劉 勝

(貴州路橋集體有限公司)

0 前 言

目前在橋梁工程中大跨度混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋主要采用的是懸臂施工的技術(shù)，施工控制作為整個施工技術(shù)中主要的組成部分，在大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的施工過程中已經(jīng)是一個的關(guān)鍵部分。為了保證在施工過程中橋梁的結(jié)構(gòu)安全和良好的施工質(zhì)量，確保成橋后橋梁結(jié)構(gòu)具有滿足要求的幾何線形和內(nèi)力狀態(tài)，整個橋梁施工過程中必須對橋梁的內(nèi)力和線形進(jìn)行監(jiān)控，建立一套科學(xué)有效的計算方法和監(jiān)控理論系統(tǒng)是實現(xiàn)監(jiān)控的關(guān)鍵。由于大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的施工過程中采用懸臂澆筑技術(shù)，同時由于橋梁的連續(xù)孔的數(shù)量多以及跨徑大，在橋梁施工過程中考慮如何有效地對橋梁進(jìn)行施工控制在確保橋梁項目結(jié)構(gòu)的安全性、大橋的成功進(jìn)行合攏以及在成橋時符合工程設(shè)計要求的受力情況和線形狀態(tài)等方面是必不可少的。

1 橋梁懸臂施工控制

目前連續(xù)剛構(gòu)橋工程中在施工階段進(jìn)行控制主要包含內(nèi)力控制和變形控制兩個方面的內(nèi)容。內(nèi)力控制是指通過對涉及橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)的主要設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)合理的控制并對橋梁中預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，控制橋梁的實際情況與設(shè)計情況下的應(yīng)力偏差在工程允許的范圍內(nèi)，從而確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全。變形控制就是對橋梁箱梁的橫向位移以及豎向撓度進(jìn)行合理的控制，如果存在較大的偏差的情況時，則應(yīng)該對出現(xiàn)的偏差進(jìn)行計算分析同時提出有效的調(diào)整方案。

對于通常進(jìn)行分節(jié)段懸臂澆筑施工的大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋而言，施工控制就是在施工過程中根據(jù)監(jiān)測所得到的結(jié)構(gòu)參數(shù)值進(jìn)行施工階段的分析計算，以此來確保成橋后合攏段兩懸臂端標(biāo)高和橋面線形的相對偏差小于等于設(shè)計規(guī)定值，保證橋梁的結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)滿足工程設(shè)計的要求。

2 線性控制的施工控制方法

對大跨連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂澆筑施工線形控制的方法主要有兩種:前進(jìn)分析法和倒退分析法。

(1)前進(jìn)分析法

在橋梁工程中前進(jìn)分析法指按照大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行懸臂澆筑施工的順序，依次進(jìn)行各施工階段結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力計算。采用前進(jìn)分析法時，邊界約束、結(jié)構(gòu)形式、荷載形式會隨著施工過程的推進(jìn)會發(fā)生不斷的變化。在前期由于橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的徐變現(xiàn)象，其幾何位置也在不斷的發(fā)生變化，所以本次施工階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力分析是以前一階段橋梁結(jié)構(gòu)的狀態(tài)為分析基礎(chǔ)。因此前進(jìn)分析法能夠很好地對大跨連續(xù)剛構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)的的實際澆筑施工過程進(jìn)行模擬。

(2)倒退分析法

對于進(jìn)行分段施工的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，為了使橋梁在施工結(jié)束后的整個結(jié)構(gòu)可以保持設(shè)計線形狀態(tài)，在施工過程中可以通過設(shè)置一定的預(yù)拱度的方法來實現(xiàn)這個目的。確定橋梁的預(yù)拱度需要對橋梁結(jié)構(gòu)施工后的理想狀態(tài)非常清楚，也就是使橋梁成橋狀態(tài)的受力性能和線形狀態(tài)能夠滿足工程設(shè)計的相關(guān)要求。采用倒退分析法就是依據(jù)結(jié)構(gòu)的倒拆來有效的解決這個問題。

