研究大跨預應力混凝土連續剛構橋梁施工控制手段

李天竟

（貴州高速公路集團有限公司,貴州 貴陽 550004）

研究大跨預應力混凝土連續剛構橋梁施工控制手段

李天竟

（貴州高速公路集團有限公司,貴州 貴陽 550004）

首先,針對大跨預應力混凝土連續剛構橋梁施工控制手段進行分析,提出了這種公路橋梁的優點。接著,結合工程實例,闡述了大跨度預應力混凝土連續剛構橋施工控制,其中包括應力控制、線形控制、安全控制和溫度控制等。

大跨度；預應力混凝土鋼構橋梁；施工控制；結構分析

0 引言

隨著我國交通事業的發展,越來越多的高墩大跨徑橋梁不斷涌現,連續剛構橋由于墩身與主梁形成剛架承受上部結構的荷載,一方面主梁受力合理,另一方面墩身在結構上充分發揮了潛能,因此該橋型得到了迅速的應用和發展。

1 大跨預應力混凝土連續剛構橋的優點

對于大跨預應力混凝土連續剛構橋而言,其逐步在T形剛構橋,以及連續梁基礎上發展而來的,它是一種新型的結構橋梁。不但存在T形鋼結構施工時的方便,同時不需要對體系進行轉變,也不需要設置相應的支座。此外,還具備連接橋梁的行車平順和無伸縮縫等優點。對于大跨預應力混凝土而言,在連續剛構橋當中,主要使用的是高墩柔度,針對預應力混泥土溫度變化、徐變和收縮等因素導致的位移進行高度適應,進而實現大跨橋梁受力,以及跨越的需求。在這種情況下,具備較低的養護費用,施工相對簡單,用料也十分節省。同時,連續剛構橋可以有效地抵御地震,能夠將水平地震進行平分,使其分散到每個橋墩上。使用懸臂施工技術,將連續梁轉換體系墩上所使用的固結措施作出改進,對于連續剛構橋,以及連續梁而言,對兩者進行比較,柔性墩作用,促使其上部結構具備連續梁的特點,而整體結構,因為豎向負載,沒有推力結構[1]。

2 工程概況

某橋的橋墩及基礎為薄壁墩、柱式墩、樁基；基礎為樁基礎、擴大基礎。上構連續剛構箱梁采用C55混凝土,墩臺帽梁及墩柱采用C30混凝土；對于高墩墩身及帽梁則采用C40混凝土。采用分離的上、下行獨立的兩座橋進行設計,單幅單箱單室截面,箱梁高度從跨中為3.2 m,支點處箱梁中心梁高8.4 m,梁底按1.8次拋物線變化。主橋箱梁在中墩對應橋墩薄壁位置設計4個中橫板,厚度各為0.7 m,中跨跨中設置0.5 m的跨中橫隔板,邊跨端部設厚度為1.5 m的橫隔板,其余部位不設橫隔板。箱梁在橫橋向底板保持水平,腹板豎直,頂板設橫坡,單向橫坡通過內外側腹板高度來調整。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 橋梁結構理論計算分析

橋梁結構理論計算一般使用有限元方法進行分析,主要是針對不同節段施工工況下的相應截面應力、位移分析方式或者無應力狀態計算方式。正裝分析法,可以很好地對橋梁結構的實施進行模擬,但是在實際施工過程中,獲得橋梁結構在各個施工階段位移,以及受力狀態。同時,考慮到結構具備非線性,以及混凝土收縮、徐變等問題,針對大跨度預應力混凝土橋梁而言,需要先對其進行正裝計算。針對預拱度而言,需要結合橋梁結構的實際施工加載順序逆過程,對其倒裝進行計算并確定。只要結合倒裝分析法對各階段變形,對施工進行指導,才能保障橋梁具體狀態符合相應設計需要。

無應力狀態法,主要是將橋梁結構每個構建的無應力長度,以及曲率不變作為依據,對橋梁結構成橋狀態,以及施工階段的中間狀態進行有效聯系,這種方式特別適合在大跨度拱橋及懸索施工控制中使用。在實施有限元分析過程中,可以以結構特點作為依據,對其進行建模分析。在通常情況下,對于大跨度預應力混凝土橋梁而言,可以結合空間梁單元對其做出科學分析[2]。在對計算機分析軟件進行選擇時,要充分考慮工程應用是否足夠方便,選擇我國結構有限元分析軟件包,對其進行計算和分析,這些軟件能夠提供較好的前后處理功能。

