道路橋梁連續(xù)剛構(gòu)懸臂作業(yè)控制

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1、工程概述

衡州大道耒水河大橋采用雙向六車道橋面總寬29．5m，分左右兩幅。主梁采用變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，直腹板單箱單室截面．主跨115m，邊跨65m。4、5號(hào)墩處梁高660em，高跨比1／17．4；跨中和3、6號(hào)墩處梁高320cm，高跨比1／35．9；梁底曲線按二次拋物線變化。箱梁頂寬1464cm，箱底寬750cm。箱梁外側(cè)懸臂長357cm．端部厚18em，根部厚65cm。箱梁頂板厚25era，底板厚度由30em變厚至90cm。腹板由中支點(diǎn)至跨中分三段變化，厚度變化為90—70—50era。3、6號(hào)墩墩頂端橫梁厚150cm：4、5號(hào)墩墩頂設(shè)有中橫梁．厚280em。靠6號(hào)墩側(cè)邊跨支點(diǎn)附近底板上及4、5號(hào)墩橫梁處設(shè)置進(jìn)人孔。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁采用C50混凝土，箱梁節(jié)段施工分0號(hào)現(xiàn)澆段、la(b)一14a(b)號(hào)懸澆段、邊跨現(xiàn)澆段及合攏段。其中0號(hào)節(jié)段長12．0m，1~)-3號(hào)節(jié)段長均為3．0m，4~b)-8a(b)號(hào)節(jié)段長均為35m，9a一14a(b)號(hào)節(jié)段長均為4．0m．邊、中合攏段長2．0m，邊跨現(xiàn)澆段長為6．4m。0號(hào)節(jié)段重量為9582．4KN．最重的懸臂澆注節(jié)段為4號(hào)節(jié)段，其重量為1613．9KN。主梁采用縱，橫、豎三向預(yù)應(yīng)力束體系。鋼束張拉順序按照橫梁預(yù)應(yīng)力一縱向一橫向的順序進(jìn)行張拉。

2、施工控制目標(biāo)與方法

施工控制的目的是要對(duì)成橋目標(biāo)進(jìn)行有效控制，修正在施工過程中各種影響成橋目標(biāo)的參數(shù)誤差對(duì)成橋目標(biāo)的影響．確保成橋后結(jié)構(gòu)受力和線形滿足設(shè)計(jì)要求。本橋施工監(jiān)控要達(dá)到的三個(gè)控制目標(biāo)。

(1)標(biāo)高控制：目標(biāo)是使成橋線形符合設(shè)計(jì)要求。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)需要將目標(biāo)進(jìn)行分解，確立每一個(gè)節(jié)段的前端控制標(biāo)高．標(biāo)高控制以梁底面光滑平順為原則來合理分配標(biāo)高誤差。

(2)應(yīng)力控制：目標(biāo)是使成橋后的各個(gè)設(shè)計(jì)控制截面的應(yīng)力狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求。在施工過程中對(duì)每個(gè)施工環(huán)節(jié)的各種作用進(jìn)行監(jiān)測．控制施工過程中的截面最大應(yīng)力滿足規(guī)范與設(shè)計(jì)要求。保證施工過程中結(jié)構(gòu)的安全。

(3)穩(wěn)定控制：目標(biāo)是將實(shí)測應(yīng)力限制在具有一定穩(wěn)定安全系數(shù)的臨界應(yīng)力以內(nèi)。對(duì)于箱梁線形的控制．調(diào)整立模標(biāo)高是最直接的手段。將參數(shù)誤差引起的箱梁標(biāo)高的變化通過立模標(biāo)高的調(diào)整予以修正。箱梁彎矩控制截面可選為各施工梁段的典型截面，箱梁標(biāo)高控制點(diǎn)可選為每施工梁段前端點(diǎn)。

