連續(xù)梁橋懸臂施工澆筑中撓度控制探討
2017-08-21
1 概述
線(xiàn)性控制是現(xiàn)代連續(xù)梁橋施工控制的主要任務(wù)之一。隨著建筑技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，施工機(jī)械化程度的提高，加上計(jì)算機(jī)分析橋梁結(jié)構(gòu)的施工控制使用，懸臂施工法已成為現(xiàn)代連續(xù)梁橋施工最主要方法之一。該工法監(jiān)控的主要任務(wù)是應(yīng)力和變形，只有合理確定懸臂施工階段的撓度和應(yīng)力，才能保證結(jié)構(gòu)在一定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到理想的設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)結(jié)合這幾年修建的幾座連續(xù)橋梁經(jīng)驗(yàn)，探討一下連續(xù)梁橋在使用掛籃施工時(shí)，如何計(jì)算連續(xù)梁橋懸臂施工階段的撓度及影響懸臂施工撓度控制的因素，從而為以后類(lèi)似的施工提供一些借鑒。
2 連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工撓度的計(jì)算
為了彌補(bǔ)施工過(guò)程中的變形，底模的控制高程在施工過(guò)程中不等于橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高。計(jì)算公式如下：
H=H設(shè)+f施+f掛籃 （1）
式中：H為澆筑段立模高度；H設(shè)為構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)高；f施為施工i節(jié)段時(shí)混凝土澆筑前i梁段以及后續(xù)澆筑各段的總撓度（可由計(jì)算軟件自動(dòng)生成）；f掛籃為本節(jié)段的掛籃變形值。
標(biāo)高控制點(diǎn)要及時(shí)測(cè)量澆筑后的混凝土，主要用于檢驗(yàn)已澆構(gòu)件狀態(tài)，以便修正結(jié)構(gòu)標(biāo)高參數(shù)計(jì)算值，準(zhǔn)確調(diào)整和優(yōu)化橋梁線(xiàn)形，使成橋后的標(biāo)高更加接近理論設(shè)計(jì)值。
連續(xù)梁采用后張法預(yù)應(yīng)力施工的各節(jié)段必須進(jìn)行控制高程的測(cè)量，主要是掌握預(yù)應(yīng)力施加后的上拱度，目的也是檢驗(yàn)已澆構(gòu)件狀態(tài)，從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中分析與理論計(jì)算值的不同，從而了解預(yù)應(yīng)力施工中是否存在誤差，模擬過(guò)程是否合適，如何計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失，以決定預(yù)應(yīng)力理論值是否修改。懸臂梁法用于連續(xù)梁橋施工時(shí)，必須考慮溫度效應(yīng)、混凝土收縮徐變、施工荷載引起的下?lián)献冃危悦慷慰倱隙葢冶劢Y(jié)構(gòu)高程計(jì)算公式：
H=H設(shè)+fi+fiy+f掛籃+fx+0.5fP （2）
式中：H為待澆筑段主梁前端底模標(biāo)高；H設(shè)為構(gòu)件設(shè)計(jì)標(biāo)高；fi為擬施工節(jié)段以及后續(xù)澆筑各段自身靜載對(duì)該點(diǎn)標(biāo)高的影響值；fiy 為本節(jié)段和后續(xù)節(jié)段縱向預(yù)應(yīng)力束張拉后對(duì)該點(diǎn)標(biāo)高的影響值；f為i節(jié)段的掛籃變形值；fx為徐變、收縮、溫度、體系轉(zhuǎn)換、二期恒載、施工荷載對(duì)該點(diǎn)標(biāo)高的影響值；fP為靜活載作用下產(chǎn)生的下?lián)现怠?
3 連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工撓度控制的影響
3.1 掛籃變形
掛籃是懸臂施工中的主要設(shè)備，掛籃系統(tǒng)的變形對(duì)懸臂梁的撓度控制起著重要作用，在懸臂澆筑過(guò)程中不可忽視。該設(shè)備的變形主要由混凝土自重作用下吊籃的彈性變形和連桿松動(dòng)引起的幾何變形組成。一般來(lái)說(shuō)，彈性變形可以用空間有限元程序計(jì)算掛籃設(shè)備在各梁段施工時(shí)的變形，進(jìn)而通過(guò)繪制變形和梁段重量所對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線(xiàn)來(lái)掌握，而幾何變形由于多因素的影響，增加了預(yù)定難度。然而，變形仍然是可控的。掛籃系統(tǒng)一般的變形可以參照預(yù)壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)應(yīng)基于對(duì)梁的變形數(shù)據(jù)分析的具體施工，這表明預(yù)拋高掛籃梁段，錯(cuò)誤的預(yù)測(cè)值將直接影響偏轉(zhuǎn)的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。此外，通過(guò)預(yù)壓過(guò)程可以充分了解設(shè)備的彈性變形和幾何變形，對(duì)施工過(guò)程中吊籃底模高度的調(diào)整具有重要的參考價(jià)值。同時(shí)，為了減小幾何變形的測(cè)量誤差，施工單位必須對(duì)掛籃進(jìn)行有效緊固。
3.2 彈性模量
