摘要:大跨径连续箱梁是常见的桥梁结构形式。选用挂篮式悬臂浇筑是常用的施工方法。箱梁线性能否符合设计要求,在一定程度上决定了大桥的施工质量,关系到桥梁安全运行。因此大跨度连续箱梁施工的线形控制自然也成了整个大桥工程的难点与重点。本文结合海口市新东大桥连续箱梁施工实际,系统的介绍了该桥连续箱梁的线形控制的方法和注意事项,供类似桥梁施工参考。
关键字:连续箱梁;线形控制;注意事项
1、工程概况:
新东大桥主桥结构为四跨变截面预应力混凝土连续梁桥,采用对称悬臂浇筑施工,主桥跨径布置为(60+2×90+60)m,箱梁跨中梁高2.5m,墩顶处5.2m,边墩梁端高2.5m。箱梁采用单箱单室截面。
四跨连续梁先在三个主桥中墩上用临时固定设施构成“单T”,用挂篮逐段对称悬臂浇筑施工。在支架上浇筑边跨直线段,吊架上浇筑跨中合拢段,三个“单T”的悬臂浇筑最大节段重量为146t,墩顶0号、1号段为支架现浇,0号梁段全长4m,两悬臂各分段长度为4×3.5m+7×4.0m,中、边跨合拢段长均为2.0m,两边跨现浇段均为13.84m。
2、施工控制的内容和方法
2.1 施工控制的具体内容
1)收集支架、施工挂蓝悬浇、合拢段施工等施工方案;
2)收集测量控制网资料;
3) 根据施工图纸、施工方案,建立平面或空间仿真计算模型,根据施工过程进行分析计算;
4)提出计算分析报告,给出各施工阶段的位移值、应力值;
5)收集桥梁施工过程中的技术参数及资料;
6)0#块支架搭设完毕后,布设支架变形测点;
7)0#块施工支架堆载预压前后,测量支架上测点的变形值,分析确定支架预设拱度量,结合理论计算,给出0#块的立模标高,下达监控指令;
8)0#块(或1#块)钢筋绑扎过程中埋设应力计、位移测点、温度传感器,在混凝土浇注前,测量其初始值;
9)在0#块混凝土浇注后、预应力张拉后,测量温度、应力、线形,同时测量0#块顶高程点的标高;
10)施工挂蓝拼装好后,分析确定挂蓝的荷载变形曲线,给出1#块的立模标高,下达监控指令;
11)在1#块混凝土灌注前后、预应力张拉前后,测量挂蓝实际变形、块段前方测点的变形和应力,进行参数识别,分析确定2#块的立模标高,下达监控指令;
12)重复11内容,直至悬浇块段施工结束;
13)在施工过程中选择气温变化较大的时间,进行连续24小时观测,得出梁体随温度变化曲线,以及温差变化对梁体结构影响;
14)在合拢前,选择日照较强的一天,进行连续观测,得出梁体温度线形曲线,下达监控指令,提出合拢段施工指令;
15)在合拢段压重、劲性骨架安装、混凝土浇注、预应力张拉、体系转换前后,进行应力、线形的监测,根据监测结果,指导桥面系施工。
16)桥面系施工完成后,测量成桥阶段应力、线形;
2.2施工控制方法
2.2.1施工支架预压、挂蓝静载测试
箱梁墩顶块段和边跨直线段采用支架现浇的施工方法。支架在自重和其他施工荷载作用下将发生变形。这种变形包括弹性变形和非弹性变形。支架变形通过预压试验最终获得。挂篮安装好后,应对挂篮进行预压,预压试验可采用分级加载方法。分级加载次数和加载量尽量与施工实际情况接近,记录压重的荷载与挂篮前端的变形情况,绘制荷载与挂篮变形曲线。
通过预压,消除支架、挂篮的非弹性变形,并测试支架的弹性变形,为立模标高的确定提供数据支持。
2.2.2 箱梁线性监测
1)箱梁线性监测内容包括:箱梁竖向变形监测、箱梁顶平面轴线位置监测。
2)监测点布置:
在连续梁桥的每个施工梁段前端设一个测试断面,每断面顶面各设三个固定测点和临时测点。根据施工单位挂蓝布置情况以近腹板中心处且避开挂篮滑道为宜;一般节段底模临时测点仅为参考部位,实际位置以对应于顶板测点下方且避开挂篮吊带和接头钢筋为宜。
