筋、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉4道工序。其中掛藍(lán)行走與綁扎鋼筋引起主梁產(chǎn)生的撓度十分微小，混凝土澆筑與預(yù)應(yīng)力張拉則是引起撓度變化的主要工序，應(yīng)分別在其工序前后進(jìn)行標(biāo)高觀測(cè)。故對(duì)正在施工的節(jié)段觀測(cè)次序?yàn)椋夯炷翝仓昂蟆㈩A(yù)應(yīng)力張拉前后，共4個(gè)測(cè)次。觀測(cè)節(jié)段為包括本施工節(jié)段在內(nèi)的相鄰前3個(gè)節(jié)段控制截面的標(biāo)高，每施工完3個(gè)節(jié)段，應(yīng)觀測(cè)1次該主梁各控制截面的標(biāo)高。標(biāo)高觀測(cè)主要由施工單位完成，觀測(cè)數(shù)據(jù)需經(jīng)監(jiān)理認(rèn)可，當(dāng)施工控制單位對(duì)觀測(cè)結(jié)果產(chǎn)生異議時(shí)，應(yīng)由監(jiān)理及施工控制單位會(huì)同施工單位進(jìn)行復(fù)核。
3.3 施工平曲線控制措施
梁段的中心線位置受到各種因素的影響而發(fā)生變化，在操作中主要采取以下幾種措施：
(1)布設(shè)大橋Ⅱ等精度三角網(wǎng)。
(2)建立正確的計(jì)算模型，計(jì)算出每個(gè)梁段中心線的起點(diǎn)、終點(diǎn)平面坐標(biāo)值。根據(jù)模擬線形計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整，使各參數(shù)盡量接近實(shí)際，并嚴(yán)格監(jiān)控，以保證全橋T構(gòu)彎梁的線形理想。
(3)平面線形控制，關(guān)鍵在于控制掛籃及模板的平面位置由于溫度和施工荷載的不確定性而導(dǎo)致絕對(duì)平面位置的不穩(wěn)定。T構(gòu)彎梁分段澆注的平面線形用絕對(duì)平面位置和相對(duì)平面位置進(jìn)行控制，采取施工測(cè)量(相對(duì)平面位置)與控制測(cè)量(絕對(duì)平面位置)相結(jié)合的方法，控制平面曲線位置。
(4)對(duì)已施工完成的各梁段中心線也要按規(guī)定每天測(cè)量一次，及時(shí)掌握線型的總體變化，通過(guò)計(jì)算機(jī)分析指導(dǎo)下步梁段的曲線測(cè)量工作。在掛籃的行進(jìn)、安裝過(guò)程中的平面線形控制，就是控制每節(jié)段前后的平面偏移量，每節(jié)段澆筑完畢，張拉完預(yù)應(yīng)力束后，平面線形以控制該段絕對(duì)平面位置為主。
4.懸臂施工過(guò)程中的糾偏措施
盡管在橋梁設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中已計(jì)算了撓度和設(shè)置了預(yù)拱度，也進(jìn)行了施工精密測(cè)量和撓度監(jiān)控，但是因施工過(guò)程中不定因素太多，加之每一平衡懸臂施工時(shí)間長(zhǎng)短不同，難免會(huì)有撓度誤差和不符合設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高及縱軸向梁體線形不平順出現(xiàn)。為了保證合攏段混凝土澆筑過(guò)程中，在混凝土強(qiáng)度不高的情況下，使合攏段的兩側(cè)標(biāo)高之差不變，并使線形平順，則必須采取如下的糾偏措施。首先是可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的條件，在合攏段兩懸臂端增加平衡配重，可用水箱或砂箱，通過(guò)注水放水或加砂放砂來(lái)平衡兩懸臂的荷載變化，平衡設(shè)計(jì)應(yīng)遵循平衡原則進(jìn)行，以達(dá)到標(biāo)高線形的控制。
其次，使用臨時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束，糾正梁端豎向或水平向的懸臂撓度差，若糾正水平懸臂撓度差，可用橫向預(yù)應(yīng)力鋼束斜向交叉放置在箱梁合攏段兩邊的頂板上。
以上糾偏措施在純豎向或水平撓度差時(shí)，都是有效的，通過(guò)糾偏可達(dá)到設(shè)計(jì)要求的梁體線形，但懸臂端梁體有扭轉(zhuǎn)變形發(fā)生時(shí)，糾偏則很困難，因此 在施工中必須控制好箱梁的橫向變形，防止發(fā)生扭轉(zhuǎn)撓度或變形。
5.結(jié)論
連續(xù)梁懸臂澆筑施工質(zhì)量控制中的一些關(guān)鍵性問(wèn)題的處理、控制方法，做了歸納分析。決定連續(xù)梁懸臂澆筑施工質(zhì)量的因素有很多，必須對(duì)其全面掌握，才能為其施工質(zhì)量的控制作出具有針對(duì)性的指導(dǎo)。
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