(大連理工現(xiàn)代工程檢測有限公司，遼寧大連 116024)

1 項目概況

某不對稱剛構(gòu)橋，橋梁全長281 m，為53+128+92預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，橋面凈寬9.5 m，其中0號臺為擴大基礎(chǔ)，重力式混凝土橋臺;1號墩為墻式基礎(chǔ)，實心雙矩形橋墩，墩高35 m;2號墩為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，異型橋墩，墩高86.5 m;3號墩為挖孔灌注樁基礎(chǔ)，混凝土輕型橋臺。1號墩“T”形上構(gòu)箱體0號塊高6.2 m，有11對懸澆節(jié)段;2號墩“T”形上構(gòu)箱體0號塊高9.5 m，有20對懸澆節(jié)段，合龍段梁高3.2 m，上構(gòu)連續(xù)箱體為單箱室構(gòu)造。全橋混凝土強度等級分配為樁基C30、墩身C40、連續(xù)箱體C50、橋面 C50。

本橋為典型的墩、梁不對稱剛構(gòu)橋，其結(jié)構(gòu)受力特性與施工方法具有一定的代表性。橋梁布置圖見圖1。

圖1 橋梁布置圖

2 施工控制的目標(biāo)與內(nèi)容

施工監(jiān)控總的來說要實現(xiàn)兩個目標(biāo):1)要保證結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全;2)要實現(xiàn)設(shè)計文件所規(guī)定的成橋狀態(tài)。反映在實際施工控制中，通常分為線形控制與應(yīng)力監(jiān)測兩個方面。

對于不對稱連續(xù)剛構(gòu)橋，施工控制以線形控制為主，確保合龍段兩側(cè)斷面高差滿足規(guī)范要求。

施工過程中，對各節(jié)段的施工進行動態(tài)控制，對某節(jié)段各工況下的實測數(shù)據(jù)進行分析處理，并通過計算模擬與預(yù)測本節(jié)段的變形結(jié)果進行分析比較，確定實際施工狀態(tài)與模擬計算之間的差別，分析對下一節(jié)段的影響。

通過分析數(shù)據(jù)，如果實測線形與目標(biāo)線形不一致是由梁段的幾何尺寸與設(shè)計不一致引起的，則在理論計算中進行本節(jié)段模型幾何尺寸調(diào)整，分析調(diào)整對目標(biāo)線形產(chǎn)生的影響，確定最終的調(diào)整方法;如果實測線形與目標(biāo)線形不一致是由與時間有關(guān)的效應(yīng)引起的，則調(diào)整相關(guān)計算參數(shù)，使計算模型適應(yīng)目前的實測結(jié)果。調(diào)整參數(shù)后，需要進行重新計算，分析之前的目標(biāo)線形對修改計算后的目標(biāo)線形的影響，以便確定是否需要對線形進行再次優(yōu)化，并在調(diào)整后的基礎(chǔ)上對后續(xù)階段的施工進行預(yù)測指導(dǎo)。

在線形控制的同時，需要對結(jié)構(gòu)應(yīng)力進行監(jiān)測。通過在結(jié)構(gòu)控制斷面預(yù)埋應(yīng)力監(jiān)測設(shè)備對結(jié)構(gòu)施工過程中各控制工況進行應(yīng)力數(shù)據(jù)采集。應(yīng)力控制以滿足橋梁規(guī)范中規(guī)定施工階段應(yīng)力限制為最基本控制條件，發(fā)現(xiàn)異常變化則停止施工，查找原因進行調(diào)整，確保結(jié)構(gòu)在施工過程中的受力安全。

3 施工控制過程

3.1 施工控制理論計算

計算采用平面桿系有限元計算模型?；炷潦湛s徐變與預(yù)應(yīng)力損失等均按照JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范選取。施工工序、施工時間、各材料參數(shù)與荷載等均按照施工單位提供的資料進行正裝模擬計算。