混凝土的彈性模量對(duì)結(jié)構(gòu)分析的價(jià)值十分重要，而在施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出的彈性模量要與實(shí)際梁段構(gòu)件的相一致，這基本上是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。通常試驗(yàn)測(cè)出來(lái)的混凝土彈性模量數(shù)值都要偏大些。因此，建議計(jì)算撓度時(shí)混凝土彈性模量應(yīng)盡量采用設(shè)計(jì)規(guī)范值。
3.3 構(gòu)件尺寸
結(jié)構(gòu)物的實(shí)際尺寸和設(shè)計(jì)值可能存在一定的誤差，諸如施工放樣，模板跑模引起的誤差，這種偏差就會(huì)使得與采用理論尺寸計(jì)算出的幾何特征值存在差異。所以要在截面施工完成后檢驗(yàn)截面大小，并根據(jù)實(shí)際混凝土的用量和鋼材的用量來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)實(shí)際重量，以便及時(shí)調(diào)整結(jié)構(gòu)截面的幾何特性和恒載用于計(jì)算。
3.4 定位預(yù)應(yīng)力管道
后張法預(yù)應(yīng)力施工是懸臂法澆筑連續(xù)梁控制的關(guān)鍵，也是影響后期運(yùn)營(yíng)階段箱梁結(jié)構(gòu)下?lián)系闹饕蛩?。根?jù)國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期對(duì)大型橋梁監(jiān)控量測(cè)的結(jié)果，預(yù)應(yīng)力損失是引起結(jié)構(gòu)下?lián)系淖钪苯釉?，而事?shí)證明預(yù)應(yīng)力管道定位誤差會(huì)使預(yù)應(yīng)力損失成幾何倍數(shù)增長(zhǎng)。因此預(yù)應(yīng)力管道應(yīng)盡量采用“井”字型鋼筋支架定位，力求準(zhǔn)確。
3.5 預(yù)應(yīng)力張拉
對(duì)于連續(xù)梁橋，縱向預(yù)應(yīng)力梁體通常采用兩端張拉方式，這樣能最大程度地減小預(yù)應(yīng)力損失，使實(shí)際施加的預(yù)應(yīng)力與理論接近，降低橋梁在后期使用過(guò)程中的下?lián)?。因?yàn)樵趯?shí)際的操作過(guò)程中完全實(shí)現(xiàn)同步張拉是非常困難的。因此，為了保證預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)的張拉效果，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉控制技術(shù)的培訓(xùn)，有條件的單位最好采用全自動(dòng)智能張拉的設(shè)備。
3.6 預(yù)應(yīng)力管道摩擦系數(shù)
預(yù)應(yīng)力管道摩擦系數(shù)影響預(yù)應(yīng)力損失。根據(jù)結(jié)果表明，摩擦系數(shù)對(duì)撓度的影響非常小，摩擦系數(shù)如果增加了一倍，僅會(huì)造成最大的懸臂梁段下?lián)?cm左右。
3.7 混凝土收縮
影響混凝土收縮徐變的因素很多，因此有必要對(duì)混凝土的加載時(shí)間、臨時(shí)荷載和永久荷載進(jìn)行估算。根據(jù)混凝土養(yǎng)護(hù)期內(nèi)控制點(diǎn)標(biāo)高的變化，得到實(shí)際結(jié)果。
4 施工控制中誤差調(diào)整
工程施工過(guò)程中，可以采用影響矩陣法、灰色預(yù)測(cè)法、卡爾曼濾波、小跨徑連續(xù)法、參數(shù)識(shí)別法等方法調(diào)整誤差進(jìn)行施工控制，以便得到較為理想的橋梁線(xiàn)形。其中，參數(shù)辨識(shí)法是最常采用的方法，該法主要通過(guò)分析結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)的偏差，用誤差分析理論來(lái)確定或識(shí)別引起這種偏差的主要設(shè)計(jì)參數(shù)的誤差，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)誤差的調(diào)整來(lái)控制橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)之間的偏差，使結(jié)構(gòu)的成橋狀態(tài)與設(shè)計(jì)盡可能一致。雖然各種施工方法可以用來(lái)計(jì)算每個(gè)施工階段的預(yù)拱高度和撓度，但實(shí)際的橋梁調(diào)整可能依然無(wú)法達(dá)到理想效果。這主要是由于結(jié)構(gòu)參數(shù)、截面尺寸、材料的彈性模量、溫度、徐變等因素引起的各種參數(shù)誤差計(jì)算不能全部掌控，與計(jì)算模型還會(huì)存在一定偏差，這就需要廣大工程人員繼續(xù)努力探索，積累更多的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以便對(duì)施工誤差進(jìn)行更加精確的調(diào)整。
5 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，連續(xù)梁橋懸臂施工撓度的線(xiàn)性控制，主要是嚴(yán)格地按設(shè)計(jì)圖紙組織施工，精確地監(jiān)控量測(cè)和驗(yàn)證，采用先進(jìn)的設(shè)備及時(shí)消除施工中產(chǎn)生的各種誤差，并根據(jù)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整掛籃各控制點(diǎn)參數(shù)，提前設(shè)置預(yù)拱度，最后才能得出令人滿(mǎn)意的結(jié)果，從而保證施工的順利的進(jìn)行，為后續(xù)工作的開(kāi)展提供保障。
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