施工反预拱度范文（精选4篇）
施工反预拱度 第1篇
桥梁结构特别是大跨度桥梁结构的分段施工,一般总要经历一个长期而又复杂的施工过程以及结构的体系转换过程[1]。在悬臂施工过程中由于混凝土自重、预应力钢筋的张拉、混凝土收缩与徐变等因素势必会在施工中产生一定的竖向位移,桥梁使用过程中受汽车荷载、混凝土的长期收缩与徐变等因素的影响也会产生偏离设计线形的竖向位移。这种竖向的位移一般是通过在施工过程中设置一定预拱值来消除,因此如何行之有效地设置预拱度直接关系到桥梁的正常合拢与线形美观。首先从施工和使用两个阶段着手分析影响预拱度的因素,其次从桥梁线形美观、有利行车为出发点提出按正弦曲线分配预拱度的方法,最后将该方法应用于沙湾特大斜拉桥的施工监控中,为悬臂施工的大跨度桥梁的施工过程中预拱度设置提供一种可供参考的方法。
1影响预拱度因素的分析
分两个阶段考虑影响预拱度的因素,第一阶段:施工阶段;第二阶段:使用阶段。
1.1施工过程中影响预拱度的因素分析
在桥梁的施工过程中需要考虑预拱度的因素有:混凝土自重、钢筋的预加力、斜拉索拉力、施工过程中混凝土的收缩和徐变、挂篮变形、二期恒载。
1.1.1混凝土自重和斜拉索对预拱度的影响
从参考文献[2]中知道,混凝土自重对预拱度影响可以按下式计算
(1)式中δij表示施工j节段对i节段变形影响值,Δi表示i节段的累计自重变形值。从式(1)可以看出,在悬臂施工中后施工的节段会对先施工的节段产生弹性变形,而先施工的节段本身已完成了弹性变形,故不会对后施工的节段产生弹性变形。通过对混凝土自重对变形的影响的分析可以理解斜拉索对变形的影响原理与自重的影响原理相同。
1.1.2预应力筋对预拱度的影响
在离墩顶x米处,取一段微元dx,设通过该截面的有效预应力为P1,P2,…,Pn;预加力离中性轴的距离为h1,h2,…,hn;距离轴向距离向下为正,根据结构力学可知[3]作用在微元dx的轴向力P和弯矩M(x):
那么,预应力在微元作用产生的挠度为
(3)式中M(x)为预应力在微元上的总弯矩,M(x)为单位荷载在微元上产生的弯矩,E(x)为截面的弹性模量,I(x)为对截面的惯性距。
1.1.3 挂篮变形对预拱度的影响
挂篮对预拱度的影响可以分成两部分,第一部分:挂篮在施工过程中先锚固在已完成浇注的前一个节段上,挂篮的自重会对结构产生弹性变形,由于这部分变形在移开后可以恢复,因此在设置预拱度时要扣除这部分的影响;第二部分:挂篮在随着混凝土的浇注,挂篮本身会产生挠曲变形,即挂篮变形值,这部分的变形值在挂篮拆除后是不能恢复的,因此要加上这部分的影响。
1.2 成桥后影响预拱度的因素分析
在成桥后需要考虑预拱度的因素有:汽车活载、混凝土长期收缩徐变。
1.2.1 汽车活载
在04新规范中[4],考虑荷载长期效应对结构的变形影响,汽车荷载取0.7倍的汽车荷载标准值比旧规范规定的0.5倍汽车荷载提高了汽车对变形的影响。
1.2.2 混凝土长期收缩徐变
关于混凝土的徐变理论很多,归纳起来有两种[5]。一是将徐变系数表达成各分项系数乘积的形式;二是将徐变系表达成各分项系数之和的形式。混凝土的收缩与徐变是个十分复杂的物理力学过程,它受混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小、混凝土的组成成分和配合比、混凝土的龄期、 养护及使用条件下的温度与湿度等因素有关。
2 工程实例分析
2.1 工程简介
沙湾特大矮塔斜拉桥是广州东沙至新联高速公路上的S09标段工程,该桥跨越沙湾水道,桥跨组合:137.5 m+248 m+137.5 m,桥面宽度:34 m,桥梁的跨径及桥面宽度是目前国内在建或已建的同类型桥梁之最,图2总体布置示意图。
2.2 有限元模型的建立
