研究大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制手段

李天竟

（貴州高速公路集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550004）

研究大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制手段

李天竟

（貴州高速公路集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550004）

首先,針對(duì)大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制手段進(jìn)行分析,提出了這種公路橋梁的優(yōu)點(diǎn)。接著,結(jié)合工程實(shí)例,闡述了大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制,其中包括應(yīng)力控制、線形控制、安全控制和溫度控制等。

大跨度；預(yù)應(yīng)力混凝土鋼構(gòu)橋梁；施工控制；結(jié)構(gòu)分析

0 引言

隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展,越來(lái)越多的高墩大跨徑橋梁不斷涌現(xiàn),連續(xù)剛構(gòu)橋由于墩身與主梁形成剛架承受上部結(jié)構(gòu)的荷載,一方面主梁受力合理,另一方面墩身在結(jié)構(gòu)上充分發(fā)揮了潛能,因此該橋型得到了迅速的應(yīng)用和發(fā)展。

1 大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的優(yōu)點(diǎn)

對(duì)于大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋而言,其逐步在T形剛構(gòu)橋,以及連續(xù)梁基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,它是一種新型的結(jié)構(gòu)橋梁。不但存在T形鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)的方便,同時(shí)不需要對(duì)體系進(jìn)行轉(zhuǎn)變,也不需要設(shè)置相應(yīng)的支座。此外,還具備連接橋梁的行車平順和無(wú)伸縮縫等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于大跨預(yù)應(yīng)力混凝土而言,在連續(xù)剛構(gòu)橋當(dāng)中,主要使用的是高墩柔度,針對(duì)預(yù)應(yīng)力混泥土溫度變化、徐變和收縮等因素導(dǎo)致的位移進(jìn)行高度適應(yīng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大跨橋梁受力,以及跨越的需求。在這種情況下,具備較低的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用,施工相對(duì)簡(jiǎn)單,用料也十分節(jié)省。同時(shí),連續(xù)剛構(gòu)橋可以有效地抵御地震,能夠?qū)⑺降卣疬M(jìn)行平分,使其分散到每個(gè)橋墩上。使用懸臂施工技術(shù),將連續(xù)梁轉(zhuǎn)換體系墩上所使用的固結(jié)措施作出改進(jìn),對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)橋,以及連續(xù)梁而言,對(duì)兩者進(jìn)行比較,柔性墩作用,促使其上部結(jié)構(gòu)具備連續(xù)梁的特點(diǎn),而整體結(jié)構(gòu),因?yàn)樨Q向負(fù)載,沒(méi)有推力結(jié)構(gòu)[1]。

2 工程概況

某橋的橋墩及基礎(chǔ)為薄壁墩、柱式墩、樁基；基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)、擴(kuò)大基礎(chǔ)。上構(gòu)連續(xù)剛構(gòu)箱梁采用C55混凝土,墩臺(tái)帽梁及墩柱采用C30混凝土；對(duì)于高墩墩身及帽梁則采用C40混凝土。采用分離的上、下行獨(dú)立的兩座橋進(jìn)行設(shè)計(jì),單幅單箱單室截面,箱梁高度從跨中為3.2 m,支點(diǎn)處箱梁中心梁高8.4 m,梁底按1.8次拋物線變化。主橋箱梁在中墩對(duì)應(yīng)橋墩薄壁位置設(shè)計(jì)4個(gè)中橫板,厚度各為0.7 m,中跨跨中設(shè)置0.5 m的跨中橫隔板,邊跨端部設(shè)厚度為1.5 m的橫隔板,其余部位不設(shè)橫隔板。箱梁在橫橋向底板保持水平,腹板豎直,頂板設(shè)橫坡,單向橫坡通過(guò)內(nèi)外側(cè)腹板高度來(lái)調(diào)整。箱梁頂板厚度為0.28 m,底板厚度由跨中的0.32 m按1.8次拋物線變化至根部的1.0 m；箱梁腹板厚度由根部至跨中分別采用0.7 m、0.55 m、0.45 m。

