懸臂施工連續(xù)梁橋施工線形控制
2010-06-29
1.工程概況
沙朗特大橋位于濱海地區(qū)，氣候溫和，雨量充沛。41—44號墩75 m+125 m+75m 聯(lián)懸臂現(xiàn)澆連續(xù)箱梁全長274．9m，為直腹板變高雙線單箱單室截面，全聯(lián)共分71個梁段，最大懸臂澆筑塊重1860．3kN。本聯(lián)懸臂現(xiàn)澆連續(xù)梁跨越既有高速公路和國道，在施工過程中的質(zhì)量及運行控制為工程的重難點之一。
2.墩臺和梁部支承的穩(wěn)定性設置及施工
在梁體施工過程中，橋墩必須保證梁部以克服傾覆穩(wěn)定，使梁段無論在對稱平衡狀態(tài)還是在偶遇不對稱懸臂或荷載時均能正常施工并保證其處于穩(wěn)定和可靠狀態(tài)。為達到目的，宜在檢算墩身穩(wěn)定性和剛度的前提下，先采用在中墩梁與墩之間設置四個具有足夠抗壓、抗拉的臨時鋼構(gòu)支座，具體落梁采用硫磺砂漿含電阻絲形式進行。在0#段施工完畢后，保留8根（一側(cè)4根）作為墩旁臨時支撐，以保證梁體施工的安全性和穩(wěn)妥性。
3.懸臂施工的線形控制與預拱度設置
在懸臂施工過程中，最困難的任務之一便是施工撓度的計算與控制。科學合理確定懸臂每一待澆梁段或懸拼段的預拱度至關(guān)重要，只有預拱度設置合理，才能保證一個跨徑內(nèi)將兩合攏的兩個懸臂端可能在同一水平線上，也才能保證在結(jié)構(gòu)運營一定時間后達到設計所期望的標高線形。
在施工過程中，對梁體撓度的影響因素很多，如施工階段的一期衡載，即梁自身靜載和預加應力；施工臨時荷載、人群荷載、自然溫度、濕度變化、風荷載、橋位變形，基礎沉降、施工誤差等，要精確計算比較困難，但必須按既定施工程序?qū)隙劝磸椥院托熳儞隙葍刹糠诌M行計算和控制。另外，線形控制技術(shù)復雜、難度大、影響因素多，需要考慮到諸如掛籃彈塑性變形、掛籃及梁體自重、施加預應力、混凝土收縮與徐變、溫度應力等方面因素，能否準確預計并及時調(diào)整關(guān)系到施工的成敗。
3.1 預拱度設置及線形總體控制措施
箱梁預拱度的計算公式：施工標高=設計標高+預拱度+掛籃撓度+施工調(diào)整值。施工過程中，需要進行觀測的內(nèi)容，主要有箱梁撓度；水泥混凝土澆注過程的觀測；縱向張拉前后觀測，觀測點布在梁端橋中心線處，主要觀測梁段張拉引起的上撓度值；移掛籃前后觀測，觀測點布在梁端橋中心線處，主要觀測移掛籃后箱梁的下?lián)隙戎怠?br />
進行觀察的測站布設于0#塊中心上，后視點一般布設于另一幅橋的0#塊上。建立箱梁施工標高控制小組，對箱梁實測撓度與計算撓度進行分析對比。按數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法對設計計算撓度進行必須的修正、調(diào)整箱梁施工標高。
對掛籃進行等效預加載，消除其非彈性變形。測定其彈性變形，為混凝土灌筑前的立模高程提供依據(jù)。
同一T構(gòu)兩端均衡作業(yè)，移動掛籃的距離差控制在40 cm以內(nèi)，移動速度不超過10cm／min，移動時掛籃后部必須設保險設施。
在預應力混凝土箱形連續(xù)梁懸灌施工前，根據(jù)施工方案、工藝和工期的要求，模擬施工過程，收集整理有關(guān)數(shù)據(jù)，輸入微機。運行線形控制軟件，計算梁體受自重、施工荷載、預應力張拉及預應力損失、混凝土收縮及徐變、體系轉(zhuǎn)換等因素影響而產(chǎn)生的內(nèi)力和變形，定出各梁段的施工立模高程；施工過程中，再根據(jù)實際施工荷載、懸灌循環(huán)周期以及對已灌筑梁體高程的精密測量，重新計算和修正下一梁段的施工立模高程，使懸灌段合龍時的精度、體系轉(zhuǎn)換完成后梁體線形達到設計和規(guī)范的要求。
3.2 施工線形高程控制措施
為了保證箱梁理論軸線高程的施工精度，及時準確地控制和調(diào)整施工中發(fā)生的偏差，高程以Ⅱ等水準高程控制測量標準為控制網(wǎng)、箱梁懸澆以Ⅲ等水準高程精度控制聯(lián)測。
