袁曉春

1 概述

1.1 工程概況

規(guī)劃津霸快速路連續(xù)梁位于京滬高速鐵路天津特大橋DK102+170.9～DK102+332.5(B389號墩～B393號墩)段,一聯(lián)四孔(32+48+48+32)m預應力混凝土雙線連續(xù)箱梁。該段位于直線地段上,設計坡度為-4.843‰,該梁全長161.5 m,梁體總重5 478 t。在DK102+252.42處與規(guī)劃津霸快速路斜交103°59′。箱梁為單箱單室、斜腹板、變高度、變截面結(jié)構(gòu),箱梁頂寬12 m,底寬5 m～5.5 m。中支點梁高4.05 m,線路中心線及底座板范圍梁高4.115 m;跨中 8.4 m直線段,邊跨 12.95 m直線段,截面中心處梁高3.05 m,線路中心線及底座板范圍梁高3.115 m。梁底下緣按二次拋物線變化,邊支座中心至梁端0.75 m。全聯(lián)在端支點、中跨跨中及中支點處共設7個橫隔板,橫隔板設有孔洞,供檢查人員通過。全梁采用懸臂澆筑法施工,邊跨梁長32.8 m,分為8個梁段,中跨梁長48 m,分為13個梁段,B390號,B391號和B392號墩頂各設一節(jié)0號梁段,全梁共45個梁段。

1.2 線型控制基本原理

線型控制的基本原理是:根據(jù)計算提供梁體各截面的最終撓度變化值(即豎向變形)設置施工預拱度,據(jù)此調(diào)整每塊梁段模板安裝時的前緣標高。

2 線型控制的實施方案

本橋為預應力混凝土連續(xù)梁橋,在施工過程中必須對該橋主梁及拱肋的撓度、應力等施工控制參數(shù)做出明確的規(guī)定,并在施工中加以有效的管理和控制,以確保該橋在施工過程中的安全,并保證在成橋后主梁線型符合設計要求。對于分階段懸臂澆筑施工的預應力混凝土連續(xù)梁來說,施工控制就是根據(jù)施工監(jiān)測所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實值進行施工階段計算,確定出每個懸澆階段的立模標高,并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測的成果對誤差進行分析、預測和對下一階段立模標高進行調(diào)整。

監(jiān)控的主要內(nèi)容有:1)使用空間分析軟件Midas6.71,對橋梁結(jié)構(gòu)的各施工階段及成橋狀態(tài)通過正裝計算,得到準確的理論數(shù)據(jù),為倒裝計算提供依據(jù)。2)以正裝計算結(jié)果為基礎,使用Midas6.71軟件對結(jié)構(gòu)進行空間倒裝計算,得到各施工階段的控制數(shù)據(jù)理論值:梁段立模標高。3)箱梁施工撓度觀測與立模標高控制過程為“施工→測量→預測→識別→調(diào)整→預告→施工”的循環(huán)過程。具體流程為:前期結(jié)構(gòu)分析計算→預告主梁標高→施工→現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集→設計參數(shù)誤差識別→設計參數(shù)誤差預測→立模標高分析調(diào)整→預告下一段立模標高。4)預拱度的設置應根據(jù)撓度的數(shù)值確定,影響撓度的數(shù)值有:混凝土自重、掛籃自重、掛籃變形、預應力張拉及預應力的損失、混凝土的收縮、徐變等。5)立模標高的確定和調(diào)整:大跨度連續(xù)梁橋的線型和合龍精度主要取決于施工過程中撓度的控制。當本梁段完成后的前端標高出現(xiàn)偏差時,應在其后的兩個梁段內(nèi)將其消除。處理方法為:先將本梁段的標高偏差反號平分,再將平分值加進兩個梁段立模標高中。

3 連續(xù)梁施工撓度的計算

3.1 計算依據(jù)

1)混凝土彈性模量,前期結(jié)構(gòu)計算按照規(guī)范取值,在施工過程中根據(jù)試驗結(jié)果確定,混凝土的彈性模量的測試應采用現(xiàn)場取樣的方法分別測定混凝土在3 d,7 d,28 d齡期的彈模值;2)預應力鋼絞線彈性模量,按照現(xiàn)場取樣試驗結(jié)果采用;3)恒載按設計圖提供的尺寸,并根據(jù)施工現(xiàn)場采集的混凝土容重等參數(shù)進行必要的修正;4)混凝土收縮、徐變系數(shù),按照規(guī)范采用;5)材料熱脹系數(shù),按規(guī)范取值;6)施工臨時荷載,現(xiàn)場進行統(tǒng)計,盡量減少材料等的堆放;7)測量梁體頂、底板溫差。

