浅析悬臂施工中桥梁稳定性和可靠性控制

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　２０１２年Ｏ２月第０４期　科技视界　建筑与工程　浅析悬臂施工中桥梁稳定性和可靠性控制　王志强，周伟　乔亮　ｆ　１．山东黄河勘测设计研究院山东济南２５００１３；２．菏泽黄河工程局第二工程处山东菏泽２７４０００）　【摘要】悬臂施工中桥梁的稳定性和可靠性控制，是当今桥梁建设的重点研究课题。本文根据悬臂梁设计和施工特点，施　工内容及方法，重点从悬臂施工对桥墩台结构的要求．梁部的支撑条件和施工中的稳定性与可靠性，以及悬臂施工控制的其它　问题进行探讨。　【关键词】悬臂施工；质量控制；稳定性　１施工控制的必要性　设计提供的各节段主梁的施工预拱度是基于规范要求　来确定的设计参数，这往往与施工现场实际情况存在一定的　行，对交通影响较小。　节段桥梁设计和施工的关键问题：一是桥梁设计和施工　的关键因素是次内力、节段间的连接、体系转换及高程控制　误差，这一误差往往导致设计计算与施工实际有出入。同时，　连续刚构桥梁通常采用悬臂分节段施工，是一个复杂的施工　等。二是预应力钢束布置节段桥梁的配束由悬臂力筋和连　续力筋两部分组成，悬臂力筋布置在顶板、腹板及上梗肋内。　顶板内钢束常布置成直线形，直接锚固在节段拼装面上，腹　板内钢束一般为曲线形状，使钢束承担部分剪力。三是安装　过程，各施工阶段是一个连续、系统的施工体系，前期工作的　成果直接影响后期阶段的结果，且由于连续刚构桥梁自身的　特点，特别是施工标高偏低的情况是很难在后续阶段予以弥　补的。这就需要在桥梁施工过程中，运用施工控制措施，通过　对大跨径连续刚构桥梁进行施工控制，对施工方的可行性做　定位及挠度控制，节段的拼装常做成企口缝。腹板企口缝用　于调整高程，顶板企口缝可控制节段的水平位置，使拼装迅　速就位。并能提高结构的抗剪能力。　出评价，确定各施工理想状态的线形和位移，对随后施工状态　３悬拼桥梁墩台和梁部支撑的稳定性和可靠性控　制　悬臂施工的桥梁．墩台结构应先施工修建桥墩可用支架　现浇，滑模或爬模现浇，也可用预应力混凝土搞预制拼装。当　桥墩施工完后．即开始墩顶０号段梁的现浇，然后进行梁的　悬臂现浇或悬臂拼装。在此施工过程中，桥墩必须能保证梁　的线形及位移做出预测，提供施工控制参数，保证施工中的安　全和结构恒载内力及结构线形符合设计要求，保证施工质量　和安全。　２悬拼桥梁的设计和施工特点　节段桥梁的施工方法很多，但就城市桥梁而言，悬臂拼　装法是具竞争力的方案，即主梁在预制场地分段预制，留好　预应力孔道，下部结构施工完成后．把梁段运到工地拼装，同　时张拉所需的钢束。整个过程的结构体系为先是悬臂结构，　合龙后形成连续体系。节段桥梁的分段长度可根据结构的受　力要求及施工机具灵活划分。　设计方面，可采用高标号混凝土，预应力体系可多种多　部以克服倾覆稳定，使梁段无论在对称平衡状态还是在遇到　不对称悬臂或荷载时均能正常施工并保证其处于稳定和可　靠状态。因此，当结构的几何特性允许的话，如为中等长度　的，柔性高墩时，最合适的办法是将梁和墩间予以固定。其墩　截面可以是实体也可以是空心的。但心形截面无论在施工期　间和竣工运营后都将是比较有效和经济的。在某些情况下，　实体截面可以用矩形、Ｉ型、Ｈ型截面替代，然而由于这种类　型的截面的抗扭刚度低，有必要限制在施工期间，特别在风　样，计算机的使用已使桥梁的结构分析及挠度控制十分简　便。与满堂支架法相比，结构由简支到连续，存在结构体系转　换问题，预应力及徐变引起的次内力已不容忽视。　施工方面，可以节省大量的支架、型钢和模板，混凝土质　量可以得到保证。对城市桥梁而言，不必用挂篮进行张拉钢　载下的平衡悬臂挠曲。　４施工控制方法　结构计算分析是桥梁监控的理论依据，由工程实际建立　理论模型，对结构各阶段的内力及挠度进行计算。理论模型中　参数的选用准确与否直接关系它与实际构筑物的吻合程度，　束等作业，只需简单的移动支架即可。节段的预制可与下部　构造同时进行，一方面大大加快了施工进度，另一方面可减　少徐变带来的负面影响，充分发挥力筋的高强性能。