摘要:近年來,為避免在橋梁(特別是大跨度橋梁)施工或運營過程中突然出現(xiàn)重大事故,希望能夠隨時了解和掌握橋梁的承載力和工作(安全)狀況,對橋梁進行了多項內(nèi)容的監(jiān)測,包括撓度、橫向位移、應力、斜拉橋的索力。在這些監(jiān)測數(shù)據(jù)中,安全性監(jiān)測中的一個重要參數(shù)就是——應力,本文通過分析連續(xù)梁橋的懸臂施工,同時探討應力測試技術在連續(xù)梁橋懸臂在橋梁施工中的運用,從而為其他懸臂橋梁的建設提供指導,促進橋梁建設技術的改進。
關鍵詞:連續(xù)梁橋懸臂;橋梁施工;應力測試分析
引言:工程建設的項目除了房屋和道路建設外,最常見的就是橋梁的修建了。而橋梁建設的建設主要建材就是鋼筋混凝土,特別是隨著施工條件的復雜性,以及施工難度的加大,必須施工在橋梁施工建設時采用新的工藝。懸臂施工是一種結合鋼筋混凝土的材料特性,進行設計改進后的施工工藝。上世紀60年代中期,一批連續(xù)梁橋、鋼構橋、斜拉橋等不同結構的橋梁樣式開始出現(xiàn)在人們的視野中。
我國的第一座T型鋼構橋就是用懸臂施工方式建設的大型橋梁。而要完善我國的道路交通系統(tǒng),預應力鋼筋混凝土橋梁建設成為了廣泛的橋梁類型,平衡懸臂施工技術又是對橋梁的施工技術的進一步改進。除了考慮橋梁的具體模型外,橋梁承受的預應力也是建筑施工的重點。當然,要了解懸臂施工技術首先必須了解它們的施工原理。
一、懸臂施工
1.1懸臂施工原理
通俗意義上說,橋梁的懸臂施工就是運用外力進行施工。一般說來,主要是用懸臂拼裝和懸臂澆筑。懸臂拼裝就是通過橋面吊機將預制場和工廠制作的材料運到施工現(xiàn)場,這樣就是對以前的施工的改進,減輕了施工的工程量。懸臂澆筑就是將施工掛籃作為支撐,用剛束和斜拉鋼索促使施工掛籃前進到下一施工階段。用這種施工方法就節(jié)省和解放了人力,運用了力學的簡單原理,有利于推進工程進度。
1.2懸臂施工注意的問題
由于懸臂施工是一種借助外力的施工方法,經(jīng)常運用橋面吊機進行作業(yè),因此,運用懸臂施工必須注意施工人員要熟練操作橋面吊機,了解懸臂施工原理,對懸臂施工的要點要掌握;同時,懸臂也有一定的承載限度,有最大懸臂階段,對于橋面吊機的工作承受量也要信中有數(shù),必要時要采取一定的措施,避免因承載壓力過大,發(fā)生工程傷亡事故。
二、連續(xù)梁橋
2.1連續(xù)梁的理論研究
進行連續(xù)橋梁建設首先要了解連續(xù)梁的理論,連續(xù)梁的理論主要是研究各種載荷下結構的變形和應力。一般來說,在計算連續(xù)梁的壓力和變形可能時通常采用數(shù)值法解析法,通過對梁面的受力分析,對連續(xù)橋梁建設的建筑材料規(guī)格進行設計與選擇。
2.2連續(xù)梁橋的施工
以前曾有“飛橋”之稱的連續(xù)橋梁的建設施工技術,在我國很早就存在,因為橋中無墩柱又被叫做“伸臂橋梁”。由于地質(zhì)條件的差異,這種梁橋的施工可以解決構件在撓曲和扭轉(zhuǎn)載荷作用下截面所產(chǎn)生的變形和應力,突出于截面平面外的翹曲變形和平面內(nèi)的畸變變形及應力。同時也將混凝土的收縮與徐變引起的預應力損失考慮進來,大大方便了施工建設。
2.3應力測試在連續(xù)橋梁中的應用
連續(xù)橋梁的施工是一項對施工單位及施工人員耐力的考驗工程,在現(xiàn)場的施工建設時必須進行施工應力測試。大型橋梁的工程量大,并且懸臂澆筑和懸臂拼裝的每個施工階段,施工橋面吊機和施工掛籃都要承載很重的負荷。為了保證施工現(xiàn)場的安全和施工結構的安全穩(wěn)固,必須要精細計算預應力。同時,每個施工截面的應力監(jiān)測也應該科學合理,是理論研究和現(xiàn)場的計算檢測相一致。
三、應力分析
對連續(xù)橋梁懸臂施工時需要對橋梁的預應力進行分析,也就是所說的應力分析,這種理論分析對于橋梁建設施工決策非常重要。在混凝土結構的橋梁建設中,由于預加力和混凝土壓應力相互作用并取得平衡。所以設計預應力混凝土受彎構件時,需要事先根據(jù)承受外荷載的情況,估定其預加力的大小。