采用桥梁专用结构分析软件桥梁博士建立沙湾特大桥模型,桥梁模型共有308个单元,其中梁单元232个,索单元76个,233个节点。
2.3 各因素对对预拱度影响程度分析
图3为施工过程中各种因素对预拱度的影响大小。从图中可以看出混凝土自重、临时荷载都会产生较大的累计向下位移,但临时荷载的变形会随着荷载移开而消失,拉索与预应力作用会产生向上的位移,混凝土的收缩和徐变影响很小。
图4为使用阶段各种因素对预拱度的影响大小。从图中可以看出,在主跨上汽车荷载、收缩、徐变都会产生较大的位移,徐变在跨中受钢筋的预应力影响较大反而跨中处不是最大值;在边跨上收缩与徐变的影响很小,收缩徐变产生的位移出现了异号现象,甚至还可以相互抵消,汽车荷载的影响本身就是个很复杂的情况,随着车辆行驶的情况不同,在边跨上有时会出现向下的位移,有时会出现向上的位移,因此需要寻求预拱度的设置方法。
3 合理预拱度的建立方法
在考虑预拱度的设置问题上把预拱度分施工预拱度和使用预拱度,施工预拱度设置合理的标准为:成桥线形=设计线形+使用预拱度,那么施工预拱度便是施工过程中各施工阶段的累计变形的反值,即图3中各曲线累计相加取负号;使用预拱度设置合理的标准为:最终线形=设计线形。按该思路设置的施工预拱度和使用预拱度见图5。从图5可以看出施工预拱度很不规则,但是施工预拱度值在成桥后由于施工中的变形相互抵消,故施工预拱度可按图中所示;使用预拱度在边跨出现凸起和跨中不是最高点的问题,虽然在一段使用过程之后线形会慢慢的趋向设计线形,但是这对成桥的线形美观和运营过程带来不利。
鉴于汽车荷载对边跨产生变形的不确定性,收缩和徐变对边跨的影响很小,甚至可以相互抵消等特点,许多工程实际中常常在确定主跨最大变形值后,按跨中最大、墩顶为零二次曲线分配,见图6所示。从图6中我们可以看出,按二次曲线分配预拱度在墩顶周围变化太快,在成桥时在墩顶会出现尖,在跨中与理论的使用预拱度有交点,这说明在一段时间使用后跨中会出现偏离设计线形的向下位移,这都会对行车产生不利影响。
根据理论使用预拱度的特点,又兼顾行车,提出按正弦曲线分配使用预拱度的方法,从图6中可以看出这种分配方法在墩顶周围分配的预拱度值比较小,与理论使用预拱度比较接近,不会产生尖点;而且整个正弦分配的曲线均在实际的使用预拱度之上,与理论使用预拱度没有交点,那么长时间的使用之后,在跨中不会出现上下波动,桥梁线形还是均匀曲线的形式,既能与设计线形很好地符合又能使行车顺畅。
4 结语
(1)理论上分析了影响预拱度设置的一些因素,并对各种因素的影响程度绘制成图作了比较;
(2)把预拱度分施工和使用预拱度考虑,设置预拱度过程的思路明确;
(3)提出了按正弦曲线分配使用预拱度的方法,该方法既满足线形要求又有利行车。
参考文献
[1]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制.北京:人民交通出版社,2003
[2]程翔云.悬臂施工中的预拱度设置.公路,1995;7:9—11
[3]龙驭球,包世华.结构力学教程.北京:高等教育出版社,2001
[4]中华人民共和国交通部.JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范.北京:人民交通出版社,2004
施工反预拱度 第2篇
在对大跨径桥梁进行施工控制的理论分析时, 通常只考虑了自重、预应力、收缩徐变、临时荷载、使用荷载对桥梁预拱度的影响, 而没有考虑温度的变化对结构内力和变形的影响。从实际的施工现场看, 桥梁结构所处的温度场变化对桥梁结构状态的影响多超过了结构参数误差的影响。在进行结构参数误差的识别时, 应先将测试数据中的温度影响采用科学的计算方法和现场处理技术予以消除或消弱。温度影响能否消除, 将对其后的参数识别和标高预测的准确性有很大的影响。郭琪武等人对混凝土斜拉桥施工过程中的日照温度效应影响进行了分析, 并提出了主动修正的方法在桥梁主梁立模标高中的应用[1]。陈常松针对连续梁桥施工中的温度变形提出了快速分析法, 比较适用于现场的施工控制[2]。