3.2 計算步驟

采用軟件Midas6.71進行模型建立和計算。建模過程分:設定建模環(huán)境,定義材料,定義橫斷面、變截面,建立節(jié)點單元,建立邊界條件,建立鋼束坐標、輸入鋼束,計算掛籃荷載、鋼束張拉、加載,建立荷載組、結(jié)構(gòu)組,建立施工階段,計算分析結(jié)果,輸出計算結(jié)果等步驟。

3.3 線型監(jiān)測

1)監(jiān)測要求。a.根據(jù)確定的立模標高控制模板各部分標高;b.鋼筋綁扎前,調(diào)整模板標高,鋼筋綁扎后,對模板標高進行復核;c.在每階段的上部埋設5個鋼筋頭作為監(jiān)測點,見圖1,埋設后的鋼筋頭必須保持穩(wěn)定不下沉,避免澆筑過程中發(fā)生相對撓動。2)測量監(jiān)測點。監(jiān)測點鋼筋頭需要進行磨圓處理,外露長度控制在1 cm以下,以避免對施工的干擾。3)測量步驟要求。a.混凝土澆筑前:測量梁底模標高 H0,梁面鋼筋頭標高 V,算出鋼筋理論外露長度,D0=V-H0-H(截面高);b.鋼束張拉前:測量鋼筋頭標高 V1,梁頂標高H1=V1-D0;c.鋼束張拉后:測量各鋼筋頭標高 V2,梁頂標高H2=V2-D0;d.下一段施工時循環(huán)上述1),2),3)測量步驟(每一測量步驟同時需要對前各階段監(jiān)測點進行測量記錄)。4)數(shù)據(jù)分析。在確定立模標高時,需要將立模標高和澆筑后的標高同時給出。澆筑混凝土后測量計算當前階段的下?lián)现?與理論計算值比較,發(fā)現(xiàn)偏差大于1 cm時需要分析原因,并在下階段立模標高時進行調(diào)整。5)數(shù)據(jù)統(tǒng)計。各階段、各步驟的實測標高匯總在一個表格,計算實測與設計的偏測值,最終得出成橋的線型結(jié)果。各階段理論與實測比較見表1。

表1 各階段理論與實測比較表

3.4 合龍線型控制

1)溫度線型測量:選擇3個階段連續(xù)測量一天不同時段的標高值,觀測已澆筑梁段隨溫度變化的情況,即溫度與線型的變化,從中得出規(guī)律,整理出溫度應力曲線,為合龍高程控制提供設計依據(jù)。2)合龍段的高程測量:以下六種工況:a.臨時支撐約束解除后;b.澆筑混凝土前;c.澆筑混凝土后;d.張拉部分預應力鋼束后;e.勁性骨架解除后;f.張拉完所有預應力鋼束后測量合龍段前后各梁段的標高。

4 結(jié)語

本文結(jié)合規(guī)劃津霸快速路32+48+48+32連續(xù)梁懸臂施工的線型控制,對影響橋梁線型的諸多因素進行分析。得出結(jié)論:對于連續(xù)梁施工的線型控制,掛籃變形的控制是關鍵;混凝土的收縮徐變影響也相當重要。因此,施工監(jiān)控環(huán)節(jié)在大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋的建設中是必須的,是一項技術(shù)系統(tǒng)工程,施工監(jiān)控的項目組織應和項目的施工組織計劃協(xié)同制定,在充分分析設計數(shù)據(jù)的基礎上,科學合理的制定監(jiān)控方案,采集關鍵的必要數(shù)據(jù),采用預測控制的方法有效指導施工。通過對關鍵部位和重要工序的嚴格檢測和控制,準確給定和及時調(diào)整梁端立模標高和中線位置,優(yōu)化施工方案和施工工藝,簡化施工流程,確保合龍精度,使成橋后的結(jié)構(gòu)線型滿足設計要求。

[1] 梁 靈.現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁支架設計及施工[J].山西建筑,2008,34(27):337-338.