3 橋梁結(jié)構(gòu)理論計(jì)算分析

橋梁結(jié)構(gòu)理論計(jì)算一般使用有限元方法進(jìn)行分析,主要是針對(duì)不同節(jié)段施工工況下的相應(yīng)截面應(yīng)力、位移分析方式或者無(wú)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算方式。正裝分析法,可以很好地對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)施進(jìn)行模擬,但是在實(shí)際施工過(guò)程中,獲得橋梁結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段位移,以及受力狀態(tài)。同時(shí),考慮到結(jié)構(gòu)具備非線性,以及混凝土收縮、徐變等問(wèn)題,針對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁而言,需要先對(duì)其進(jìn)行正裝計(jì)算。針對(duì)預(yù)拱度而言,需要結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工加載順序逆過(guò)程,對(duì)其倒裝進(jìn)行計(jì)算并確定。只要結(jié)合倒裝分析法對(duì)各階段變形,對(duì)施工進(jìn)行指導(dǎo),才能保障橋梁具體狀態(tài)符合相應(yīng)設(shè)計(jì)需要。

無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法,主要是將橋梁結(jié)構(gòu)每個(gè)構(gòu)建的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度,以及曲率不變作為依據(jù),對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)成橋狀態(tài),以及施工階段的中間狀態(tài)進(jìn)行有效聯(lián)系,這種方式特別適合在大跨度拱橋及懸索施工控制中使用。在實(shí)施有限元分析過(guò)程中,可以以結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作為依據(jù),對(duì)其進(jìn)行建模分析。在通常情況下,對(duì)于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁而言,可以結(jié)合空間梁?jiǎn)卧獙?duì)其做出科學(xué)分析[2]。在對(duì)計(jì)算機(jī)分析軟件進(jìn)行選擇時(shí),要充分考慮工程應(yīng)用是否足夠方便,選擇我國(guó)結(jié)構(gòu)有限元分析軟件包,對(duì)其進(jìn)行計(jì)算和分析,這些軟件能夠提供較好的前后處理功能。

4 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制

4.1 應(yīng)力控制

在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過(guò)程中,或者是成橋狀態(tài)時(shí),其受力情況和設(shè)計(jì)是否相吻合,對(duì)施工控制起到關(guān)鍵性作用。在實(shí)際應(yīng)力情況下,借助其結(jié)構(gòu)應(yīng)力對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)到設(shè)計(jì)應(yīng)力和理論應(yīng)力存在差異,一定要及時(shí)找出原因,同時(shí)采取有效的措施對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。有效縮短差距,使其回歸到被容許范圍內(nèi)。和變形控制之間進(jìn)行對(duì)比,控制結(jié)構(gòu)應(yīng)力的好壞,不容易被發(fā)現(xiàn),如果應(yīng)力控制不好,很有可能會(huì)帶來(lái)較大危機(jī),甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)被破壞。對(duì)此,進(jìn)行應(yīng)力控制十分重要。此外,務(wù)必要對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的監(jiān)控進(jìn)行嚴(yán)格控制,對(duì)于實(shí)際情況,明確壓力控制,以及項(xiàng)目精度。

4.2 線形控制

在對(duì)大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)性剛構(gòu)橋進(jìn)行具體施工過(guò)程中,不管是采用何種施工方式,均會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生變形,進(jìn)而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)施工實(shí)際位置和預(yù)期位置之間發(fā)生偏離。或不能保障將橋梁順利合龍,或不能使成橋?qū)嶋H線形形狀符合設(shè)計(jì)要求,因此要對(duì)線形進(jìn)行科學(xué)控制。線形的控制被分為平面線形控制和豎向線形控制兩部分。線形控制是使橋梁平、豎線形滿足規(guī)范需要[3]。在這種情況下,對(duì)于直線橋梁相對(duì)容易,但是針對(duì)曲線橋梁來(lái)說(shuō),一定要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)分析,同時(shí)使用有效方式保障其順利完成。此后,均是在橋梁上選擇幾個(gè)點(diǎn),將這些點(diǎn)作為標(biāo)高對(duì)線形進(jìn)行科學(xué)控制。