3 懸臂澆筑施工線性控制實例分析

某橋梁項目是渝黔高速公路工程中的一座特大預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。該橋梁主橋橋型為三跨連續(xù)剛構(gòu)橋，跨度分別為122 m，210 m 以及122 m，主梁的形式是變高度單箱單室薄壁寬箱梁結(jié)構(gòu)，箱梁底寬11.0 m，頂寬22.5 m，梁體混凝土標(biāo)號為C55，設(shè)置三向預(yù)應(yīng)力，梁高按半立方拋物線變化，邊跨支架和中跨跨中現(xiàn)澆段梁的高度為4.0 m。在橋梁進(jìn)行懸臂澆筑施工線形控制的計算分析過程中，計算分析模型的建立是極其重要的，這種橋梁分析模型應(yīng)該考慮到以下幾個問題:①應(yīng)該考慮到預(yù)應(yīng)力在各個梁截面上不同位置的分布情況;②能夠真實有效的反映出各個橋梁施工梁段的幾何狀態(tài)，減小梁段的幾何形態(tài)出現(xiàn)的誤差，將其對施工線性控制產(chǎn)生的影響降到最低;③模型可以合理的反映橋梁施工時所有可能產(chǎn)生的計算工況。

3.1 計算假定

在建立結(jié)構(gòu)計算分析模型過程中需要對連續(xù)剛構(gòu)橋的梁構(gòu)件采取一定的簡化:①每個施工階段內(nèi)混凝土澆筑都非常均勻，內(nèi)部沒有出現(xiàn)缺陷，考慮混凝土的徐變和收縮的影響;②在橋梁結(jié)構(gòu)的正常工作狀態(tài)下僅考慮出現(xiàn)的小變形和小位移;③通過錨具對箱梁施加預(yù)應(yīng)力，該過程不考慮預(yù)應(yīng)力的損失。

3.2 荷載處理

在進(jìn)行有限元計算過程中，橋梁的自重通過對結(jié)構(gòu)的重度進(jìn)行定義來考慮重力，施工機(jī)具的自重、掛籃的自重和人的荷載簡化為當(dāng)前施工節(jié)段作用在頂面的的集中荷載。將施加的預(yù)應(yīng)力假定為外荷載，在梁截面放置錨具的部位施加外荷載來實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力的加載，其值為張拉預(yù)應(yīng)力的大小減去相應(yīng)的各項預(yù)應(yīng)力損失。

3.3 節(jié)段立模標(biāo)高的確定

在建立完正確的模型和合理的性能指標(biāo)后，則應(yīng)該根據(jù)控制參數(shù)和設(shè)計參數(shù)，考慮連續(xù)剛構(gòu)橋梁的狀態(tài)、施工荷載、二期恒載、施工工況、活載等，輸入到前進(jìn)分析的系統(tǒng)過程中。從前進(jìn)分析過程中能夠獲得結(jié)構(gòu)依據(jù)施工順序進(jìn)行施工時每階段的撓度和內(nèi)力以及最終成橋狀態(tài)的撓度和內(nèi)力。然后假設(shè)成橋時橋梁狀態(tài)為理想狀態(tài)進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)的倒拆分析，得出橋梁施工各階段的立模標(biāo)高以及混凝土澆筑前和澆筑后、鋼筋張拉前和張拉后的設(shè)計標(biāo)高。

3.7 施工線形控制的實現(xiàn)

依據(jù)有限元模型的分析結(jié)果按照最優(yōu)控制理論對箱梁的立模標(biāo)高進(jìn)行了有效控制和合理調(diào)整優(yōu)化，對施工過程中的應(yīng)力變化和變形進(jìn)行了實時監(jiān)測。表1 為1#墩中跨各梁段的施工標(biāo)高控制結(jié)果示意圖，懸臂澆筑施工階段各節(jié)段梁的實測值和計算值的誤差均能夠滿足施工精度的要求。三個合龍段的相對高差都在2.0 cm，在允許值范圍內(nèi)，中跨合攏時理論標(biāo)高和實測標(biāo)高相差1.2 cm。成橋后跨中點的預(yù)拱度為34.6 cm，為橋梁在使用階段可能發(fā)生的變形做好了撓度儲備，該橋梁的最終成橋線形非常好。

表1 施工階段標(biāo)高控制表(單位:m)

續(xù)表1

4 結(jié)束語

依據(jù)大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程施工的特點，建立適合連續(xù)剛構(gòu)體系的物理力學(xué)模型來對整個橋梁的施工過程進(jìn)行撓度和標(biāo)高控制，依據(jù)在施工過程中的監(jiān)測得到的結(jié)構(gòu)指標(biāo)來分析施工階段的橋梁受力情況以及線性狀態(tài)，就能很好的保證大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋的施工質(zhì)量。

［1］曾范軍，姜彥釗. 大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制理論研究［J］.黑龍江科技信息，2010，(12):66.

［2］歐陽堅. 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)仿真分析［J］.南昌大學(xué)，2010:98 －99.

［3］楊高中，楊征宇，周軍生，等. 連續(xù)剛構(gòu)橋在我國的應(yīng)用和發(fā)展［J］.公路，1998，(6):59 －60.