3.1應力損失
在實際的施工建設中,由于使用鋼筋受到張拉,或者使用的原材料的性能在運輸過程有些減弱,由于施工建設時天氣情況難以預測,天氣狀況也會對施工進度造成影響,使用的鋼筋預應力中的張拉力的應力系數(shù)會逐漸減少,這種施工現(xiàn)象被稱為預應力損失。正如熱量損失會減少機體的抗壓能力一樣,預應力損失對施工進度會產(chǎn)生影響,同時工程的質(zhì)量安全問題也會受到較大的影響。
預應力的損失不但會降低鋼筋混凝土結構的預應力效果,對橋梁的結構的預應力的損失會降低鋼筋結構的抗裂度和剛度。因此,在實際的橋梁建設中,必須正確估計橋梁隊負荷量的承載程度,既不能過高,也不能過低,否則將影響橋梁的結構穩(wěn)固,施工后將會出現(xiàn)安全問題。相反,如果對應力損失估計過低,則會導致橋梁部分部位的預應力不足,使混凝土承受較大的拉力,也會對橋梁的穩(wěn)固程度造成一定的危害,因此,正確估計橋梁的預應力,盡量減少應力損失是連續(xù)橋梁建設中一項重要的工作,必須重視。
3.2施工前的應力分析
對連續(xù)橋梁建設進行應力分析是個一以貫之的過程,在施工前根據(jù)對施工地段的勘察與地質(zhì)測量對要使用的鋼筋的數(shù)量適當控制。在施工前理論設計上,對鋼筋的使用總量信中有數(shù),在考慮已有的地質(zhì)條件的影響下,再減去與應力損失后對使用的原材料進行具體統(tǒng)計。這種情況下的應力分析還僅僅存在于理論分析的理想狀態(tài)下,是一個模擬的過程,工程建設的危害及施工要點也還可能存在估計預算不足的問題,總之,這只是一個初級條件下的應力分析,只有在真正的施工過程中,才能因地制宜的進行規(guī)劃設置。
3.3連續(xù)梁橋懸臂在橋梁施工階段的應力分析
前面對橋梁施工前的應力分析已經(jīng)論述了很多,對于連續(xù)橋梁在施工階段的應力分析還需要進行實際的分析論證。特別是對于應用懸臂施工方式建設連續(xù)橋梁時,由于技術的復雜性加大,施工階段的應力分析也顯得理論性較強,計算量較大,需要專業(yè)人員在施工現(xiàn)場考察的基礎上認真分析,精密計算。在施工時鋼筋受到張拉,預應力筋將沿管道壁滑移而產(chǎn)生摩擦力,使鋼筋中的預拉應力在張拉端高,而向構件跨中方向逐漸減小。鋼筋在任意兩個截面間的應力差值,就是這兩個截面間由摩擦所引起的預應力損失值。當張拉結束并進行錨固時,錨具將受到巨大的壓力,使錨具自身及錨下墊板被壓密而變形,同時有些錨具的預應力筋束還要向內(nèi)回縮;此外,對于拼裝式構件,其接縫在錨固后也將繼續(xù)被壓密變形,所有這些變形都將使錨固后的預應力筋縮短,因而引起應力損失,形成變形損失,和與應力損失一樣,變形損失也會對橋梁建設和橋梁的穩(wěn)固程度產(chǎn)生危害和影響,是應力分析的重點。
結語:公路系統(tǒng)建設的網(wǎng)路化發(fā)展,使連續(xù)橋梁越來越常見,這一方面有力地促進了橋梁建設技術的發(fā)展,另一方面對于工程力學的一些已經(jīng)存在的問題提供了解決,至少是推進認識的契機。懸臂施工方式在中國橋梁建設上有幾千年的歷史,可以說懸臂橋梁建設有很長的回溯歷史。特別是在今天,城市化進程日益加快,鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設也日新月異,建設橋梁似乎和建設道路一樣常見,要在已有的施工技術的基礎上,根據(jù)不同的地質(zhì)條件和不同地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展條件的差異,因地制宜,一切從實際出發(fā),既要運用現(xiàn)代施工建設技術,又要考慮到實際,建設出一批功在當代,利在千秋的建筑出來。(作者單位:中鐵十八局集團第三工程有限公司)
參考文獻:
[1]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設計[M].北京:人民交通出版社,2000年4月