预应力混凝土连续刚构桥施工控制.pdf

浙 江建 筑 ， 第 3 O卷 ， 第 5期 ， 2 0 1 3年 5月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n ，V o 1 ． 3 0，No ． 5，Ma y ． 2 0 1 3 预应 力混凝 土连续 刚构桥施 工控 制 Co n s t r u c t i o n Co n t r o I o f P r e s t r e s s e d Co n c r e t e Co n t i n u o u s Rig i d F r a me B r i d g e 龚建锋 ， 叶妍 G o n g J i a n f e n g，Y e Y a h ( 杭州市拱墅 区基础设施建设 中心 ， 浙江 杭州 3 1 0 0 0 4 ) 摘要： 预应力混凝 土连续 刚构桥 为多次超静 定结构形式 ， 结构受力复杂 ， 为保证桥梁施工质量及安全 ， 需要 对其进行施工控 制。今结 合工程 实例 ， 论述其施工控制的理论、 方法 、 内容、 原则 以及 实施 过程 ， 并对影 响施工控 制的主要 因素和关键 技术进行 了 分 析， 而且通 过实时监测给出了施 工控制所 需的参 数， 从而有效地控制 了桥梁的 内力和线形 ， 提高了桥梁施 工的精度和安全性。 关键词 ： 连续刚构桥 ； 悬臂施工 ； 施工控制 中图分类号 ： U 4 4 5 ． 4 文献标志码 ： B 文章编 号： 1 0 0 8— 3 7 0 7 ( 2 0 1 3 ) 0 5—0 0 5 3— 0 3 1 工 程 概 况 某桥上部结构形式为 5 2 I n+9 5 I n+5 2 I n三 向 预应 力混 凝 土连续 刚 构桥 ， 主 梁 断 面形 式 为 单 箱 单 室变 高度 箱 型截 面 ， 根 部梁 高 5 ． 8 m， 端 部 2 ． 1 m， 其 间按 1 ． 6次抛 物 线 变 化 。箱 梁 顶 板 宽 9 ． 5 I n ， 底 板 宽 5 m， 翼缘 悬 臂 长 2 ． 2 5 I n 。 刚构 墩 采 用 双 排 柔 性 墩 ， 墩身 宽 5 1T I ， 厚 1 ． 2 m， 高 约 2 9 m。设 计荷 载 为公 路 I级 ， 设计 车道 数 为 2车 道 。主 梁 采用 C 5 0混 凝 土 ， 刚构 墩身 采用 C 4 0混凝 土 。采用 挂 篮 悬 臂 浇 筑 法施 工 。桥 梁立 面及 箱梁 横截 面见 图 1 、 图 2 。 图 1桥 梁 立 面 图 ( 单 位 ： mil 1 ) 图 2 桥梁 支座和跨 中处截面 图( 单位 ： mm) 2 施工控制的 目的、 内容和原则 实施施工控制 的目的是为了确保桥梁建成后可 以最大程度地接近设计要求 ， 并保证施工的安全 、 质 量 及工期 。 由于连续 刚构 桥 是 多 次超 静 定 结 构 ， 施 工过程 中箱梁 中 实 际结 构 尺 寸 的变 化 、 临时 施 工 荷载的施加 ， 混凝土 的弹性模量 、 收缩徐变 ， 预应力 张拉力施 加 的时 间 、 大 小与 损失情 况 ， 对结构 的 总体 受 力和 成桥 线形有 很 大影 响 。因此在 施工监 控计 算 中 ， 需要 根据 实 际施工 中 的现场测 试或 核定参 数 ， 进 行 实时 计算 。 本 桥 在 施 工 中 轴 线 偏 差 的 误 差 容 许 值 为 1 0 mm， 主梁标高的容许误 差值 为 土2 0 m m。主 收稿 日期 ： 2 0 1 3—0 3— 0 4 作者简介 ： 龚建锋( 1 9 8 5 一 ) ， 男 ， 浙江上虞人 ， 助理工程 师， 从 事建筑 工程管理工作 。 睿 + ． 