1 温度作用特点
温度作用具有时间性、空间性和结构个性, 与一般作用有本质的区别。按照混凝土结构对温度场变化敏感的急剧程度和作用方式, 可将混凝土结构的温度作用类型分为三种[3]:日照温度作用、骤然降温温度作用、季节稳定温度作用, 特点见表1。
大量的实验研究表明, 短时太阳辐射的急剧变化和骤然降温 (包括日落降温和寒流等) 引起的结构温度变化, 对于混凝土结构的影响远远大于长期缓慢气温荷载的影响[4]。
温度变化对悬浇法施工长悬臂箱梁标高有较大的影响, 这种影响给大跨度预应力连续刚构桥施工中主梁标高的控制, 带来了以下3个方面的影响[5]:
1) 对主梁标高的测量放样的影响。产生的误差能够累积, 将对主梁的线形有极大的影响。
2) 对挠度监测的准确度和可靠性的影响。温度变化影响主梁, 使主梁产生了额外的挠度, 导致工况变化的实测挠度与监控计算挠度发生较大的差异, 这种差异给挠度分析和监控决策带来困难。
3) 增加中跨和边跨合龙的困难。温度变化的影响对大跨度预应力连续刚构桥中跨和边跨的合龙有负面影响, 合龙时间不得不选择在深夜或凌晨, 以免给人力和物力的安排带来困难。
2 现场实测数据结果分析
现以某预应力连续刚构桥 (中跨168 m) 为例, 现场测量在温度影响下的挠度变化。在跨中19号块浇筑后张拉前, 对其进行了专门的温度测量, 试验期间结构相对来说较稳定, 工况和荷载没有发生明显变化, 温度变化引起了悬臂端的挠度变化。试验选择了跨中6个截面进行了挠度测量, 各截面特征如表2所示, 测量结果如表3所示。
m
从表3可以得知梁体挠度随温度增大而增大, 随悬臂长度的增加而增大。最大挠度影响达20.4 mm, 而19号块在不考虑温度影响下的计算预拱度为43.4 mm (不包括挂篮变形) , 由此可见预拱度设置对温度影响非常敏感。
3 消除温度影响长悬臂箱梁标高和挠度监测的对策
为了消除或消弱温度影响, 挂篮立模标高放样和挠度监测采用了清晨定时观测和相对标高放样两种方法进行。在早晨太阳未出之前, 温度的变化最小, 此时进行挂篮立模标高的放样和箱梁挠度变形监测, 温度的影响最小, 可以忽略不计。这种做法的缺点是对缩短施工工期不利。
为了克服这一缺点, 现场还采用了相对标高放样与定时观测相配合的方法。因长悬臂中每块箱梁的长度约4 m, 所以在同一时刻, 温度变化对已浇筑混凝土标高和未浇筑混凝土箱梁标高的影响量的误差一般不超过±3 mm, 表3中的测量数据验证了这一结论。根据这两块箱梁的梁底监控计算出高差, 据此对待施工箱梁挂篮立模标高进行放样, 得到了待施工箱梁的立模标高。通过此方法, 有效地减弱了温度变化对长悬臂箱梁立模标高的影响。
通过上述两种方法的使用, 最后大桥中跨合龙时的误差为11 mm, 保证了桥面较好的线形。
4 结语
通过以上计算与分析, 可以得出如下结论:
1) 温度在悬臂较短的阶段对结构的变形影响较小, 可以忽略。但当悬臂较长的时候, 温度对结构变形产生的影响就非常显著, 上升为影响高程控制中的主要因素之一, 必须予以重视。
2) 通过定时观测和相对标高放样, 可以大大消除或减弱温度变化对悬臂箱梁标高的影响, 放样的准确性也保证了大桥的顺利合龙。
参考文献
[1]郭琪武, 方志, 裴炳志.混凝土斜拉桥的温度效应分析[J].中国公路学报, 2002, 15 (2) :48-51.
[2]陈常松, 田仲初.连续梁桥施工工程中温度变形的快速分析法[J].中南公路工程, 2003, 28 (1) :23-28.