4 大跨度預應力混凝土連續剛構橋施工控制

4.1 應力控制

在對橋梁結構進行施工過程中,或者是成橋狀態時,其受力情況和設計是否相吻合,對施工控制起到關鍵性作用。在實際應力情況下,借助其結構應力對其進行監測。監測到設計應力和理論應力存在差異,一定要及時找出原因,同時采取有效的措施對其進行調控。有效縮短差距,使其回歸到被容許范圍內。和變形控制之間進行對比,控制結構應力的好壞,不容易被發現,如果應力控制不好,很有可能會帶來較大危機,甚至會導致結構被破壞。對此,進行應力控制十分重要。此外,務必要對結構應力的監控進行嚴格控制,對于實際情況,明確壓力控制,以及項目精度。

4.2 線形控制

在對大跨預應力混凝土連續性剛構橋進行具體施工過程中,不管是采用何種施工方式,均會導致橋梁結構發生變形,進而導致橋梁結構施工實際位置和預期位置之間發生偏離。或不能保障將橋梁順利合龍,或不能使成橋實際線形形狀符合設計要求,因此要對線形進行科學控制。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、豎線形滿足規范需要[3]。在這種情況下,對于直線橋梁相對容易,但是針對曲線橋梁來說,一定要對其結構進行科學分析,同時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點,將這些點作為標高對線形進行科學控制。

4.3 安全控制

安全控制和線形控制相同,均是橋梁建設過程中的重點內容,只要保障施工過程的安全性,便可以對其他控制或者橋梁構建進行評論。在實際施工過程中,對于大跨預應力混凝土連續鋼結構而言,存在多種不同形式。因此,在對其進行具體施工過程中,所帶來的施工安全影響也有所不同。因此,進行具體施工控制時,要對各方面實際情況進行充分考慮,從而確定安全控制的重點內容。

4.4 溫度控制

對于溫度來說,其對主梁的撓度起著至關重要的作用,如果溫度發生變化,其中有日照溫度及季節溫度兩部分內容。其中的日照溫差,存在較高的復雜性,其對撓度,以及在箱梁當中所帶來的影響還沒形成統一計算的形式,主要使用的是在墩和主梁埋設溫度傳感組件,借助實測,從而獲得比較滿足的實際溫度差[4]。此外,對其實施空間有限元分析,還需要對其實施平面有限元分析。針對季節溫差來說,對整個橋梁結構溫度進行假設,這種方式對于此橋梁撓度的影響比較簡單,主要是用結構分析程序進行計算。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 施工調整值

在施工過程中對施工監測所得的結構參數真實值與理論計算值進行對比,對產生的誤差進行識別、修正,以此來保證成橋后橋面線形、合攏段兩懸臂端標高的相對偏差不大于規定值。因為在施工過程中,混凝土的實際彈模與計算時取值肯定有區別,時間因素導致懸臂端的收縮徐變有較大差別,臨時荷載和溫度等影響因素都影響著橋梁標高的變化[5]。

4.6 穩定控制

橋梁結構的穩定性,關系到橋梁結構的安全性,而對于橋梁結構的穩定性及強度重要性而言,兩者等同。對橋梁結構穩定性進行控制,大體內容有高墩、梁體整體和局部屈曲穩定等。此外,在實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 結語

橋梁隨著使用年限的增加和超載等原因,導致許多連續剛構橋跨中出現了不同程度的下撓。只有在施工中設置合理的預拱度,才能使連續剛構橋上部結構在經歷施工中反復發生向上或向下形式的撓度和結構運營一定時間后,達到設計所期望的標高線形。

[1]汪益林.預應力混凝土施工技術在連續剛構橋中的應用[J].中國高新技術企業,2016,(03):95-96.

[2]辛景舟,周建庭,王宇,楊茂.大跨PC曲線連續剛構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.余弦曲線法在連續剛構橋線形控制中的應用[J].北方交通,2014,(09):36-39.

[4]張金豹.準池鐵路超高墩大跨預應力混凝土連續橋施工技術淺談[J].鐵道建筑技術,2013,(S2):14-17.

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

U445.4

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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,高級工程師,從事高速公路施工技術管理工作。