摘 要:文章针对京沪高速铁路三座悬臂施工连续梁线形控制进行主要论述,提出了如何根据桥梁的结构安全和最终线形来确定立模标高,以及怎样确定和预计下一块段的立模标高,为今后类似施工起到一定的参考作用。
关键词:悬臂施工;连续梁;线形控制
1 工程概况
新建京沪高速铁路JHTJ-1标段十一工区段内共有三座悬臂施工连续梁桥,既跨津沧高速公路(40+56+40m)悬浇梁、跨独流碱河北岸防洪堤(60+100+60m)悬臂梁、跨独流碱河南路(40+64+40m)悬臂梁,线性控制为悬臂梁桥施工的重点控制项目,通过对悬臂梁桥的线性监控以此确保桥梁合拢的安全系数。
2 连续梁桥施工监控的主要内容
针对大型桥梁进行施工监控,其主要为了施工时实时监测桥梁结构情况,按照监测数据及结果,来对各个关键施工阶段的构件变形情况、应力变化状态等做出评估,看其是否与设计要求相符,以及对施工安全情况、结构正常工作情况等做出判断;如果存在较大误差的情况,需及时调整结构误差,同时重新设计施工过程,确保建成的桥梁的最大程度地符合理想设计要求,并保证施工结构安全、质量达标以及工期尽量缩短。
3 施工控制的结构分析
3.1 施工监控分析的计算
3.1.1 计算的主要影响因素
(1)施工方案及其荷载情况
对于预应力混凝土连续箱梁桥而言,其恒载内力、施工方法与架设程序之关关联紧密,进行施工控制计算时,必须掌握好施工方法与架设程序,同时还要精确地计算出主梁架设时的施工荷载数值。
(2)预加应力情况
其会对结构受力和变形产生决定性影响,进行施工控制时,必须按照设计要求,对于预加应力的实际施加程度做好全面考虑。
(3)混凝土收缩徐变情况
进行计算过程中,必须计入混凝土收缩徐变情况。
(4)温度情况
其对于结构的影响较为复杂化,计算时要对季节性温差考虑其中,观测时要对日照温差制定具体措施,例如,明确观测的时间,或者建立详细的误差分析方法等,从而消除影响。
(5)几何非线性影响情况
进行施工控制计算过程中,必须对此影响因素加以考虑。
(6)施工进度情况
进行施工计算时,需要根据实际施工进度情况,对于每部分混凝土的收缩徐变变形情况都要分别加以考虑。
3.1.2 具体的施工监控方法
如果通过结构测量得来受力状态不符合模型计算的最终结果,就需要在参数辩识系统里输入误差,系统会自动调节计算模型的参数,确保模型输出结果能够与实际测量结果相符合,再按照修正后的计算模型参数,再次计算并调整每个施工阶段的理想状态。如此,通过反复辨识各工况,总体能够实现计算模型与实际结构的一致性。从而更好地控制施工状态。所以说,进行施工控制是不断循环的过程,具体流程是:施工→量测→识别→修正→预告→施工。
3.2 梁段立模标高的计算
进行主梁挂篮现浇施工时,科学确定梁段立模标高直接影响到主梁线形平顺以及能够与设计符合。当确定的立模标高与实际情况比较相符,并正确控制时,自然就能够保证桥面线形呈现良好状态;但如果是相反的情况,与实际情况不符,未能控制好,则桥面线形势必与设计要求存在较大差距。
大家知道,立模标高与设计时桥梁建成后的标高并不相等,其会存在一定的预抛高,从而与施工可能产生的变形(挠度)相抵消。具体的计算公式是:
3.3 参数识别与误差分析
按照自适应控制思路,采用最小二乘法开展参数识别的误差分析方法。如果结构测量状态不符合模型计算结果,可以将输入误差,应用参数辩识算法进行参数的调整,达到模型输出的结果完全符合实际测量结果。再利用修正后的计算模型再次计算。如此一来,反复识别各个工况,即可实现计算模型总体符合实际结构情况,从而更好地控制施工状态。
3.4 立模标高的实时调整与预测
通过参数修正以后的计算模型,基本符合施工后的阶段状态,然而下一阶段的预测值却未必符合实际值,因此,要对各个施工阶段都开展参数识别和误差分析,从而避免误差偏大问题。
4 施工监控实施
4.1 箱梁悬臂施工平面及高程控制实施细则
为了保证该连续梁桥采用悬臂浇筑施工方法的质量和安全,应对各个梁段施工时的中线位置与标高进行控制,从而对施工时每块箱梁挠度变化加以监测,以便更好地调整箱梁标高,确保悬臂浇筑施工的悬臂合拢平面,与高程差控制符合设计要求。
4.1.1 建立箱梁施工测量网
(1)测量控制网主要是为预应力混凝土箱梁悬臂浇筑施工做好服务工作,其应一次性在各墩承台上建立,再结合施工进度情况,把承台上的控制点向各 0号块上进行转移。
