葉 輝

0 引言

近年來隨著高等級公路的修建,由于城市立交橋建設(shè)的需要,彎梁橋結(jié)構(gòu)在我國已被廣泛采用。在進行公路的平、縱、橫三方面綜合設(shè)計時,應(yīng)做到平面順暢、縱坡均衡和橫斷面合理。在平面線形設(shè)計時,應(yīng)考慮車輛行駛時的安全舒適,駕駛?cè)藛T良好的視覺效果和平穩(wěn)的心理反應(yīng),并避免采用長直線等設(shè)計原則?，F(xiàn)代公路對平面線形的設(shè)計要求較高,不但要考慮行車的安全和舒適,還必須注意與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),以提高整體的美觀。當(dāng)彎道半徑較小或者橋梁跨徑較大時,為了保證橋梁與道路線形的一致,常做成彎橋形式[1]。

MAFRQQ立交橋改建項目位于阿聯(lián)酋首都阿布扎比,是阿布扎比至艾因和迪拜的交通樞紐,該改造項目由R5和R6兩座高架橋及 R10橋主橋組成。R6由15個橋墩和兩個橋臺組成共16跨,最大跨度84 m,最高的橋墩可達19.3 m,橋?qū)?17.7 m,全長846.6 m,為單線兩車道。主橋由第一聯(lián)6孔40 m+50 m+60 m+75 m+64 m+40 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,第二聯(lián) 4孔40 m+2×51.8 m+40 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁及第三聯(lián)6孔37 m+73 m+84 m+59 m+2×40 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁組成。本文以R6橋第三聯(lián)為背景,分析大跨度連續(xù)彎梁橋的施工控制方法以及影響連續(xù)梁橋施工控制的重要因素——溫度。

1 理論計算

采用R6橋的設(shè)計資料和設(shè)計參數(shù)的規(guī)范值,進行正裝計算。對成橋和主要施工階段的變形、應(yīng)力、設(shè)計線形等進行計算,并與設(shè)計單位的結(jié)果進行校核。主要控制數(shù)據(jù)為各施工梁段的狀態(tài)變量值包括澆筑混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力索各工況對應(yīng)的梁段撓度、控制截面應(yīng)力、應(yīng)變。

根據(jù)對實際施工情況的觀測,反饋調(diào)整橋梁設(shè)計參數(shù)。對撓度、應(yīng)力、應(yīng)變的實測值和理論值間存在的差別,通過參數(shù)識別法擬合出新的設(shè)計參數(shù),使理論值與實測值的差值達到最小,如主梁密度、彈性模量、梁的剛度、混凝土的收縮徐變系數(shù)等[3]。依次調(diào)整計算下一梁段的控制數(shù)據(jù)。

2 施工監(jiān)控

2.1 施工控制原則

施工控制的目的是對成橋目標(biāo)進行有效控制,修正在施工過程中各種影響成橋目標(biāo)的參數(shù),確保成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形滿足設(shè)計要求。

1)受力要求:反映連續(xù)梁受力的因素是主梁的截面內(nèi)力(或應(yīng)力)。通常起控制作用的是主梁的上下緣正應(yīng)力,在恒載已定的情況下,主梁的應(yīng)力主要與主梁縱向預(yù)應(yīng)力有關(guān);2)線形要求:線形主要指主梁的標(biāo)高。成橋后(通常是長期變形穩(wěn)定后)主梁的標(biāo)高須滿足設(shè)計標(biāo)高的要求;3)調(diào)控手段:對于主梁線形的調(diào)整,調(diào)整立模標(biāo)高是最直接的手段。將參數(shù)誤差引起的主梁標(biāo)高的變化通過調(diào)整立模標(biāo)高予以修正。主梁應(yīng)力控制截面選在各施工梁段的典型截面(一般為受力最大處),R6橋第三聯(lián)選擇了第二、第三及第四跨中跨中截面及1/4截面3個典型截面作為應(yīng)力觀測控制截面。在每一施工梁段前端布置兩個觀測點,對應(yīng)每一施工工況觀測其標(biāo)高,以此實現(xiàn)主梁標(biāo)高的控制。

