謝立強(qiáng)

(湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司)

1 工程概況

X 河橋?yàn)閲?guó)內(nèi)典型的變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，橋梁跨度(48 +80 +48)m，主梁為直腹板箱梁與單箱單室。橋梁、邊跨直線段、端支座處、跨中截面中心處與中支點(diǎn)截面中心處的控制截面梁高分別為3.835 m、3.835 m、3.835 m、6.435 m，同時(shí)梁高的變化曲線為二次曲線;防護(hù)墻內(nèi)側(cè)寬、橋面頂寬、箱梁底寬的寬度分別為9.0 m、12.2 m、6.00 m。單箱單室所采用的為圓弧腹板箱梁，未計(jì)梁頂橫向坡度的頂板厚40 cm，合攏段腹板與0#、1#的厚度分別為45 cm、130 cm、80 cm;五道橫隔梁均設(shè)置在橋梁的中跨截面處、端支點(diǎn)、支座，為方便檢測(cè)人員正常檢測(cè)，在每個(gè)隔板處都有相應(yīng)的孔洞。

2 橋梁施工控制的影響因素

(1)主梁的截面尺寸:在施工的過(guò)程中，實(shí)際的截面尺寸與設(shè)計(jì)的尺寸總會(huì)存在差別，由于模板的搭建等因素所造成的偏差，從而造成理論設(shè)計(jì)與實(shí)際施工存在部分偏差，通過(guò)對(duì)一些工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)分析，能夠?qū)⒂?jì)算出這種誤差的允許范圍，這樣便能夠?qū)⒆尦叽缈刂圃诤侠淼姆秶鷥?nèi)。

(2)材料的容重:材料的容重能夠直接影響結(jié)構(gòu)的變形，容重的影響因素有幾個(gè)，實(shí)際施工中的鋼筋配筋、混凝土在拌制過(guò)程中的骨料成分都會(huì)對(duì)容重產(chǎn)生影響。在正常的設(shè)計(jì)中，一般取大于規(guī)范規(guī)定容重取值的1～2 個(gè)值。需要在施工過(guò)程中進(jìn)行適時(shí)檢測(cè)

(3)材料的彈性模量:在結(jié)構(gòu)受力變種中，彈性模量能夠起到較大的影響。在設(shè)計(jì)時(shí)，彈性模量值都是按一個(gè)固定的值進(jìn)行的，但是在施實(shí)際施工中，由于外界的影響因素彈性模量的值并非為固定的。因而彈性模量也必然存在誤差，對(duì)于彈性模量在實(shí)際與設(shè)計(jì)中的誤差必須關(guān)注。這便要求在施工的過(guò)程中，為能夠通過(guò)調(diào)整施工配料來(lái)讓這個(gè)誤差在允許范圍內(nèi)，要進(jìn)行及時(shí)的抽樣檢測(cè)。

(4)材料熱膨脹系數(shù):在鋼結(jié)構(gòu)的影響因素中，材料熱膨脹系數(shù)是有著較大影響。材料熱膨脹系數(shù)主要是在鋼結(jié)構(gòu)的施工中所考慮的。

(5)施工荷載:在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，施工荷載是按照規(guī)范取值的，但是在實(shí)際施工中，施工的荷載并非設(shè)計(jì)中的集中荷載或均勻荷載，從而造成施工荷載的誤差，這是不能改變的，只能夠盡可能減少誤差。

(6)預(yù)加應(yīng)力:在設(shè)計(jì)過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力是定值，這個(gè)定值是通過(guò)綜合考慮彈性模量、管道摩阻、預(yù)應(yīng)力設(shè)備、鋼束截面尺寸等因素得出的。

3 懸臂澆筑施工監(jiān)控的關(guān)鍵問(wèn)題分析

施工監(jiān)控的重難點(diǎn)如下。

(1)結(jié)構(gòu)跨度大

長(zhǎng)度達(dá)到64～100 m 主跨是屬于大跨度連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，在施工中各種參數(shù)的偏差，如材料的彈性模量偏差、混凝土收縮徐變系數(shù)偏差、自重偏差、施工荷載偏差，還有那些與測(cè)量等方面的誤差，尤其是像主梁的標(biāo)高誤差、軸線誤差這些具有累積特性的偏差，這些都能夠較大地影響到施工監(jiān)控的準(zhǔn)確分析與預(yù)測(cè)。