4.3 安全控制

安全控制和線形控制相同,均是橋梁建設(shè)過(guò)程中的重點(diǎn)內(nèi)容,只要保障施工過(guò)程的安全性,便可以對(duì)其他控制或者橋梁構(gòu)建進(jìn)行評(píng)論。在實(shí)際施工過(guò)程中,對(duì)于大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)而言,存在多種不同形式。因此,在對(duì)其進(jìn)行具體施工過(guò)程中,所帶來(lái)的施工安全影響也有所不同。因此,進(jìn)行具體施工控制時(shí),要對(duì)各方面實(shí)際情況進(jìn)行充分考慮,從而確定安全控制的重點(diǎn)內(nèi)容。

4.4 溫度控制

對(duì)于溫度來(lái)說(shuō),其對(duì)主梁的撓度起著至關(guān)重要的作用,如果溫度發(fā)生變化,其中有日照溫度及季節(jié)溫度兩部分內(nèi)容。其中的日照溫差,存在較高的復(fù)雜性,其對(duì)撓度,以及在箱梁當(dāng)中所帶來(lái)的影響還沒(méi)形成統(tǒng)一計(jì)算的形式,主要使用的是在墩和主梁埋設(shè)溫度傳感組件,借助實(shí)測(cè),從而獲得比較滿足的實(shí)際溫度差[4]。此外,對(duì)其實(shí)施空間有限元分析,還需要對(duì)其實(shí)施平面有限元分析。針對(duì)季節(jié)溫差來(lái)說(shuō),對(duì)整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)溫度進(jìn)行假設(shè),這種方式對(duì)于此橋梁撓度的影響比較簡(jiǎn)單,主要是用結(jié)構(gòu)分析程序進(jìn)行計(jì)算。圖1為橋梁溫差變化曲線圖。

圖1 橋梁溫差變化曲線圖

4.5 施工調(diào)整值

在施工過(guò)程中對(duì)施工監(jiān)測(cè)所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實(shí)值與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比,對(duì)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行識(shí)別、修正,以此來(lái)保證成橋后橋面線形、合攏段兩懸臂端標(biāo)高的相對(duì)偏差不大于規(guī)定值。因?yàn)樵谑┕み^(guò)程中,混凝土的實(shí)際彈模與計(jì)算時(shí)取值肯定有區(qū)別,時(shí)間因素導(dǎo)致懸臂端的收縮徐變有較大差別,臨時(shí)荷載和溫度等影響因素都影響著橋梁標(biāo)高的變化[5]。

4.6 穩(wěn)定控制

橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性,而對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及強(qiáng)度重要性而言,兩者等同。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行控制,大體內(nèi)容有高墩、梁體整體和局部屈曲穩(wěn)定等。此外,在實(shí)際施工中所使用的纜索吊裝、掛籃和支架等均要滿足施工需求。

5 結(jié)語(yǔ)

橋梁隨著使用年限的增加和超載等原因,導(dǎo)致許多連續(xù)剛構(gòu)橋跨中出現(xiàn)了不同程度的下?lián)稀Ｖ挥性谑┕ぶ性O(shè)置合理的預(yù)拱度,才能使連續(xù)剛構(gòu)橋上部結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷施工中反復(fù)發(fā)生向上或向下形式的撓度和結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)一定時(shí)間后,達(dá)到設(shè)計(jì)所期望的標(biāo)高線形。

[1]汪益林.預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)在連續(xù)剛構(gòu)橋中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2016,(03):95-96.

[2]辛景舟,周建庭,王宇,楊茂.大跨PC曲線連續(xù)剛構(gòu)橋空間特性及收縮徐變影響分析[J].西部交通科技,2015,(01):1-6,57.

[3]殷迅,劉敏.余弦曲線法在連續(xù)剛構(gòu)橋線形控制中的應(yīng)用[J].北方交通,2014,(09):36-39.

[4]張金豹.準(zhǔn)池鐵路超高墩大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋施工技術(shù)淺談[J].鐵道建筑技術(shù),2013,(S2):14-17.

[5]劉揚(yáng),丁欣海,魯乃唯.基于自適應(yīng)MC法大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制可靠度研究[J].交通科學(xué)與工程,2012,(04):25-31.

U445.4

B

1009-7716（2017）07-0135-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.039

2017-02-20

李天竟（1967-）,男,貴州仁懷人,高級(jí)工程師,從事高速公路施工技術(shù)管理工作。