[3]贺栓海.桥梁结构理论与计算方法[M].北京:人民交通出版社, 2003.
[4]柯尊礼.大跨度PC连续箱梁桥的温度场及其效应分析[D].武汉:武汉理工大学, 2004.
施工反预拱度 第3篇
1 预拱度控制
1.1 预拱度控制理论
连续刚构桥的施工阶段主要包括:挂篮前移、混凝土浇筑和预应力张拉3个阶段。挂篮前移立模标高主要包括桥梁成型设计标高、施工阶段引起的预变位、成桥后活荷载引起的预抛告、施工过程中挂篮体系变形值及根据经验增加的附加预拱度。混凝土浇筑后的标高主要用于已建成结构的标高校核, 在此基础上对待建结构模型参数进行优化和调整。预应力张拉后的标高主要用于校对核实测数值与数值模拟值间的差异, 从而求证模型计算参数是否合理, 模型预应力损失与实际间的差异, 从而对模型进行修正。
大跨预应力连续梁桥结构施工过程中采用悬臂施工, 因为是分阶段施工, 后一阶段的施工荷载会对前一阶段成型结构产生弹性变形, 而本施工阶段节段在成为结构后已经完成了本身静载的变形, 对后一节段不产生影响。此过程中由施工荷载引起的预拱度应按式 (1) 进行。
施工预拱度的设置主要是为了消除施工阶段各荷载对桥梁线性的影响, 使桥梁线性尽可能与设计线性持平。预应力连续刚构桥预拱度主要包括施工预拱度、成桥预拱度及附加预拱度。施工预拱度主要是通过正装计算、施工过程模拟, 逐段迭加计算, 其影响因素主要包括一期恒载、预应力、二期恒载、结构体系转换、挂篮变形、前期收缩徐变、墩身压缩、温度影响、墩顶转角位移及施工荷载。成桥预拱度主要包括后期1/2活荷载及收缩徐变。
式中, H为该点设计标高;f1为本次及以后各浇筑箱梁段对该点挠度影响值, 包括箱梁节段自重、预应力张拉效应、混凝土收缩徐变、结构体系转换、二期恒载等影响;f2为挂篮弹性变形对该点挠度影响值;f3为成桥后列车活载等对该点挠度影响值;f4为根据专家经验设置的附加预拱度, 暂定将跨中最大附加预拱度设置为跨度的1/3 000, 其余节段按设计的2次抛物线插值计算。以上参数在施工控制过程中, 多依据现场反馈实测值与有限元数值分析值, 采用最小二乘法、卡尔曼 (KALMAN) 滤波法等理论进行修正和预测, 最终获得最佳预拱度。
1.2 预拱度控制影响因素
桥墩刚度影响:对于大跨高墩预应力连续刚构桥梁施工, 在施工过程中不可避免的会出现不平衡施工, 由此造成的不平衡弯矩势必对桥墩产生影响;另外偏载及横向风荷载会对桥墩产生扭矩。所以桥墩的刚度需满足可抵抗因不平衡弯矩及扭矩造成的位移, 必须具备足够的纵向抗弯刚度和侧向抗扭刚度。但过大的刚度往往对因温度、混凝土收缩徐变和横向地震力的影响减小作用不明显, 所以设计上桥墩要具有一定的柔性。文献[3]的研究认为将实心截面桥墩一分为二, 其纵向刚度降低4倍, 进一步验证了为何大跨连续刚构桥多采用双支墩, 并给出了双支墩合理间距的解析式。
材料性能:混凝土的收缩徐变会使结构产生较大的附加应力, 致使梁体截面开裂, 影响结构的安全性和使用寿命。对于预应力结构收缩和徐变会引起结构预应力损失, 导致应力重分布, 影响结构线性。混凝土的收缩徐变是一个复杂的非线性问题, 文献[4]认为其变异系数在15%~20%。《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》 (JTG D62—2004) 规定构件计算施工阶段变形时, 可按照结构构件自重和预加力产生的初始弹性变形乘以一个放大系数求得, 所以对于连续刚构桥的前期收缩徐变可按照规范进行定义和取值。
施工因素:对于大跨高墩预应力连续刚构桥而言, 施工过程控制至关重要, 对于挂篮和满堂支架须严格按规范规定进行120%的预压, 消除临时结构非弹性变形, 同时获得弹性刚度系数, 为后期每个阶段立模提供参数依据。挂篮对结构的影响主要包括自重对结构产生的弹性变形和混凝土浇筑过程中自身的挠曲变形, 施工立模标高须考虑其影响。另外立模应严格按照理论值进行立模, 测量实时跟进, 及时对标高进行调整, 避免因立模不到位造成桥梁线性偏离设计过多, 对结构受力造成不利影响。施工过程中材料须经严格检验, 避免因材料不合格造成施工过程中材料配合比与试验室配合比偏差过大, 混凝土强度不合格, 影响了材料基本性能, 最终对结构安全及寿命造成影响。混凝土浇筑完成后续及时进行养护, 达到规范养护要求再进行拆模。