2.2 施工控制的內(nèi)容

1)主梁撓度觀測。a.測點布置:每梁段懸臂前端梁底板設(shè)立兩個標(biāo)高觀測點,測點用短鋼筋預(yù)埋并用紅漆標(biāo)明。在11號塊箱梁底板處設(shè)臨時水準(zhǔn)點。b.測試方法:對每一工況,用精密水準(zhǔn)儀測定測點標(biāo)高;立模時,測定底模板最前端高程,并在必要時做出調(diào)整(滿足立模標(biāo)高允許誤差范圍)。c.控制截面的混凝土應(yīng)變觀測:橋梁施工中的主梁應(yīng)力觀測是一項長期、繁瑣的現(xiàn)場監(jiān)測工作。根據(jù)以往的經(jīng)驗,我們選用振弦式應(yīng)變計,觀測值較為穩(wěn)定,并且耐久性較好,適合應(yīng)力場的長期觀測。在典型截面、墩頂截面、邊跨跨中截面、中跨跨中截面、中跨1/4截面處埋設(shè)了應(yīng)變計。對每一施工梁段的第一工況:澆筑混凝土、預(yù)應(yīng)力張拉都進行了全套應(yīng)變計觀測。把觀測值與理論值比較,反饋調(diào)整混凝土的收縮徐變系數(shù);掌握主梁的應(yīng)力情況,確保施工期主梁的安全。

2)溫度場觀測。混凝土溫度測試選用NTC型直徑4 mm的熱敏電阻,使用精度達四位半的DT數(shù)顯萬用表讀數(shù)。在主梁的兩個典型截面內(nèi)(跨中和中跨1/4截面)預(yù)埋溫度元件,以測量其內(nèi)部溫度場分布情況。在2009年7月18日進行了連續(xù)24 h梁體溫度場觀測,此次觀測收到了較好的效果。比較清晰地了解了梁體溫度場的分布情況,對施工控制中如何對溫度影響做出修正有了更深刻的認(rèn)識;在本次溫度場觀測基礎(chǔ)上,預(yù)測結(jié)果與實際情況吻合較好,給大橋施工提供了依據(jù)。溫度計布置見圖1。

3 溫度對梁撓度的影響

本文只選取R6橋的最大跨作為研究對象,測點布置如圖2所示。選擇上、下午溫度比較穩(wěn)定時測量撓度。記錄上午溫度30℃以及下午溫度42℃時的撓度值,與撓度計算值對比。

該橋的溫度觀測分析結(jié)果如下:1)溫度升高,箱梁撓度增大。上、下?lián)系姆入S懸臂長度的增加而增大,且30℃,42℃下的撓度值均比設(shè)計值大。2)箱梁頂?shù)装迕娴臏夭顚隙纫伯a(chǎn)生影響。如氣溫上升時,箱梁頂面較梁底溫度高,箱外溫度較箱內(nèi)高,在箱梁懸臂狀態(tài)下,箱體產(chǎn)生下?lián)犀F(xiàn)象;如氣溫下降,則箱梁上撓。3)在長懸臂施工階段,由于溫度變化產(chǎn)生的懸臂撓度超過40 mm,因而對施工階段撓度觀測結(jié)果產(chǎn)生很大的干擾。4)溫度變化,箱梁撓度不是立即隨著變化。箱梁撓度隨溫度的變化,具有滯后現(xiàn)象。

4 施工控制的成果與結(jié)論

4.1 主梁線形

通過以上控制手段,R6橋第三聯(lián)的線形取得了較好的效果,線形流暢,沒有出現(xiàn)明顯的折角。通過觀測發(fā)現(xiàn),實測值和理論值吻合良好。

4.2 主梁應(yīng)變

通過對施工過程中每一種工況的跟蹤觀測,每個截面應(yīng)變情況良好,均在理論值允許的范圍之內(nèi)。

4.3 溫度場

觀測時間為2009年7月18日,當(dāng)日最高氣溫42℃,睛天。

1)梁內(nèi)最高溫度出現(xiàn)在下午3:30,位于朝陽方向的翼板,溫度為54.5℃;2)全天底板溫度無太大變化,變幅基本穩(wěn)定在2℃以內(nèi),下午4:30底板平均溫度為41℃;3)全天頂板溫度變化顯著,變幅達13.9℃,下午3:30頂板平均溫度為52.5℃;4)下午5:00,腹板及底板溫度達最大值,由于地理位置的原因,導(dǎo)致腹板存在不均勻溫度場,朝陽側(cè)腹板最高溫度為47℃,背陽側(cè)腹板最高溫度為45.7℃,腹板的平均變幅溫度為1.1℃。

通過主梁撓度與溫度場的觀測可以發(fā)現(xiàn),溫度對橋梁變形有很大的影響,故施工控制必須加強溫度監(jiān)測,同時加強季節(jié)溫度的觀測,且觀測時間應(yīng)安排在溫度場較穩(wěn)定的時間段進行,通過應(yīng)力和撓度雙控,以得到合理的線形。

[1] 吳國忠,鐘正強.大跨度連續(xù)橋梁施工控制[J].中外公路,2003(1):73.

[2] 黃宗根.某大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控[J].山西建筑,2009,35(29):289-290.

[3] 李 濤.連續(xù)彎箱梁剛架橋計算分析及施工監(jiān)測研究[D].西安:長安大學(xué),2007.