3、施工控制

3．1理論控制數(shù)據(jù)計(jì)算

首先根據(jù)設(shè)計(jì)提供的有關(guān)資料對(duì)橋梁施工過程進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算時(shí)按照施工方案確定的施工加載順序進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，嚴(yán)格計(jì)人結(jié)構(gòu)幾何非線性、材料非線性、混凝土收縮和徐變影響，最后將所得到的成橋恒載受力和位移狀態(tài)(包括箱梁撓度，控制截面內(nèi)力與應(yīng)力)與設(shè)計(jì)進(jìn)行核對(duì)，確認(rèn)相互一致后，提供以下理論控制數(shù)據(jù)：

(1)各施工梁段的箱梁立模標(biāo)高在箱梁的懸臂澆筑過程中，梁段立模標(biāo)高的合理確定．是關(guān)系到箱梁的線形是否平順、是否符合設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題。因此．立模標(biāo)高的確定考慮的因素應(yīng)盡可能與實(shí)際情況相符。

(2)各施工梁段的狀態(tài)變量值掛籃前移后、砼澆筑完成后以及預(yù)應(yīng)力張拉后的懸臂前端箱梁測點(diǎn)位移值；箱梁施工過程控制截面的測點(diǎn)應(yīng)力和應(yīng)變值。

3．2施工監(jiān)測內(nèi)容

施工監(jiān)測主要包括：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)監(jiān)測、幾何狀態(tài)監(jiān)測、溫度監(jiān)測、應(yīng)力監(jiān)測等。

3．2．1結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)參數(shù)測定

混凝土彈性模量的測定：采用現(xiàn)場取樣通過萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)試壓的方法，分別測定混凝土在3d、7d、28d、60d齡期的值，以得到完整的E—t曲線，為箱梁預(yù)拱度的修正提供數(shù)據(jù)。混凝土容重的測定：采用現(xiàn)場取樣，在實(shí)驗(yàn)室用常規(guī)方法進(jìn)行測定。

3．2．2幾何形態(tài)監(jiān)測

(1)測試方法。用精密水準(zhǔn)儀測量箱梁各節(jié)段的標(biāo)高；用全站儀對(duì)梁體進(jìn)行平面位置觀測。

(2)0號(hào)塊件高程測點(diǎn)布置。0號(hào)塊件高程觀測點(diǎn)是為了控制頂板的設(shè)計(jì)標(biāo)高，同時(shí)也作為以后各懸澆節(jié)段高程觀察的基準(zhǔn)點(diǎn)．布置在箱梁中心位置。每個(gè)0號(hào)塊件的頂板各布置1個(gè)高程觀測點(diǎn)。

(3)各懸澆節(jié)段的高程觀測點(diǎn)布置。為測試每個(gè)懸澆梁段撓度及扭轉(zhuǎn)變形情況，在各懸澆段梁頂、底板前端1Ocm處布置5個(gè)觀測點(diǎn)，觀測點(diǎn)為露頂板(約5era)的鋼筋。

(4)測試時(shí)問、流稃。在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)梁段施丁過程中，箱梁標(biāo)高測量流程如下：鋼筋扎好后混凝j澆筑前在觀測點(diǎn)位置埋設(shè)鋼筋，并觀測點(diǎn)鋼筋頭的標(biāo)高一混凝土澆筑后測量觀測點(diǎn)的標(biāo)高—預(yù)應(yīng)力張拉后測量觀測點(diǎn)的標(biāo)高一掛籃前移后觀測點(diǎn)的標(biāo)高在施工完第7號(hào)塊和合攏前對(duì)全部梁段進(jìn)行聯(lián)測，確保合攏的精度：在合攏后、二期恒載前和二期恒載后對(duì)全橋箱梁標(biāo)高各作一次統(tǒng)測。合攏后需將撓度觀測點(diǎn)全部移至防撞欄上。

