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摘要:大跨径连续梁桥多为悬臂挂篮施工,分节块浇筑而成,节块间的线性控制,保证施工质量与线性,因此,有效地采取施工措施和加强线性控制,为保证大桥顺利合龙,保证桥线性美观与提高桥梁耐久性具有重要作用。结合贵州双龙航空港物流外环道路金翠湖大桥的工程实例,介绍桥梁施工线性控制的目的、内容与方法,可为同类施工提供借鉴。
关键词:悬臂挂篮施工;施工措施;线性控制;线性美观;桥梁耐久性
预应力混凝土连续梁桥以跨径大、结构受力好、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型美观、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。大跨径桥梁的施工,需考虑设计计算、材料性能、施工精度、荷载及大气温度等方面。由于以上因素易因理想状态与实际状态之间存在差异,使实际成桥线形与内力状态偏离设计要求,造成诸多影响。故施工过程须加强施工控制。
1工程概况
贵州双龙航空港物流外环道路工程金翠湖大桥,采用(43+75+43)m三跨单箱双室连续箱梁,线路分左右幅连续梁且左右幅梁体完全相同。单幅箱梁桥面板宽19.5m,底板宽11.5m,翼缘板每侧宽4m,梁体全长161m,共有39个梁段。
梁体底板下缘曲线按照二次抛物线变化,(y=0.0033243559x1.8+2(m)),底板上缘曲线按照抛物线变化(y=0.0026262412x1.8+1.72(m)),梁高由4.17m渐变至2.17m,梁体截面变化大,线形控制复杂。采用悬臂施工,中跨合拢段长为2m。端支点、中跨中及中支点共设 5道横隔板。主桥梁体混凝土强度等级为 C50。
2线性控制方法
根据现场实际测量的数据,结合建模计算结果,二者结合后提供数据指令给现场施工,从而达到预期效果,保证桥梁质量和线型美观。
3线性控制的实施
3.1 设计参数的测定并计算预拱度
根据混凝土性能及挂篮参数及施工荷载参数、施工技术参数、环境参数、二期桥面铺装荷载等,施工前预先了解各施工阶段的线型,进行结构计算。根据结果得出浇筑梁段在各工况下的理论计算标高。
3.2 数据采集
本桥悬臂连续梁采用菱形挂篮,一对挂篮重155t,为验证挂篮系统的强度、刚度和稳定性,消除挂篮的非弹性变形,针对挂篮前端挠度及引起主桁架变形的弹性变形,作为施工时底模板立模和调整标高的依据。试验加载过程须模拟挂篮施工过程的受力情况,采用重力法加载,加载材料为混凝土预制块,加载重量采用1.2倍的最重梁段自重,荷载按设计的30%、60%、100%、120%四级加载。根据设计图纸,本连续梁悬浇节段最重1#段,该梁段混凝凝土方量73.5m3,重量为187.5t,乘以系数1.2,加载重量为225t。根据测量结果,挂篮非弹性变形为11mm,弹性变形为17mm。
3.2 变形监测
节块变形监测:每施工节段端头设六个观测点,根据施工指令标高进行挂篮立模调整线性依据,并在浇筑混凝土前后、张拉预应力等施工环节均进行测试;
桥墩变形监测:在主墩墩顶设置观测点;每一施工节段在浇筑混凝土前后均进行测试。
物理监测:测量各施工和监测过程的时间和温度。
3.3施工控制措施
为保证施工质量,根据施工指令进行挂篮底模及顶模安装。轴线采用全站仪测量控制,标高采用水平仪测量控制,挂篮调整到位后全部监测点重新检测数据,允许偏差在设计验收规范内;并重点检查后锚精轧螺纹钢和前吊杆锚固加固情况,浇筑前复测观测点数据。测量标高温度尽量避开中午高温天气,适宜调模温度为10-15°。
3.4 数据分析
根据测量数据,分析节块的实际标高与理论数据的偏差,对误差进行分析,修正参数,根据梁段变形计算结果及挂篮预压试验结果综合考虑,对下一梁段的挂篮弹性变形进行调整,确定下一阶段的标高数据。
4线性监控数据处理
4.1桥梁预拱度计算
悬臂浇筑施工桥梁的最终形成需经历一个复杂施工过程以及结构体系转换过程,对施工过程中每个阶段的变形计算和受力分析,是桥梁结构施工控制中最基本的内容。针对该桥的实际情况,采用正装分析法进行施工控制结构分析。
4.1.1 有限元模型
桥梁结构仿真计算采用Midas Civil2019桥梁结构有限元软件建模分析。采用空间杆系模型进行施工过程的模拟计算。
4.1.2计算条件
主桥上部结构施工阶段计算是按照梁段划分、施工顺序和工艺、施工临时载荷,对每一梁段施工过程进行了计算。其中主要计算条件和计算假定如下。
(1)施工中控制的主梁混凝土拉应力为1.0MPa,压应力为 20MPa;
(2)混凝土密度采用26.5kN/m3,弹性模量为3.5*103Mpa.
(3)每一节段梁的计算施工周期约为 10~12d;
(4)挂篮总重量 77t;
(5)二期桥面铺装永久荷载取值为 92.3kN/m。
4.1.3 桥梁预拱度计算结果
理论预拱度计算结果见表 1所示,表中设计预拱度值为各节段立模端点相对于设计标高的预抬值,预拱度值以向上为正。立模标高=设计预拱度+ 挂篮弹性变形+设计标高。
表1 金翠湖大桥主梁节段施工预拱度
4.2 施工过程中梁段标高调控结果
结合施工挂篮的弹性变形情况,计算预拱度,确定各梁段立模标高。指令标高=设计标高+挂篮弹性变形+计算预拱度。本桥控制目标为线型观测点误差不大于±20 mm,故在立模阶段底模允许偏差为不大于5 mm,均符合要求。
4.3 主梁轴线偏移测量结果
根据《城市桥梁工程施工与质量验收规范》要求的成桥后主梁轴线偏差绝对值进行检查,各梁段绝对值均小于 20 mm,满足设计要
5 结束语
贵州双龙航空港金翠湖大桥的现场施工已经顺利合拢,从施工质量的管控和线性监控的结果可得出以下结论,成桥后各项测试结果基本满足规范要求,线型良好,通过工程实践证明了本项目监控理论与方法及其组织管理系统是正确的,具有较强的实用性和推广价值。
参考文献
(1)《金翠湖大桥设计施工图纸》
(2)《JTG-T F50-2011a公路桥涵施工技术规范》
(3)史晓萍 悬臂法施工连续梁桥的线性监控 建筑技术 2017.12
(4)《贵州双龙航空港物流外环工程实施性施工组织设计》