(2)桥面中轴线组成的平面控制网,能够借助施工控制网使用。其建立主要是以经纬仪或者全站仪为基础。
(3)高程控制网主要以控制网点为为依托,通过二等水准测量方法,对仪器高法进行变换,首先在每个桥墩承台上进行设立各自的高程控制点,再在箱梁0号块竣工以后,应用水准仪和悬挂钢尺的方法移至0号块顶面上或用全站仪建立。此时0号块水准点就是箱梁悬臂浇筑施工的高程控制点。
(4)每个桥墩上0号块箱梁顶面,需要布置9个施工控制基准点,如图1。
每个桥墩上0号块箱梁顶面的施工控制基准点的位置,都要严格按图进行定位。每点的位置与各点之间的距离与图1所示值之间的误差在±10毫米之间。
(5)进行箱梁悬臂施工时,针对高程控制基准点,需要复测的情况有:
①转换了结构受力体系;②墩基础沉降变化较大;③施工控制组确定需要复测;④施工三个月以后。
4.1.2 埋设基准点和梁段测点
(1)图1给出了箱梁的0号块基准点布置情况。可使用16毫米直径螺纹钢筋制作基准点标志。要求钢筋露出顶面混凝土2厘米,对露出端的上部要加工磨圆,并涂红漆。
(2)图2给出了箱梁的各悬臂施工梁段的测点布置。
每个悬浇箱梁节段在顶板上各设3个高程观测点,如此既可测量箱梁的挠度,又可观察箱梁扭转变形情况。3个高程观测点以箱梁中线为准对称布置,测点离节段前端面20厘米处。标高测点设置后,要准确地建立该断面梁底高程的关系,测量成果以梁底高程为准。
(3)箱梁的0号块基准点、悬浇节段的挠度变形观测点,需要严格根据规定位置埋设,要求各点位置与间距埋设误差要在±10毫米范围。
4.1.3 箱梁悬浇施工控制测量
(1)如果箱梁悬浇节段的施工挂篮已初步就位,可先按照箱梁截面控制网,通过全站仪或经纬仪穿线法、或盘左盘右法进行悬浇节段平面中线位置放样。
(2)对于每节段箱梁悬臂的施工,作为施工单位都要开展工况挠度测量和高程控制测量,具体包括:
①在挂篮就位立模以后;②在箱梁混凝土浇筑以前;③在浇筑箱梁混凝土以后;④在纵向预应力钢束张拉以后。
(3)进行箱梁悬浇施工时,通常挠度变形观测以闭合水准路线的形式进行。为解决温度变化引发变形问题,应明确观测时间,通常选择春冬季清晨6:30、夏、秋季清晨5:00前完成外业测量为宜。此外,当箱梁浇筑混凝土后,次日清晨也应测量变形。
4.1.4 监测箱梁体系转换及合拢
针对连续箱梁体系转换及合拢段既是全桥施工重点,同时也是线形控制重点。进行各孔体系转换及合拢段施工以前,应对各T悬臂箱梁高程开展联测。具体按照下面五个工况进行实测:
(1)在安装模板以前;(2)在浇筑混凝土以前;(3)在浇筑混凝土以后;(4)在张拉部分纵向预应力钢束以后;(5)在张拉完所有预应力钢束以后。
4.2 箱梁温度测试实施细则
温度变化包括季节温度变化和日照温度变化两类。对于这两类温度变化而言,对于主梁挠度影响较小、变化均匀的是季节温差,我们可以对各节段各施工阶段的节段温度进行采集,并输入计算机来分析得出影响情况。影响较大、变化复杂的是日照温差,特别是在日照作用下,主梁顶板和底板的温差会较大,造成主梁发生严重挠曲现象。
箱梁悬浇施工过程中,进行到长悬臂状态时,两类温度变化会明显地影响到长悬臂箱梁的变形状态,针对消除日照温差而言,应采取把各项测量放在日出前开展来消除影响;如果无法全部在清晨开展,则要修正测量数据。
5 施工阶段监测实施的总体要求
5.1 严格控制施工临时荷载。材料堆放要求定点、定量。
5.2 测量工作主要由施工方执行,监控方辅助执行,以便于在现场及时校对,同时由监理方进行监测。
5.3 每一施工阶段完成后,由有关方进行测试,确认测量结果无误后方可进行下一阶段的施工。
5.4 主梁挂篮立模、混凝土浇筑前、混凝土浇筑完成和预应力张拉后的测试工作必须回避日照温差的影响。日温差大的天气在午夜后2时至日出前进行,日温差小的天气可在其它温度场比较均匀的时间进行。
5.5 所有观测记录须注明工况(施工状态)、日期、时间、天气、气温、桥面特殊施工荷载和其他突变因素。
5.6 每一阶段完成后,有关方面需把数据及时汇总传送至控制方,以便及时进行调整。
6 结束语
本文分析了施工中确定立模标高的方法,通过对已悬臂梁已施工块段的量测反馈,及对桥梁的挠度进行预测,指导下一块段的施工,对连续施工起到时时监控和控制,较好的指导了施工,对以后悬臂施工连续梁施工有一定的参考及借鉴作用。
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