(5)控制精度和原則。幾何形態(tài)控制總目標(biāo)就是達(dá)到設(shè)計(jì)的幾何狀態(tài)要求，主要是箱梁段撓度變形控制。為了保證控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，每道T序的變形控制誤差允許范圍必須事先確定下來。按有關(guān)規(guī)范并結(jié)合大橋主橋的規(guī)模、跨徑、技術(shù)難度，變形控制精度和原則如下：①立模必須在一天{]相對(duì)穩(wěn)定均勻溫度場(…般為F1前)完成；②立模標(biāo)高允許誤差：O～+5毫米；⑨合攏的相對(duì)高差：±1O毫米；④懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁質(zhì)量控制：按《公路橋涵施_[技術(shù)規(guī)范》(J¨041-2000)對(duì)軸線、斷面尺寸等項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)格控制。

3．2．3溫度監(jiān)測

在箱梁施工期間選擇有代表性的晴天進(jìn)行溫度一撓度觀測試驗(yàn)，以得到撓度與溫度f時(shí)間1之間的變化規(guī)律，修正結(jié)構(gòu)狀態(tài)的溫度效應(yīng)，確保合攏精度，使成橋狀態(tài)最大限度地接近設(shè)計(jì)理想狀態(tài)。

3．2．4應(yīng)力監(jiān)測

(1)測試方法。采用埋人式振弦應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測試，埋人式振弦應(yīng)變計(jì)按預(yù)定的測試位置和測試方向固定在主筋上。

(2)測點(diǎn)布置。①主墩應(yīng)力監(jiān)測：以每個(gè)主墩的離底部3．5m處截面為施工監(jiān)測截面，每個(gè)分離墩截面上各設(shè)置4個(gè)應(yīng)力測點(diǎn)，監(jiān)測墩的整體穩(wěn)定性。②箱梁應(yīng)力監(jiān)測：2號(hào)截面，中跨L／4截面作為控制截面，監(jiān)測箱梁應(yīng)力。

(3)檢測方法。將要埋設(shè)的應(yīng)變計(jì)按預(yù)定的方法固定在主筋上，將測點(diǎn)導(dǎo)線從箱梁底板或墩身模板引出。所有監(jiān)測截面的應(yīng)變計(jì)均選用振弦應(yīng)變計(jì)，以滿足應(yīng)力長期觀測的需要。全橋共埋沒的應(yīng)力i十測點(diǎn)72個(gè)。

3．3控制分析

在各施工過程中．根據(jù)狀態(tài)變量(控制點(diǎn)位移、控制截面應(yīng)力)的實(shí)測值與相應(yīng)理論值的差別對(duì)影響參數(shù)進(jìn)行誤差識(shí)別；根據(jù)已施1=梁段的影響參數(shù)識(shí)別結(jié)果．對(duì)未施工梁段的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行誤差預(yù)測；計(jì)算影響參數(shù)的誤差對(duì)成橋標(biāo)高的影響．求出立模標(biāo)高的調(diào)整值。影響參數(shù)主要包括結(jié)構(gòu)剛度、梁段自重、施工荷載、溫度、混凝土收縮徐變、預(yù)應(yīng)力的有效值等。

3．3．1溫度監(jiān)測分析

為了更好的了解溫度—撓度的變化規(guī)律性、連續(xù)性，對(duì)某大橋主橋47#墩左幅懸臂段進(jìn)行的24小時(shí)連續(xù)溫度——撓度觀測試驗(yàn)，從下午18：(】(】開始實(shí)驗(yàn)．第2天下午16：O0結(jié)束實(shí)驗(yàn)，觀測時(shí)間間隔為2小時(shí)萁觀測數(shù)據(jù)如下圖。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)分析可溫度___撓度之間變化規(guī)律如下：

(1)從溫度數(shù)據(jù)可知，箱內(nèi)溫度(30～33℃)和混凝土內(nèi)溫度(3O-3～34．4℃)較穩(wěn)定，變化幅度小，箱外溫度(28～45℃)變化幅度大，可知溫差的主要是由箱外溫度變化引起。

(2)箱梁的溫差對(duì)撓度產(chǎn)生影響，氣溫上升時(shí)I頂面及箱外溫度較高，在懸臂狀態(tài)下梁體產(chǎn)生下?lián)希粴鉁叵陆禃r(shí)，在懸臂狀態(tài)下梁體產(chǎn)生上撓。本橋撓度的最大值為一lOmm，發(fā)生在下午1600左右，撓度最小值發(fā)生在早晨6t30-8．00左右。

