連續(xù)梁橋懸臂施工澆筑中撓度控制探討
2017-08-21
1 概述
線性控制是現(xiàn)代連續(xù)梁橋施工控制的主要任務(wù)之一。隨著建筑技術(shù)的進步和發(fā)展，施工機械化程度的提高，加上計算機分析橋梁結(jié)構(gòu)的施工控制使用，懸臂施工法已成為現(xiàn)代連續(xù)梁橋施工最主要方法之一。該工法監(jiān)控的主要任務(wù)是應(yīng)力和變形，只有合理確定懸臂施工階段的撓度和應(yīng)力，才能保證結(jié)構(gòu)在一定的時間內(nèi)達到理想的設(shè)計要求。現(xiàn)結(jié)合這幾年修建的幾座連續(xù)橋梁經(jīng)驗，探討一下連續(xù)梁橋在使用掛籃施工時，如何計算連續(xù)梁橋懸臂施工階段的撓度及影響懸臂施工撓度控制的因素，從而為以后類似的施工提供一些借鑒。
2 連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工撓度的計算
為了彌補施工過程中的變形，底模的控制高程在施工過程中不等于橋梁設(shè)計標(biāo)高。計算公式如下：
H=H設(shè)+f施+f掛籃 （1）
式中：H為澆筑段立模高度；H設(shè)為構(gòu)件設(shè)計標(biāo)高；f施為施工i節(jié)段時混凝土澆筑前i梁段以及后續(xù)澆筑各段的總撓度（可由計算軟件自動生成）；f掛籃為本節(jié)段的掛籃變形值。
標(biāo)高控制點要及時測量澆筑后的混凝土，主要用于檢驗已澆構(gòu)件狀態(tài)，以便修正結(jié)構(gòu)標(biāo)高參數(shù)計算值，準(zhǔn)確調(diào)整和優(yōu)化橋梁線形，使成橋后的標(biāo)高更加接近理論設(shè)計值。
連續(xù)梁采用后張法預(yù)應(yīng)力施工的各節(jié)段必須進行控制高程的測量，主要是掌握預(yù)應(yīng)力施加后的上拱度，目的也是檢驗已澆構(gòu)件狀態(tài)，從實測數(shù)據(jù)中分析與理論計算值的不同，從而了解預(yù)應(yīng)力施工中是否存在誤差，模擬過程是否合適，如何計算預(yù)應(yīng)力損失，以決定預(yù)應(yīng)力理論值是否修改。懸臂梁法用于連續(xù)梁橋施工時，必須考慮溫度效應(yīng)、混凝土收縮徐變、施工荷載引起的下?lián)献冃危悦慷慰倱隙葢冶劢Y(jié)構(gòu)高程計算公式：
H=H設(shè)+fi+fiy+f掛籃+fx+0.5fP （2）
式中：H為待澆筑段主梁前端底模標(biāo)高；H設(shè)為構(gòu)件設(shè)計標(biāo)高；fi為擬施工節(jié)段以及后續(xù)澆筑各段自身靜載對該點標(biāo)高的影響值；fiy 為本節(jié)段和后續(xù)節(jié)段縱向預(yù)應(yīng)力束張拉后對該點標(biāo)高的影響值；f為i節(jié)段的掛籃變形值；fx為徐變、收縮、溫度、體系轉(zhuǎn)換、二期恒載、施工荷載對該點標(biāo)高的影響值；fP為靜活載作用下產(chǎn)生的下?lián)现怠?