根據(jù)以往經(jīng)驗以及結(jié)構(gòu)實際情況，采用如下假定:

1)本橋為全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，計算中未考慮普通鋼筋參與受力;2)墩身底部與承臺按固結(jié)約束考慮。全橋主梁與橋墩均采用梁單元模擬，邊界條件與施工過程一致，所有約束均為剛性約束。

3.2 結(jié)構(gòu)預(yù)拱度的設(shè)置

3.2.1 預(yù)拱度的設(shè)置

結(jié)構(gòu)的預(yù)拱度通常分為施工預(yù)拱度與成橋預(yù)拱度。結(jié)構(gòu)某節(jié)點的施工預(yù)拱度=施工過程中的總變形量+成橋預(yù)拱度;結(jié)構(gòu)某節(jié)點的成橋預(yù)拱度=成橋收縮徐變量+1/2活載頻遇值;成橋收縮徐變量為結(jié)構(gòu)完成之日至設(shè)計設(shè)定的某個時間下為成橋狀態(tài)之間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的收縮徐變。本橋按照結(jié)構(gòu)完成8年后達到成橋狀態(tài)進行成橋收縮徐變計算。

3.2.2 施工過程梁段立模標(biāo)高的確定

在懸臂澆筑過程中，梁段立模標(biāo)高的確定關(guān)系到主梁線形是否平順、成橋標(biāo)高是否符合設(shè)計要求，同時是施工控制的核心。所采取的公式為:

其中，Hlm為立模標(biāo)高;Hsj為設(shè)計標(biāo)高;fyg為施工預(yù)拱度;fgl為掛籃的變形;fwc為誤差調(diào)整值。

其中掛籃變形量根據(jù)掛籃靜載試驗結(jié)果得出;誤差調(diào)整值則通過分析上一節(jié)段的結(jié)構(gòu)變形量與理論變形量之間的差別得到。

3.3 掛籃計算與靜載試驗

3.3.1 掛籃計算

施工控制需要對掛籃進行計算，主要計算內(nèi)容有:各主要構(gòu)件計算、掛籃行走與混凝土澆筑等工況下掛籃抗傾覆計算、掛籃結(jié)構(gòu)整體計算及掛籃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算等。

3.3.2 掛籃靜載試驗

掛籃靜載試驗的目的:

1)消除掛籃的非彈性變形;2)檢驗掛籃承載能力;3)得到各種荷載等級下掛籃各部位的變形量。

掛籃靜載試驗加載重量通常為懸澆節(jié)段最大塊件重量的1.2倍。加載時0號塊兩側(cè)掛籃要同步對稱加載，避免對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不對稱彎矩。

3.4 施工過程線形控制

對于橋梁施工測量，首先建立全橋坐標(biāo)控制網(wǎng)，建立兩個以上不受施工影響的高程控制基準(zhǔn)點，施工中在各0號塊和墩身、承臺等位置布置標(biāo)高觀測基準(zhǔn)點和沉降觀測點，定期進行校核。

在不對稱連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程中，線形控制的主要觀測內(nèi)容有:

1)橋墩沉降、偏轉(zhuǎn)觀測;2)懸澆段端部撓度觀測;3)主梁軸線測量。

懸澆過程中，影響懸澆段端部撓度的因素有很多，包括掛籃本身彈性變形量、結(jié)構(gòu)懸臂變形(撓度變形與轉(zhuǎn)角變形)、橋墩沉降變形、溫度變化對懸臂造成的變形以及由于不對稱荷載造成橋墩偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的懸臂端的撓度變形。