(2)溫度荷載的影響

在橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形中，溫差對(duì)其影響是很大的，溫度效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的溫度次應(yīng)力能夠很容易使得混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂。由于本橋箱梁兩側(cè)翼板較短，同時(shí)寬度較窄，在日照下能夠產(chǎn)生橫向的溫度梯度，因而必須加大對(duì)箱梁溫度場(chǎng)的監(jiān)測(cè)力度，以避免在監(jiān)控過(guò)程中所受到的溫度影響。

(3)掛籃荷載的影響

掛籃是本橋在懸臂澆筑施工過(guò)程中的一種重要施工裝置，其變形分為彈性變形與非彈性變形，兩種變形能夠都對(duì)主梁的整體線形產(chǎn)生較大的影響。為保證掛籃在施工過(guò)程中的穩(wěn)定性，需用預(yù)壓的方法來(lái)消除扣件松動(dòng)能引起的誤差，測(cè)量掛籃在各懸臂澆筑階段中的變形值，以保證主梁的內(nèi)力與線形趨于合理，保證施工的安全進(jìn)行。

(4)預(yù)應(yīng)力的影響

在施工過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力荷載是屬于重要的荷載，它能夠較大程度影響到結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形，因而在懸臂施工連續(xù)梁施工過(guò)程與成橋階段中，預(yù)應(yīng)力參數(shù)的設(shè)置會(huì)影響到其線形和內(nèi)力。由于一些因素(如管道摩阻)會(huì)造成預(yù)應(yīng)力的損失，因而在施工監(jiān)控中，需進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)置。

(5)混凝土的收縮徐變

混凝土材料的收縮徐變是結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形的一個(gè)較大的影響因素，它會(huì)引起預(yù)應(yīng)力的損失。在施工過(guò)程中，由于施工進(jìn)度的原因，混凝土加載齡期短是非常常見(jiàn)的情況，因而在進(jìn)行施工監(jiān)理研究中，應(yīng)采取合理的計(jì)算模型與徐變參數(shù)。

在施工監(jiān)控針對(duì)以上的重難點(diǎn)采取了自適應(yīng)控制，這樣能夠使得在各施工階段中，內(nèi)力和線形都能夠確保處于預(yù)測(cè)與控制之中，從而使本橋能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 位移施工模擬

4.1 最大懸臂端的累計(jì)位移

(1)初始撓度是節(jié)段澆筑完畢后的撓度。

(2)在達(dá)到預(yù)定施工階段前，該節(jié)段的累計(jì)撓度是受到之后的各個(gè)節(jié)段作用而產(chǎn)生的撓度之和。

(3)階段撓度是各個(gè)施工階段荷載產(chǎn)生的撓度，如掛籃前移、懸臂澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉所產(chǎn)生的撓度。

(4)全橋成橋后累計(jì)撓度是在成橋之后累計(jì)相互作用所產(chǎn)生的撓度，累計(jì)撓度可用于施工階段預(yù)拱度設(shè)置。

最大懸臂階段端部相對(duì)豎向高差大小能夠在在大橋合攏段施工前對(duì)合攏質(zhì)量與成橋線形產(chǎn)生直接的影響，因而必須對(duì)于最大懸臂T 構(gòu)兩端的位移進(jìn)行控制。在進(jìn)行到張拉10#梁段預(yù)應(yīng)力束后，即第42 施工階段時(shí)，T 構(gòu)各節(jié)點(diǎn)累計(jì)位移如圖1 所示。其中數(shù)值為正，撓度方向?yàn)橄蛳?，?shù)值為負(fù)則相反。