引叫- ． } 5 4 浙江建筑 2 0 1 3年第 3 0 卷 梁 的应 力 指标 作 为 施 工 的应 力 预 警 参 数 。具 体 指 标 在 与 设 计 及 监 理 协 商 后 ， 根 据 施 工 情 况 进 行 调 整 。 3施工控制计算分析 本桥的施工控制计算采用前进分析法 ， 计算确 定结 构各施 工 阶段 的 变形 和 内力 ， 并 以此 对 施工 过 程中的结构行为进行控制 ， 使最终成桥线形和受力 满 足设计 要求 。 本桥 的施 工控制 计 算采 取 了两 套 软 件 ( 桥 梁 博 士 和 mi d a s ／ c i v i l ) ， 独立计 算 ， 互 相 校核 ， 以确保计 算 结果 准确 。全 桥按 照施 工 步 骤 建立 计 算 模 型 ， 并 依 据设 计 图纸和 施工 资 料 ， 分 析 了各 个 施 工 阶段 桥 梁 结构 的 内力 、 应 力 和 变形 。各 个 施 工 阶段 模 型 的建 立充 分考 虑 了施工 时 的实 际状 态 ， 从 而 获取 更 准 确 可 信 的数 据 ， 实 现施 工监控 的 目的 。 全 桥共 分 为 1 2 7个单 元 ， 1 2 8个 节 点 。根 据 桥 梁 实 际施 工 进 度 和 施 工 条 件 指 定 了合 拢 方 案 ( 先 边跨合拢 ， 后 中跨合拢 ) ， 整个 主桥连续 刚构 的施 工 控 制计 算 过 程 分 为 1 7个 施 工 阶 段 和 1个 成 桥 阶段 。 监测实时计算中， 部分参数需要进行现场测定 ： ( 1 ) 混凝 土 弹 性模 量 、 拉压 强 度 在 试 验 时 取 几组 试 件 做混凝 土 7 d和 2 8 d的测 试 ， 用 其 统计 平 均 值 作 为弹性模 量 施 工 控制 计 算 的实 测 值 ； ( 2 ) 混凝 土 的 收缩徐变系数按设计相应规范取值 ； ( 3 ) 其他物理 参数的测量 ， 对材料的线膨胀系数和热传导系数等 进 行现 场测试 。 4施工控 制监测 结果 4 ． 1 线形 监测 ( 1 ) 监测 的主要 内容 。每个 施 工阶段 完 成后 的 桥 面标 高 ； 混 凝土 浇 筑前 后 、 预应 力 张 拉前 后 、 挂 篮 行走前 后 的主梁 挠 度 ； 主 梁 的轴 线 偏 位 。监 测节 段 划分 见 图 3 。 1 号墩 图 3各 节 段 划 分 及 编 号 ( 2 ) 测点 设置及 测 试 方法 。在 每 个梁 段 沿梁 端 横向分三点布置短钢筋作为高程控制测点 ； 位移测 点布 置在每 个梁段 顶 板 混 凝 土 的表 面 ， 分别 在桥 轴 线 的左侧 4 m、 中点 、 右侧 4 m 三个位 置处 测量标 高 。 在两岸 选择 一处通 视 良好 且 固定不变 的位 置为水 准 控制 点 ， 记 为 B M 点 ， 每次 测量 时 均 以此 B M 点为 后 视点 进行 引测 ； 采 用精 密水准 仪测量 各测 点标 高 ， 并 与水 准控制 点进 行 比较 ， 测 试 时 对 同一 点进 行 多次 测量 以确保 其准确 性 。 ( 3 ) 监测 成果分 析 。成桥后 9 0 d各节 段 实测 标 高 和理论标 高 比较 的 曲线 图见 图 4 。从 图 中可 以看 出 ： 大 桥 的实际标 高和设 计控 制高程 几乎一 致 ， 部 分 点在铺装前的标高存在一定误差 ， 经分析认 为这是 由施 工 中浇 筑混凝 土 引起 的 ， 且 可通 过 后续 桥 面铺 装进 行调整 ， 桥梁 受力 及行 车舒适度 不受 影响 。 图 4各节段成桥后 9 0 d实测标高和理论标 高b 较 曲线 4 ． 2应 力监 测 ( 2 ) 测 点设 置及测 试 方 法 。主梁 应力 监 测 截 面 ( 1 ) 监 测 的 主 要 内 容 。