在施工控制中，通過對測量結(jié)果的分析處理得到各影響因素產(chǎn)生的變形量。

在懸澆梁段施工控制中，分別對各節(jié)段空模狀態(tài)、混凝土澆筑后、預(yù)應(yīng)力束張拉后以及掛籃前移到位四個工況進行標(biāo)高測量。標(biāo)高測量分別觀測在梁頂?shù)装逦恢妙A(yù)埋的觀測點的標(biāo)高，得到各工況的撓度變化量。對于懸臂較大、梁剛度較小的階段，各懸臂節(jié)段在測量本節(jié)段斷面標(biāo)高的同時，需要對前幾個節(jié)段的斷面標(biāo)高觀測點進行相應(yīng)工況測量，得到大懸臂狀態(tài)下變形較大位置的撓度變形情況。

3.5 施工過程應(yīng)力監(jiān)測

應(yīng)力監(jiān)測通常選擇在各控制截面位置預(yù)埋應(yīng)力傳感設(shè)備，對各主要工況進行應(yīng)力監(jiān)測，得到實測應(yīng)力值，通過與理論預(yù)測值進行對比，保證結(jié)構(gòu)受力安全。本橋在各0號塊端部截面與橋墩控制斷面預(yù)埋了鋼弦式應(yīng)力傳感器。

對各懸澆節(jié)段、體系轉(zhuǎn)換階段以及頂推等關(guān)鍵施工階段進行應(yīng)力監(jiān)測。例如，對梁段預(yù)應(yīng)力束張拉前后進行應(yīng)力數(shù)據(jù)采集，可以很大程度上避免應(yīng)力結(jié)果受到混凝土收縮徐變與溫度變化的影響。

3.6 合龍段控制

3.6.1 對合龍段工序進行優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)場實際情況以及工期的要求，對設(shè)計合龍工序進行了一定調(diào)整。對合龍段施工工序進行優(yōu)化，首先保證結(jié)構(gòu)安全，其次保證優(yōu)化后能夠達到設(shè)計要求的成橋狀態(tài)。通過優(yōu)化能夠節(jié)約施工成本，加快施工工期。

3.6.2 預(yù)防由于張拉預(yù)應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開裂的措施

近年來，連續(xù)剛構(gòu)張拉底板預(yù)應(yīng)力束時頻繁出現(xiàn)底板開裂現(xiàn)象。施工控制中，采取了多種方法防止裂縫出現(xiàn):

1)施工中強調(diào)對預(yù)應(yīng)力筋的定位要準(zhǔn)確，防崩鋼筋與定位筋的數(shù)量與位置必須嚴(yán)格按照設(shè)計要求進行，尤其是對轉(zhuǎn)角較小的預(yù)應(yīng)力筋要格外注意，保證防崩鋼筋卡在波紋管凹槽內(nèi)，并保證錨固長度以抵抗外崩力;

2)分別在合龍段附近增加了4道橫隔板，以保證結(jié)構(gòu)受力安全。橫隔板對整個結(jié)構(gòu)的受力以及防止底板開裂具有十分重要的作用;

3)對合龍段預(yù)應(yīng)力張拉順序進行優(yōu)化。將整個張拉過程改為進行多批張拉，每批張拉后及時注漿，以增加截面有效面積，并避免連續(xù)張拉相近的預(yù)應(yīng)力束。

3.6.3 頂推控制

連續(xù)剛構(gòu)體系成橋之后，由于收縮徐變將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)下?lián)?。邊跨的下?lián)隙刃∮谥锌?，?dǎo)致橋墩向中跨方向偏移。因此，對于收縮徐變導(dǎo)致結(jié)構(gòu)撓度變形較大的剛構(gòu)橋來說，頂推工作必不可少。墩高不對稱連續(xù)剛構(gòu)，其矮墩受力更為顯著，頂推時以控制矮墩位移為主，保證矮墩在成橋后收縮徐變作用下受力合理，當(dāng)中跨梁段完成混凝土收縮、徐變后，在橋址處氣溫達到設(shè)計平均氣溫時，使得剛構(gòu)梁兩個主墩軸線達到處于鉛垂位置的理想狀態(tài)。