节段的　安装可充分利用机械化设备，安排在车流量较小的时段进　模型吻合得好，则由此计算的梁体的内力和挠度就比较准确。　在桥梁的实际施工中，由理论模型计算的某一施工阶段内力、　９Ｏ　Ｉ科技视界ｓｃ　ＥＮｃＥ＆ＴＥｃＨＮｏＬｏＧＹ　Ｖ　ｓ　ｏＮ　　ｌＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　建筑与工程　科技视界　２０１２年０２月第０４期　挠度（标高）等会与实际量测结果存在一定偏差，为确保施工质　量，必须将偏差控制在容许范围内，当这些偏差超过一定范围　时，就应对理论模型中的参数进行调整。目前高程线形监控的　方法一般有两种：纠偏终点控制法，即在施工过程中，对产生主　梁线形偏差的因素跟踪控制，随时纠偏，最终达到理想线形。　这种方法常用Ｋａｌｍａｎ滤波法。显然，这种方法效果虽然理想　但工作量大；自适应控制法，即对施工过程的标高和内力的实　测值与预测值进行比较，对结构的主要参数进行识别，找出产　生偏差的原因，从而对参数进行修正，达到控制的目的。自适　应控制方法易于广大工程技术人员理解和掌握，在多座桥梁　的建设中成功应用。其关键技术有：　４．１箱梁理论标高的计算　在实施监控之前，必须做好箱梁设计线形、目标线形和预　拱度线形计算。设计线形由大桥设计单位提供，目标线形则是　在设计线形的基础上，计入活载和长期徐变的作用。一般活载　效应按设计规范，长期徐变作用则根据计算和国内已建成的　同等跨径桥梁设置经验确定。预拱度线形的计算要在大桥施　工图中施工阶段的基础上进一步细化，把箱梁一个节段施工　过程划分为三个阶段进行，即挂篮移动、浇筑混凝土和张拉预　应力筋前后。在标高的控制中，只要理论模型与实际吻合，就　可以根据上式得到立模标高，在节段施工时，准确放样立模标　高，即可以达到控制目的。当实测变形和理论计算变形不相符　时，则应调整计算参数，修正理论模型，消除理论与实际的偏　差，从而掌握实际变形的规律，通过调整立模标高对桥梁标高　进行控制。　４．２箱梁挠度测试方法　总共进行３次测量：①挂篮移动后；②张拉预应力筋前；③　张拉预应力筋后。这种方法也叫三阶段观测方法。三阶段观　测方法的阶段①、②的测量数据差反映箱梁节段自重产生的　挠度效应；阶段②、③的测量数据之差反映箱梁节段张拉预应　力产生的挠度效应；本阶段③、下阶段①的测量数据之差反映　挂篮移动产生的挠度效应。最后一个阶段张拉预应力后要测　现浇段和已浇段上的测点，其目的是检查每施工一个箱梁节　段后实测线形与理论线形是否吻合。结合云台山大桥等桥梁　的施工监控，认为采用三阶段的观测方法是比较合理和优化　的，它既抓住了施工控制的关键阶段，体现了施工控制的本质　含义，又满足了施工控制的全面要求，而且还极大地简化了劳　动强度，值得在施工中推广。　５结语　施工监控工作应向桥梁运营阶段延伸桥梁运营期间的　应力和挠度监测能进一步检验施工控制效果，能完善和提高　设计和施工控制技术水平，同时能预测和预报桥梁运营期间　可能出现的病害。　施工控制技术有待进一步研究和完善施工控制分析专　用程序的完善有助于减少工作量及避免人为出错。在影响箱　梁挠度的众多因素中，对温度因素应特别重视，徐变及温度因　素影响需深入研究和进一步完善。　充分重视施工过程的管理施工中应认真做好监控所需　的试验数据，如挂蓝变形、混凝土重度、混凝土弹模等，这些数　据对准确计算、预测起到重要作用，不可忽视。　【参考文献】　［１］周水兴，向中富＿桥梁工程［ＭＩ．重庆：重庆大学出版社，２００１．　［２］徐君兰．大跨度桥梁施工控制［Ｍ】．北京：人民交通出版社，２０００．　［３］向中富．桥梁施工控制技术【Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００１．　［４］杨昀，向学建．下沙大桥上部成桥线形施工监控［　华东公路，２００３　［５］雷俊卿．桥梁悬臂施工与设计【Ｍ】．北京：人民交通出版，２０００．　［６］周水兴，何兆益＿路桥施工计算手册［ＭＪ．北京：人民出版社，２００２．　［责任编辑：王静］　ｓｃＩＥＮｃＥ＆ＴＥｃＨＮ０ＬｏＧＹ　ＶＩｓ１０Ｎ科技视界Ｊ　９１　　｛