(3)溫度對(duì)梁體懸臂的撓度的影響，具有滯后的現(xiàn)象．就是說不會(huì)隨著溫度的變化而馬上發(fā)生改變，撓度的變化需要一個(gè)時(shí)間過程。本橋撓度最大時(shí)間點(diǎn)并不是在溫度最高的rf1午14：OO，而是出現(xiàn)在下午l6：0O。撓度最小的時(shí)問不是}n現(xiàn)存箱外溫度最低的了凌晨4：00左存，而是在早卜6：00～8：00左右。根據(jù)上述規(guī)律可知隨著在懸臂施T達(dá)到一定長度時(shí)溫差的影響比較明顯，在幾何線形控制分析中應(yīng)充分考慮，修正結(jié)構(gòu)狀態(tài)的溫度效應(yīng)。

3．3．2應(yīng)力控制分析

按照應(yīng)力監(jiān)控流程．及時(shí)觀測了各施丁丁況下的各控制截面的應(yīng)變應(yīng)力值，并對(duì)實(shí)測值和理論值進(jìn)行分析，從施1二中所采集到的應(yīng)力數(shù)據(jù)分析來看．各控制截面的應(yīng)力應(yīng)變都在控制的允許范罔內(nèi)。現(xiàn)以17#墩控制截面為例，各控制截面在各工況下應(yīng)力實(shí)測值與理論值對(duì)比網(wǎng)。

3．4監(jiān)控效果

3．4．1箱梁施工過程

箱粱線形方面，線形標(biāo)高誤差≤±10mm，以成梁段整體線形平順流暢。中跨合攏時(shí)精度左幅控制在5rnm，右幅控制在，確保了高精度合攏。箱梁各梁段成梁狀態(tài)下，墩身應(yīng)力和各箱梁關(guān)鍵截面上下緣實(shí)測應(yīng)變與理論值吻合良好，最大偏差為3％，箱梁結(jié)構(gòu)受力狀況良好，符合沒計(jì)要求，箱梁結(jié)構(gòu)安全可靠。

3．4．2合攏成橋狀態(tài)

主橋箱梁標(biāo)高實(shí)測值與理論值吻合良好，箱梁線形順暢。主橋箱梁關(guān)鍵截面上下緣實(shí)測應(yīng)變值與理論計(jì)算值吻合良好，表明箱梁應(yīng)力處于安全狀態(tài)，箱梁結(jié)構(gòu)受力符合設(shè)計(jì)要求，受力狀況良好+箱梁結(jié)構(gòu)安全可靠。

3．5體會(huì)

在施控制分析中，計(jì)算結(jié)構(gòu)的簡化和各種計(jì)算參數(shù)的取用，必須準(zhǔn)確反映該橋的實(shí)際情況。施1二過程中的誤差控制與識(shí)別。施過程中各種參數(shù)誤差的控制與識(shí)別是控制成敗的關(guān)鍵。施工過程中影響較大的參數(shù)有：掛籃工作狀態(tài)、各種標(biāo)號(hào)混凝土的重量、梁段重量、臨時(shí)倚載、各構(gòu)件的幾何尺寸等等，一方面要嚴(yán)格控制其誤差大小，另一方面要對(duì)不可避免的誤差，特別是系統(tǒng)誤差要進(jìn)行有效識(shí)別，反饋到計(jì)算模型中去，修正理論軌跡。施工控制中溫度影響的考慮。溫度是一種隨機(jī)的變化因素，對(duì)施工過程中結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力影響較大，因此，如何處理好溫度問題是搞好施工控制的關(guān)鍵在控制過程中采取了回避與修正溫度影響相結(jié)合的辦法，即關(guān)鍵工況(如立模)盡量同避溫度影響，其他丁況施T，在無法回避溫度影響時(shí)，則以修正其影響為主，但溫度的影響是無法絕對(duì)回避的。所以，在施工控制過程中，始終密切關(guān)注了溫度的修正問題。