预应力损失:大跨高墩预应力连续刚构多采用三向预应力体系, 预应力的张拉效果直接会对结构线性产生影响。影响预应力效果的因素主要有:竖向预应力由于受螺纹公差的影响, 螺帽和螺纹见由于空隙造成预应力损失;预应力张拉过程中, 锚固不及时预应力筋回缩造成预应力张拉不到位;金属波纹管压浆不通、不饱满, 浆体与预应力筋间握裹作用并不明显。
环境温度因素:大跨高墩连续刚构桥的施工分阶段进行, 期间由于时差每个阶段施工过程中的温度均不一样, 几何线性的测量值中包含温度荷载的影响, 所以测量时间应尽可能的选择温度较为稳定的时段进行。节段由于日照温差对悬臂结构的影响可建立其温度位移敏感性分析体系, 根据实时施工温度对节段变形进行差值求解, 修正因温差引起的结构变形。
2 实例分析
2.1 工程概况
新码头大桥为竹山县龙背湾电站复建线路工程。新码头大桥位于龙背湾电站坝址上游约3km的新码头, 起止里程K189+945.1~K190+160.9。该桥位于河流之上, 与河流交角90°, 桥全长215.8m。桥位区地貌单元属于构造侵蚀中低山区, 河床高程402.00m, 桥梁中心高程532.62m, 两岸山峰相对高程约580~700m, 最大相对高差约300m, 河面宽约55m。桥位区均为岩质边坡, 边坡陡峭, 坡角约50°~70°, 新码头大桥主桥结构采用57m+100m+57m三孔一联预应力连续刚构, 1#、2#墩主墩高度分别达92m和73m, 桥墩形式采用薄壁双支墩。
2.2 合理预拱度求解
预拱度求解采用采用Midas/Civil三维空间有限元软件进行, 结构自重由程序自动输入, 自重系数取-1.1;混凝土湿重对结构的影响简化为1个集中力和1个附加弯矩作用, 以节点荷载的形式对称施加在已完成梁段的前端节点上;挂篮对结构的影响, 按设计图纸提供挂篮荷载 (施工挂蓝、机具、人群等) 简化为1个集中力 (500kN) 和1个附加弯矩对称施加在已完成梁段的前端节点上;预应力荷载按设计要求输入, 纵向预应力钢束采取两端张拉, 张拉后随即进行管道压浆;二期恒载:铺装:70mm C50混凝土, 容重25kN/m3;80mm沥青混凝土, 容重23kN/m3;防撞护栏:15.5kN/m;整个大桥主梁二期恒荷载合计:42.4kN/m, 全桥合拢后60d施加。
计算程序考虑以下5种预应力损失: (1) 预应力筋与管道间的摩阻损失; (2) 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失; (3) 混凝土的弹性压缩损失; (4) 预应力钢束应力松弛损失; (5) 混凝土收缩徐变损失等, 并按预应力损失发生的时间以两种方式作用于结构:施加预应力时的瞬时损失 (包括 (1) (2) (3) ) 和随时间推移引起的长期损失 (包括 (4) (5) ) ;混凝土的收缩徐变和抗压强度随时间增长的特性按照JTG D60—2004取, 收缩和徐变随时间增长特性曲线如图1、图2所示, 抗压强度随时间增长特性曲线如图3所示。依据设计文件横向不计折减, 偏载系数取1.15, 冲击系数按照JTG D60—2004取。
根据设计图中的结构划分、施工方案、合拢方案以及施工单位的施工进度安排, 将整个施工过程分成悬臂施工阶段和合拢施工阶段两大部分。其中, 悬臂施工13个梁段, 每个梁段的施工阶段分成立模、浇筑、张拉预应力钢束3个工况。为了充分考虑混凝土收缩徐变的影响, 根据悬臂节段的施工进度, 计算假定每个节段的施工周期为10天, 每个混凝土节段张拉的养护龄期为7天。根据设计要求主桥合拢分为两次, 按照先边跨, 后中跨的顺序, 完成箱梁的合拢。在合拢施工阶段中, 每个合拢又有立模、浇筑、钢束张拉、挂篮及模板的拆除等工况, 同时考虑施工时间效应。图4为计算所得合理预拱度曲线图。
3 结语
新码头大桥按照理论施工合理预拱度顺利合拢, 最大合拢误差在1cm内, 且成桥跨中标高略高于设计线性约3cm左右, 满足后期行车及混凝土材料收缩徐变造成跨中下挠储备要求。由以上分析及新码头大桥实例分析表明施工阶段合理预拱度的设置须全面考虑桥墩刚度、材料性能、施工因素、预应力损失及环境温度的影响。
参考文献
[1]马保林.高墩大跨连续刚构桥[M].北京:人民交通出版社, 2001.