关 键 截 面 混 凝 土 的 内 为主梁 负弯矩 截面 、 L ／ 4截 面 、 跨 中截 面 共 9个 控制 应力 。 截 面 。测点 布置为 控 制 截 面顶 缘 和底 缘 各 3个 ， 共 目目 厂 土 一 恒 第 5期 龚建锋等： 预应力混凝土连续刚构桥施工控制 5 5 5 4个测 点 。本 桥应 力监控 元 件 采 用 国产 Z X一 2 1 5 T 埋入 式混 凝 土应 变计 ， 利 用 应力 应 变公 式 =E 占 计算测点应力并进行相应修正 。 ( 3 ) 监测 成果 分 析 。根据 各 施 工 阶段 的实 测 应 力情 况 ， 对各 主 梁施 工 悬 臂 截 面 纵 向 内应 力 监 测 截 面应力监测成果进行统计 ， 统计结果 以每个应力监 测截 面 3个顶 板 测点 及 3个 底板 测 点实测 应 力 的平 室 ． R 耋 2 号块 3 号块 4 号块 5 号块 6 号块 7 号块 8 号块 9 号块l 0 号块 1 l 号块1 2 号块 边跨 中跨 张拉张拉 张拉张拉张拉张拉张拉张拉 张拉 张拉张拉合拢 合拢 a ) 顶板 2 g - 块 3 号块 4 号块 5 号块 6 g - 块 7 号块 8 号块9 号块l O 号块l 1 号块1 2 g - 块 边跨 中跨 张拉 张拉张拉张拉张拉张拉张拉张拉 张拉张拉张拉合拢 合拢 b ) 底板 图 5 1号墩 悬臂根部截面边跨侧应力 曲线 均值为最终统计值。选取 1 号墩悬臂根部截面边跨 侧 顶板 及底 板在 各施 工 阶段 的设 计 应力值 与 实际应 力 值 的对 比图见 图 5 。从 图 中可 以看 出 ： 桥 梁 上 部 结构悬臂根部 的实测应力值 和计算 值之 间存在偏 差 ， 但变化规律基本吻合 ， 且大部分应力实测值 明显 小于计算值 ， 最终的应力累计值也 大幅小于混凝土 设 计强 度 ， 结构 受力安 全 。 5 结 语 ( 1 ) 全 桥 实 测 标 高 与 设 计 标 高 的最 大 误 差 为 1 7 mm， 小 于 2 0 mm， 标 高控 制满 足要 求 。 ( 2 ) 合拢时两个边跨合拢段的相对高差最大值 为 4 mm， 与计算值符合较好 ， 因此合拢时不需要进 行 压重 和 纠偏 ， 可 以直接 合拢 。 ( 3 ) 中跨 合拢 时 进 行 4 5 0 k N顶 推 作 业 ， 将墩 顶 顶 开 1 4 l n m， 以消 除 成桥 后 收缩 及 徐 变 荷 载 的作 用 效 应 。 ( 4 ) 全桥施工阶段实测应力与理论应力吻合较 好 ， 没 有应力 超 限现象 。 本 桥 的成桥 线 形 及 成 桥 后 的受 力 状 态 均 在 控 制 范 围 内 ， 满 足设 计 及 施 工 的 要 求 ， 全 桥 的 整 体 状 态 良好 ， 该 大桥 的合 拢精度 完全 满足设 计和规 范 的要 求 。 参 考 文 献 [ 1 ] 矫旭 飞． 大跨 径 预应 力混 凝土 连续 刚构桥 梁 施工 控 制研 究 [ D] ． 哈尔 滨： 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院， 2 0 0 6 ． [ 2 ] 徐 君兰． 大跨 度桥 梁施工 控制 [ M] ． 北京 ： 人 民交 通 出版社 ， 2 0 0 0： 2 3—2 4． [ 3 ] 向中 富． 桥 梁施 工 控制 [ M] ． 北 京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 1 ： 2 8 —2 9 ． [ 4] 葛耀君． 分段施 工桥梁 分析与控 制 [ M] ． 北 京 ： 人 民交通 出版 社 ， 2 0 0 3： 1 5 6—1 7 3．