標高觀測的固定水準點須設置在永久不動的位置上，整個施工過程中的所有標高測量的基準均由此引出。測量基點應用鋼筋頭設置在各主梁0#塊上的中心位置，編號為0號，而后各節(jié)段的標高測量均由此引出，對該測量基點每懸臂澆筑1個節(jié)段應當校驗一次，同時在關(guān)鍵施工階段和主梁邊中跨合龍段施工前，也必須對其進行校驗。
連續(xù)剛構(gòu)橋的節(jié)段施工過程，主要有掛藍行走、綁扎鋼筋、混凝土澆筑、預應力張拉4道工序。其中掛藍行走與綁扎鋼筋引起主梁產(chǎn)生的撓度十分微小，混凝土澆筑與預應力張拉則是引起撓度變化的主要工序，應分別在其工序前后進行標高觀測。故對正在施工的節(jié)段觀測次序為：混凝土澆筑前后、預應力張拉前后，共4個測次。觀測節(jié)段為包括本施工節(jié)段在內(nèi)的相鄰前3個節(jié)段控制截面的標高，每施工完3個節(jié)段，應觀測1次該主梁各控制截面的標高。標高觀測主要由施工單位完成，觀測數(shù)據(jù)需經(jīng)監(jiān)理認可，當施工控制單位對觀測結(jié)果產(chǎn)生異議時，應由監(jiān)理及施工控制單位會同施工單位進行復核。
3.3 施工平曲線控制措施
梁段的中心線位置受到各種因素的影響而發(fā)生變化，在操作中主要采取以下幾種措施：
(1)布設大橋Ⅱ等精度三角網(wǎng)。
(2)建立正確的計算模型，計算出每個梁段中心線的起點、終點平面坐標值。根據(jù)模擬線形計算結(jié)果，進行設計參數(shù)的調(diào)整，使各參數(shù)盡量接近實際，并嚴格監(jiān)控，以保證全橋T構(gòu)彎梁的線形理想。
(3)平面線形控制，關(guān)鍵在于控制掛籃及模板的平面位置由于溫度和施工荷載的不確定性而導致絕對平面位置的不穩(wěn)定。T構(gòu)彎梁分段澆注的平面線形用絕對平面位置和相對平面位置進行控制，采取施工測量(相對平面位置)與控制測量(絕對平面位置)相結(jié)合的方法，控制平面曲線位置。
(4)對已施工完成的各梁段中心線也要按規(guī)定每天測量一次，及時掌握線型的總體變化，通過計算機分析指導下步梁段的曲線測量工作。在掛籃的行進、安裝過程中的平面線形控制，就是控制每節(jié)段前后的平面偏移量，每節(jié)段澆筑完畢，張拉完預應力束后，平面線形以控制該段絕對平面位置為主。
4.懸臂施工過程中的糾偏措施
盡管在橋梁設計與施工過程中已計算了撓度和設置了預拱度，也進行了施工精密測量和撓度監(jiān)控，但是因施工過程中不定因素太多，加之每一平衡懸臂施工時間長短不同，難免會有撓度誤差和不符合設計要求的標高及縱軸向梁體線形不平順出現(xiàn)。為了保證合攏段混凝土澆筑過程中，在混凝土強度不高的情況下，使合攏段的兩側(cè)標高之差不變，并使線形平順，則必須采取如下的糾偏措施。首先是可根據(jù)施工現(xiàn)場的條件，在合攏段兩懸臂端增加平衡配重，可用水箱或砂箱，通過注水放水或加砂放砂來平衡兩懸臂的荷載變化，平衡設計應遵循平衡原則進行，以達到標高線形的控制。
其次，使用臨時預應力鋼束，糾正梁端豎向或水平向的懸臂撓度差，若糾正水平懸臂撓度差，可用橫向預應力鋼束斜向交叉放置在箱梁合攏段兩邊的頂板上。
以上糾偏措施在純豎向或水平撓度差時，都是有效的，通過糾偏可達到設計要求的梁體線形，但懸臂端梁體有扭轉(zhuǎn)變形發(fā)生時，糾偏則很困難，因此 在施工中必須控制好箱梁的橫向變形，防止發(fā)生扭轉(zhuǎn)撓度或變形。
5.結(jié)論
連續(xù)梁懸臂澆筑施工質(zhì)量控制中的一些關(guān)鍵性問題的處理、控制方法，做了歸納分析。決定連續(xù)梁懸臂澆筑施工質(zhì)量的因素有很多，必須對其全面掌握，才能為其施工質(zhì)量的控制作出具有針對性的指導。
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