[2]李杰, 徐岳, 郑凯锋.预应力混凝土连续刚构桥结构参数分析[J].广西交通科技, 2003, 28 (5) :28-30.
[3]徐君兰, 顾安邦.连续刚构桥主墩刚度合理性的探讨[J].公路交通科技, 2005, 22 (2) :59-62.
施工反预拱度 第4篇
宁杭客专Ⅳ标埭溪特大桥:中心里程DK206+854.788, 桥全长L=3627.635m, 孔跨结构为98-32m+ (32m+48m+32m) 连续梁+3-40m+7-24m梁。梁部采用时速350公里, 适应II型板式无砟轨道, 5m线间距32m标准简支箱梁截面类型为单箱单室简支箱梁, 参考图号为《通桥 (2008) 2322A-VI》。
从设计图纸地质, 及从实地的钻孔桩钻孔情况来看, 本桥属于软基地质。根据施工组织设计的要求, 本桥现浇简支箱梁采用3套MZ900S型移动模架及8套贝雷支架进行现浇制梁施工。
轨道结构采用CRTSⅡ型板式无砟轨道, 对桥梁面高程控制及桥面平整度要求极高。本文以44#-45#墩移动模架为例进行介绍。
2、加载预压的目的及方法
2.1 加载预压的目的
通过对现浇箱梁移动模架加载预压, 检查箱梁施工移动模架的承载力及其稳定性。通过测试得出在实体荷载作用下移动模架的弹性和非弹性变形参数, 为后期箱梁施工中底模预拱度设置的提供依据, 保证箱梁结构线形符合设计要求。
2.2 加载预压的方法
埭溪特大桥44号墩~45号墩跨箱梁作移动模架预压段。根据施工图纸, 按1.2的恒载分项系数计算得预压段箱梁自重 (包括钢筋、钢绞线等784.8t) ×1.2+内模板重量 (44.12t) =985.88t, 加载最大荷载为该箱梁梁段自重的1.2倍。加载采用1.2 m×1.2 m×1.0m的编织袋, 每袋装碎石土自重约1.6吨。
整个预压加载过程模拟实际混凝土施工时的荷载分布, 按照先二端底板, 再腹板, 最后堆载顶板和翼板的顺序进行, 并分三级进行加载, 各级加载重量及间隔时间如下表1:
测量人员分别在加载前、一级加载后、二级加载后、满载后及卸载后, 对施工移动模架顶部的主梁及翼板吊杆进行监测。依据箱梁受力状态具有代表性的位置布置测点, 各测点进行编号, 测点设置在主梁顶面及翼板吊杆上, 测点平面布置如下图1及图2所示。
满载持荷后做好测量监测工作并记录数据, 当每天的平均沉降小于3mm方可卸载。卸载后的测点再测一次, 计算出移动模架的弹性、非弹性变形, 为以后施工准备。预压过程中对移动模架的40个观察点共进行了7次测量。变形观测采用国家三等水准仪精度等级要求和变形观测尺进行了详细的沉降观测。
3、加载预压数据分析及处理
3.1 加载预压数据分析
根据预压过程中对40个观测点的观测数据, 可以发现, 移动模架沉降也是主要集中在加载过程中, 尤其是一级加载后的变形量较大, 二级加载后的沉降量未超过一级加载, 三级加载后的沉降量未超过二级加载。三级加载完成后观测点的最大累计沉降量为63mm, 最小累计沉降量有17mm。持载3天以后, 沉降基本稳定, 截至卸载前, 沉降变化量均在3mm以内。具体分析图如下图3到图6:
从上述图中均可以明显看到, 一级加载 (50%) 后的最大沉降量发生在1-5, 3-5, 4-区域, 为35mm;二级加载 (100%) 后的最大沉降量为56mm, 发生在4-5区域;三级加载 (120%) 后的最大沉降量为63mm, 发生在15, 2-6区域。加载完成后的最大累计沉降量为63mm, 最小累计沉降量为17mm。
移动模架的沉降量在三级加载完成后天基本稳定, 加载120%持载后期变化量在3mm范围内。移动模架100%荷载时所产生的最大累计沉降量为56mm, 卸载后的最大回弹量为40mm, 卸载后移动模架各观测点最大累计沉降量为15mm。
现场实测的数据经与理论数据相比较, 基本是吻合的。
跨中曲线比腹板处曲线下沉量大的原因分析: (1) 移动模架桁架横向按不均匀分布, 腹板处较密。 (2) 预压时, 堆载面积较小, 预压体积较大, 最后在跨中堆载荷载最大而造成。下沉线曲线个别处不平顺, 个别数据差异的原因可能是测量时因为人为读数误差造成。经埭溪特大桥44#-45#跨现浇箱梁移动模架预压, 通过数据和图像分析, 认为移动模架体系的承载能力和变形量均满足箱梁现浇施工要求。
4、预拱度设置
4.1预拱度组成
移动模架现浇箱梁预拱度主要由二方面组成。
(1) 移动模架沉降变形量:施工时实际移动模架沉降变形量通预压来确定, 跨中弹性变形量经加载预压取值为40mm。
(2) 梁体自身变形量:梁体自身变形量主要混凝土收缩徐变、预应力张拉、二期恒载、运营荷载引起的拱度。跨中静活载挠度5.7mm, 其他各项理论计算值详见下表2。除跨中外其他位置的反拱值按二次抛物线过渡计算。
4.2预拱度设置
(1) 移动模架预拱度设置
各点的施工预拱度设置分别按:施工预拱度=支架变形值+设计预拱度。
设计预拱度=静活载挠度+理论计算跨中反拱值-扣除自重影响后预应力产生的上拱度-计算残余徐变拱度值, 计算得32米简支箱梁的跨中设计预拱度为-6mm.。
(2) 桥梁的设计预拱度按二次抛物线变化计算各点的设计预拱度, 即:δx=δ (1-4X2/L2) , 对于已进行预压区段, 根据如下公式调整各测点底模标高:底模顶面标高=梁底设计标高+δ2+δx
(3) 预拱度设置值:移动模架纵向预拱度设置值见下表3:
5、梁面施工质量控制
预拱度设置完成后, 经过钢筋绑扎及架立内模, 就进入对桥面施工质量控制阶段。影响桥面施工质量的因素很多, 如混凝土的浇筑顺序、混凝土的振捣质量、混凝土浇注过程中顶面标高及抹面平整度的控制、混凝土的配合比控制、梁片预应力张拉控制等。这里着重介绍的关键质量控制要点主要有以下两个方面。
5.1控制好混凝土的浇注顺序和混凝土的振捣质量
(1) 箱梁混凝土浇筑分四批前后作业。第一批浇筑底板两边及腹板底部 (图中的1、2、3) , 当底板两边浇筑长度合拢后, 紧跟着第二批通过顶板天窗浇筑底板中部 (图中的4) , 当底板浇筑合拢后, 开始第三批浇筑腹板 (图中的5) , 当腹板浇筑合拢后, 第四批浇筑顶板及翼板 (图中的6) , 注意轨道承载板处加高平台同步浇筑, 顶板的浇筑根据提浆整平及抹面的安排, 从梁一端往另一端全断面浇筑。见下图7。
(2) 采用插入式振捣器振捣, 振动棒应垂直点振, 不得平拉, 不得采用振动棒推赶混凝土。点振移动间距不应超过振动棒作用半径的1.5倍。振捣时应快插慢拔, 每一处振完后应徐徐提出振动棒。每一振动部位必须振到该部位混凝土密实为止, 也就是混凝土停止下沉, 不再冒气泡, 表面呈现平坦、泛浆。