3)监测方法
挠度监测采用Leica NA2自动安平水准仪+FS1测微器,精度级别S1,配备使用2m的铟钢尺,按三等水准测量进行闭合测量。轴线监测,用钢尺测出当前施工节段前端的横向中点并做好标记,将全站仪架设在墩顶梁面强制对中点上,后视另一墩顶梁面强制对中点,用坐标放样法定出当前施工节段前端理论横向中心点的位置,用钢尺量出理论横向中心点与实际横向中心点的距离,钢尺读数即为轴线偏差值。
4)箱梁立模标高的确定
预告各节段结构立模标高,通过施工过程结构的仿真计算,并结合现场试验实测影响桥梁施工控制的主要参数,预告箱梁的立模标高。
在主梁的悬臂浇筑过程中,梁段立模标高的合理确定,是关系到主梁的线形是否平顺,是否符合设计的一个重要问题,如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际,而且加以正确的控制,则最终桥面线形较好。否则,最终桥面线形会与设计线形有较大的偏差。
立模标高其计算公式如下:
式中:
H立 — 施工i梁段时i梁段的立模标高(梁段最前端某确定位置)
H设 — i梁段设计标高(应为设置预拱度后的桥梁标高,根据规范规定,桥梁预拱度设置值应为荷载短期效应组合计算的长期挠度值与预加应力长期反拱值之差)
f — 施工i梁段时混凝土浇筑前i梁段的总挠度(软件自动算出)
Δ — 施工i梁段挂篮的变形值(根据挂篮加载试验,综合各项测试结果,最后绘制出挂篮荷载-挠度曲线,进行内插而得)及调整值。
2.2.3注意事项
1)为了克服温度变化所引起的对结构变形的影响,一般应选择在清晨7:00(春、冬季)或6:00(夏、秋季)以前完成外业测量
2)施工中严格按照平衡施工的要求进行,控制梁段上的施工堆积物并及时清理箱梁中的施工垃圾,以避免由于施工荷载和桥面杂物的不平衡引起安全问题及测量数据不准确。
3)施工中应按照施工规范要求组装模板,避免由于混凝土超方过大造成施工监控的困难。
4)变形测量工作应定人、定仪器进行观测,避免由于人为因素引起误差。
2.3 应力监测
2.3.1.测点布置
应力测试全桥箱梁共布置5个断面,分别位于主墩两侧和跨中断面处。
2.3.2.应力测试
应力测试与主梁施工同时进行.断面应力测试采用JMZX-2001型振弦检测仪直接测量。
2.3.3.注意事项
1)混凝土应变传感器安装时将的轴向对准拟测变形方向,用铁丝将钢弦计绑于周围钢筋上固定好。
2)传感器是精密仪器,施工过程中要注意保护,防止人为损坏。
3)传感器在浇注混凝土前和浇注混凝土一定时间内,应在晚上温度比较稳定的时间内连续测量其应力值,同时测量混凝土内部温度,得出结构初始应力与温度的关系曲线,此曲线作为后期应力测试的零点应力。
3、施工控制效果:
主梁各个箱段轴线偏位及标高与理论值偏差较小,都在允许范围内,轴线最大偏差值为7mm,标高最大偏差为6 mm。中跨合拢段两侧节段高差为4 mm,轴线偏差2 mm。边跨合拢段两侧节段高差为3 mm,轴线偏差4 mm。各个应力测点,混凝土结构应力值未超限。
4、结语:
做好挂篮的预压试验,测出挂篮的弹性变形值,才能为各梁段设置预拱提供可靠依据。加强预应力施工质量控制是保证箱梁线性符合设计的关键。加强温度观测,温度是影响悬臂梁挠度的重要因素之一,尤其是日照温差对主梁的挠都比较大。
参考文献:
[1] 《公路工程质量检验评定标准(第一册 土建工程)》(JTG F80/1-2004).
[2] 《大跨径混凝土桥梁的试验方法》(交通部公路科学研究所 1980/10)
[3] 郭金 琼.箱形梁设计理论 [M ].北京:人 民交通 出版社