圖1 最大懸臂階段T 構(gòu)各節(jié)點(diǎn)位移圖

從圖1 中可以看出，主要是在靠近跨中合攏段的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生了最大的位移，10#梁段節(jié)點(diǎn)7 和33 處的撓度最大，相對(duì)于設(shè)計(jì)標(biāo)高，其高出6.27 mm，在7#梁段兩端節(jié)點(diǎn)10、30 及0#梁段節(jié)點(diǎn)18、22 向下?lián)希乖O(shè)計(jì)高程高于其高程，其余的節(jié)點(diǎn)撓度都不大。在預(yù)應(yīng)力束張拉后，其能夠?qū) 構(gòu)兩端懸臂撓度產(chǎn)生很大的影響，同時(shí)會(huì)在懸臂長(zhǎng)度的增長(zhǎng)時(shí)而變大。

4.2 合攏前、后主梁撓度變化

在邊跨合攏及中跨合攏施工過(guò)程中，結(jié)構(gòu)體系發(fā)生轉(zhuǎn)化，對(duì)橋梁內(nèi)力和線形影響較大，尤其是內(nèi)力變化顯著。分析結(jié)果可知，邊跨合攏后，橋梁結(jié)構(gòu)由靜定結(jié)構(gòu)變成超靜定結(jié)構(gòu)，邊跨位移變化很大。在臨時(shí)支架及臨時(shí)墩拆掉后，跨中合攏度撓度增加約20 mm。中跨預(yù)應(yīng)力張拉后跨中產(chǎn)生向上撓度約30 mm，而邊跨方向節(jié)點(diǎn)的撓度減小。因此在監(jiān)控過(guò)程中，應(yīng)密切關(guān)注合攏前、后主梁線形變化，使大橋順利合攏，保證線形良好。

5 應(yīng)力施工模擬

如果截面應(yīng)力超過(guò)規(guī)范所允許的范圍，會(huì)產(chǎn)生很大影響，一方面，會(huì)造成混凝土的開(kāi)裂，從而降低梁體的強(qiáng)度和耐久性;另一方面，由于應(yīng)力控制不當(dāng)，橋梁引發(fā)坍塌事故。在橋梁施工過(guò)程中，在最大懸臂施工時(shí)(10#梁段施工時(shí))，箱梁的頂板上緣及底板下緣將要承受最大的拉應(yīng)力及壓應(yīng)力。133#墩最大懸臂階段T 構(gòu)各截面頂板上緣、底板下緣應(yīng)力狀態(tài)如圖2、圖3 所示，其中受拉為正，受壓為負(fù)。箱梁截面應(yīng)力在預(yù)應(yīng)力張拉前后變化比較大。尤其是施工階段最多、應(yīng)力變化非常復(fù)雜的0#塊梁端部(控制截面)。

圖2 最大懸臂階段T 構(gòu)各截面頂板上緣應(yīng)力

圖3 最大懸臂階段T 構(gòu)各截面底板下緣應(yīng)力

最大懸臂階段T 構(gòu)根部截面下緣最大壓應(yīng)力與箱梁頂板上緣板壓應(yīng)力分別為5.16 MPa、5.39 MPa。除了在0#及1#梁段處個(gè)別截面所出現(xiàn)微小拉應(yīng)力外，全橋都受到了壓應(yīng)力的作用。而C50混凝土設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度與設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度分別為23.1 MPa 與1.89 MPa，因此符合規(guī)范要求。

在同一個(gè)截面，頂、底板應(yīng)力值在預(yù)應(yīng)力作用下其變化趨勢(shì)相反。在每一節(jié)段施張拉前后，讓所測(cè)截面(0#邊跨側(cè)截面)頂板上緣壓應(yīng)力均有上升的趨勢(shì);使其底板下緣壓應(yīng)力均減小。但是在預(yù)應(yīng)力作用下，截面上、下緣壓應(yīng)力都會(huì)隨著施工階段前進(jìn)而有所增大，T 構(gòu)也會(huì)隨著增長(zhǎng);而混凝土澆筑與掛籃前移對(duì)截面應(yīng)力值影響，其影響程度相對(duì)較小。

［1］范立礎(chǔ).橋梁工程:土木工程專業(yè)用［M］.人民交通出版社，2001.

［2］葛耀君.分段施工橋梁分析與控制［M］.人民交通出版社，2003.

［3］邱式中.橋梁施工控制技術(shù)［J］.預(yù)應(yīng)力技術(shù)，2008，(5):33－40.