5.2混凝土浇注过程中顶面标高及抹面平整度的控制
(1) 在梁片浇筑前, 按照梁面六面坡变坡点每片梁3个断面在大小里程两头端模及跨中各做6个高程控制点, 共18个高程控制点。
(2) 计算出这些点和设计施加预拱度的砼面高差, 两边模直接在模板上做记号, 内模顶则由焊接的短钢筋顶控制。然后将短钢筋纵向拉线, 控制混凝土表面高程。面板用角钢通过跨中梁高和挡碴墙角的四道高程控制钢筋来抹面, 达到控制的效果。
(3) 浇注过程中不断进行测量调整, 以达到高程控制要求。
(4) 箱梁桥面宽, 为了保证平整度符合要求, 桥面混凝土灌注后先用振动棒将混凝土振捣密实并初步找平, 当整个桥面灌注完成一段后 (能够满足振动棒的宽度) 即可安装振动棒振动、找平、提浆, 振动棒振动时应以表面泛浆为度。其后人工用木抹子二次收浆, 前一次收浆均以提浆抹平为主, 振动棒振动过后即可开始收浆, 收浆时应尽量将混凝土中浆液提出, 不宜洒水提浆, 洒水提浆易形成起皮现象;后一次主要以搓毛为主, 后一次收浆的时间应根据混凝土表面情况决定, 混凝土初凝前须完成收浆抹面工作。
(5) 抹面由专人专队负责, 混凝土浇筑完成后, 再进行一次复核测量, 调整标高误差 (注意标高应考虑) 。精抹工由技术熟练的泥工组成, 一般一组为5-8人, 根据测量结果, 在现场技术的指导下, 进行抹面作业。
(6) 在抹面进行过程中, 现场技术人员用靠尺进行复核, 以保证抹面的效果满足要求。
结束语
在半年多的时间内, 完成了全桥108孔现浇简支箱梁的施工。施工过程中严格按照以上的控制措施对预拱度及梁面的施工质量进行控制, 对已经施工好的梁片, 进行抽检桥面的上拱值。通过抽检结果发现, 其中在终张拉后30天的梁片中抽检结果与设计最大的差值为3mm, 小于《验标》要求的, 上拱L3000=10.87mm的允许范围。
同时抽检了桥面的高程及平整度, 通过抽检结果发现, 在终张拉后30天的梁片中抽检梁面高程与设计最大的差值为3mm, 小于无砟轨道梁面《验标》要求的±7mm, 平整度符合要求点数均在80%以上, 也符合无砟轨道梁面《验标》要求。
在梁片施工全部施工完的60天后, 为了确认徐变上拱值与设计的差值, 又对施工好的梁片进行徐变后的上拱值测量, 全部的梁片上拱值均在18~23之间, 符合规范要求。说明通过对预拱度的合理设置以及对现浇箱梁梁底及梁面线性和高程质量控制, 为后续的无砟轨道施工提供了良好的条件, 也为以后的无砟轨道现浇梁预拱度设置及梁面施工质量控制提供了经验。
摘要：以宁杭客专埭溪特大桥移动模架现浇箱梁施工为案例, 介绍了采用移动模架进行现浇梁预拱度的设置及梁面的施工质量控制, 着重对移动模架进行加载预压验证及数据分析处理, 通过对预拱度的合理设置以及对现浇箱梁梁底及梁面线性和高程等关键质量点控制, 为后续的无砟轨道施工提供条件, 也为以后的无砟轨道现浇梁预拱度设置及梁面施工提供了经验。
关键词：无砟轨道现浇箱梁,预拱度设置,梁面施工,关键质量点控制
参考文献
[1]秦培文, 张立国, 杨树民, 杨本冉, 林斌.时速350km客运专线32m无砟轨道后张法预应力混凝土箱梁施工工法[M].铁路建设工程部级工法汇编2007.2008 (上)