3 連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工撓度控制的影響
3.1 掛籃變形
掛籃是懸臂施工中的主要設(shè)備，掛籃系統(tǒng)的變形對懸臂梁的撓度控制起著重要作用，在懸臂澆筑過程中不可忽視。該設(shè)備的變形主要由混凝土自重作用下吊籃的彈性變形和連桿松動引起的幾何變形組成。一般來說，彈性變形可以用空間有限元程序計算掛籃設(shè)備在各梁段施工時的變形，進而通過繪制變形和梁段重量所對應(yīng)的關(guān)系曲線來掌握，而幾何變形由于多因素的影響，增加了預(yù)定難度。然而，變形仍然是可控的。掛籃系統(tǒng)一般的變形可以參照預(yù)壓試驗數(shù)據(jù)，預(yù)測應(yīng)基于對梁的變形數(shù)據(jù)分析的具體施工，這表明預(yù)拋高掛籃梁段，錯誤的預(yù)測值將直接影響偏轉(zhuǎn)的絕對誤差和相對誤差。此外，通過預(yù)壓過程可以充分了解設(shè)備的彈性變形和幾何變形，對施工過程中吊籃底模高度的調(diào)整具有重要的參考價值。同時，為了減小幾何變形的測量誤差，施工單位必須對掛籃進行有效緊固。
3.2 彈性模量
混凝土的彈性模量對結(jié)構(gòu)分析的價值十分重要，而在施工現(xiàn)場測出的彈性模量要與實際梁段構(gòu)件的相一致，這基本上是無法實現(xiàn)的。通常試驗測出來的混凝土彈性模量數(shù)值都要偏大些。因此，建議計算撓度時混凝土彈性模量應(yīng)盡量采用設(shè)計規(guī)范值。
3.3 構(gòu)件尺寸
結(jié)構(gòu)物的實際尺寸和設(shè)計值可能存在一定的誤差，諸如施工放樣，模板跑模引起的誤差，這種偏差就會使得與采用理論尺寸計算出的幾何特征值存在差異。所以要在截面施工完成后檢驗截面大小，并根據(jù)實際混凝土的用量和鋼材的用量來計算結(jié)構(gòu)實際重量，以便及時調(diào)整結(jié)構(gòu)截面的幾何特性和恒載用于計算。
3.4 定位預(yù)應(yīng)力管道
后張法預(yù)應(yīng)力施工是懸臂法澆筑連續(xù)梁控制的關(guān)鍵，也是影響后期運營階段箱梁結(jié)構(gòu)下?lián)系闹饕蛩?。根?jù)國內(nèi)外長期對大型橋梁監(jiān)控量測的結(jié)果，預(yù)應(yīng)力損失是引起結(jié)構(gòu)下?lián)系淖钪苯釉?，而事實證明預(yù)應(yīng)力管道定位誤差會使預(yù)應(yīng)力損失成幾何倍數(shù)增長。因此預(yù)應(yīng)力管道應(yīng)盡量采用“井”字型鋼筋支架定位，力求準(zhǔn)確。
3.5 預(yù)應(yīng)力張拉
對于連續(xù)梁橋，縱向預(yù)應(yīng)力梁體通常采用兩端張拉方式，這樣能最大程度地減小預(yù)應(yīng)力損失，使實際施加的預(yù)應(yīng)力與理論接近，降低橋梁在后期使用過程中的下?lián)稀Ｒ驗樵趯嶋H的操作過程中完全實現(xiàn)同步張拉是非常困難的。因此，為了保證預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計的張拉效果，應(yīng)加強對預(yù)應(yīng)力張拉控制技術(shù)的培訓(xùn)，有條件的單位最好采用全自動智能張拉的設(shè)備。
3.6 預(yù)應(yīng)力管道摩擦系數(shù)
預(yù)應(yīng)力管道摩擦系數(shù)影響預(yù)應(yīng)力損失。根據(jù)結(jié)果表明，摩擦系數(shù)對撓度的影響非常小，摩擦系數(shù)如果增加了一倍，僅會造成最大的懸臂梁段下?lián)?cm左右。
3.7 混凝土收縮
影響混凝土收縮徐變的因素很多，因此有必要對混凝土的加載時間、臨時荷載和永久荷載進行估算。根據(jù)混凝土養(yǎng)護期內(nèi)控制點標(biāo)高的變化，得到實際結(jié)果。
4 施工控制中誤差調(diào)整
工程施工過程中，可以采用影響矩陣法、灰色預(yù)測法、卡爾曼濾波、小跨徑連續(xù)法、參數(shù)識別法等方法調(diào)整誤差進行施工控制，以便得到較為理想的橋梁線形。其中，參數(shù)辨識法是最常采用的方法，該法主要通過分析結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)與理想狀態(tài)的偏差，用誤差分析理論來確定或識別引起這種偏差的主要設(shè)計參數(shù)的誤差，經(jīng)過設(shè)計參數(shù)誤差的調(diào)整來控制橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)與理想狀態(tài)之間的偏差，使結(jié)構(gòu)的成橋狀態(tài)與設(shè)計盡可能一致。雖然各種施工方法可以用來計算每個施工階段的預(yù)拱高度和撓度，但實際的橋梁調(diào)整可能依然無法達到理想效果。這主要是由于結(jié)構(gòu)參數(shù)、截面尺寸、材料的彈性模量、溫度、徐變等因素引起的各種參數(shù)誤差計算不能全部掌控，與計算模型還會存在一定偏差，這就需要廣大工程人員繼續(xù)努力探索，積累更多的經(jīng)驗數(shù)據(jù)以便對施工誤差進行更加精確的調(diào)整。
5 結(jié)束語
綜上所述，連續(xù)梁橋懸臂施工撓度的線性控制，主要是嚴(yán)格地按設(shè)計圖紙組織施工，精確地監(jiān)控量測和驗證，采用先進的設(shè)備及時消除施工中產(chǎn)生的各種誤差，并根據(jù)實際檢測數(shù)據(jù)調(diào)整掛籃各控制點參數(shù)，提前設(shè)置預(yù)拱度，最后才能得出令人滿意的結(jié)果，從而保證施工的順利的進行，為后續(xù)工作的開展提供保障。
參考文獻
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