由于中跨合龍時，當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁丶s為25℃，高于設(shè)計合龍溫度15℃。根據(jù)計算，溫度增加頂推力1000 kN，中跨合龍時合龍口施加頂推力合力大小為3500 kN。

本橋選用在合龍段兩側(cè)斷面預(yù)埋作用在截面上的頂推撐桿的方式。頂推采用在合龍段端部斷面預(yù)埋鋼板，焊接頂推桿，千斤頂位于兩頂推桿之間。頂推桿采用兩根12b槽鋼通過綴板連接，在保證其軸心受壓的情況下需要對其穩(wěn)定性進行驗算。

整個頂推過程，采用分級頂推，通過在墩中心線梁頂處設(shè)置全站儀棱鏡觀測墩頂水平位移、測量千斤頂伸長量控制梁端位移以及控制頂推力三方面控制頂推過程，當(dāng)任何一方面達到理論計算量則完成頂推。頂推力施加的同時需要對兩主墩墩頂位移及合龍口相對位移進行監(jiān)測，采取頂推力與位移雙控，頂推力與位移值其中1項達到設(shè)計值后終止頂推作業(yè)，隨即鎖定合龍段。實際施工中施加頂推力達到3500 kN時，實測梁體位移值均未達到相應(yīng)設(shè)計位移值。設(shè)計頂推力3500 kN時的梁體位移值見表1。頂推時間選擇在晚上，以便頂推完成后進行勁性骨架的安裝，監(jiān)測實際頂推過程位移與頂推力情況。

表1 頂推位移量表 cm

產(chǎn)生頂推力達到計算值后，梁體位移未達到設(shè)計值的原因，最主要的是在計算模擬過程中，未考慮普通橋墩對整個結(jié)構(gòu)剛度的影響。

3.6.4 其他注意事項

1)澆筑混凝土?xí)r間選擇在晚上溫度較低的時段，并加強養(yǎng)護;2)合龍段混凝土中適當(dāng)添加膨脹劑，本橋選用HJUEA低堿膨脹劑，用量為水泥用量的4%，在施工中應(yīng)增加混凝土的拌合時間，并延長養(yǎng)護時間;3)合龍段兩側(cè)斷面混凝土鑿毛要徹底，并且應(yīng)在混凝土具有一定強度后再進行鑿毛，否則影響接頭質(zhì)量;4)合龍前應(yīng)對近幾日的天氣情況進行預(yù)報，避免在劇烈降溫天氣澆筑混凝土;5)在合龍前后應(yīng)及時清除橋面荷載，尤其是不對稱荷載，減小由于橋墩偏轉(zhuǎn)對大懸臂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的標(biāo)高影響;6)頂推時，根據(jù)頂推力的大小，千斤頂噸位應(yīng)在最大頂推力的1.2倍左右。

4 結(jié)語

1)對于不對稱連續(xù)剛構(gòu)橋，各“T”懸澆節(jié)段撓度變形量不同，對施工控制工作提出了更高要求。模擬計算參數(shù)的選取需要在整個施工過程中進行不斷修正，以便對結(jié)構(gòu)變形量進行準(zhǔn)確預(yù)測，得到準(zhǔn)確的預(yù)拱度，保證結(jié)構(gòu)合龍兩側(cè)高差滿足規(guī)范要求。2)對施工過程中測量數(shù)據(jù)要進行分析處理，出現(xiàn)不一致情況需要進行分析調(diào)整，確保線形達到目標(biāo)線形。3)在施工控制過程中，對預(yù)應(yīng)力筋的定位以及張拉噸位要嚴(yán)格控制，并根據(jù)設(shè)計情況適當(dāng)增加措施防止混凝土開裂。4)不對稱連續(xù)剛構(gòu)橋各“T”之間由于成橋后收縮徐變產(chǎn)生的撓度變形不同，因此要準(zhǔn)確控制頂推過程，包括頂推值選取、頂推過程中頂推力與結(jié)構(gòu)位移控制。

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