连续刚构桥施工监控及挠度控制探究

发表时间:2021/6/28   来源:《工程管理前沿》2021年2月第6期   作者:包璐玮
[导读] 在桥梁工程项目的建设中,连续刚构桥是其中比较常见的结构
        包璐玮
        云南省公路工程监理咨询有限公司第一分公司,云南 昆明 650000
        摘要:在桥梁工程项目的建设中,连续刚构桥是其中比较常见的结构,特别是在山区或者是交通运输状况相对较好的地区,建造连续刚构桥是较为适宜的。基于其结构形式,应提前计算挠度变化。如若在悬臂施工的过程中对梁体挠度没有进行及时的有效度控制,那就不仅仅是影响整座桥梁外观线形,更会严重影响整座桥梁的使用寿命。由此为推进其更好开展,本文探究连续刚构桥在工程建设过程中的施工监控及挠度控制。
        关键词:连续刚构桥;施工监控;挠度控制
        
        连续刚构桥在实际的施工过程中,以挂篮悬臂浇筑为主要施工方式对其进行逐段对称施工。一般来说,连续刚构桥的跨度是比较大的,在建设过程中的挠度较为明显,所以如若不能把控好挠度,不仅会严重影响到桥梁的线形和内力偏离控制目标,也会影响到合龙,进而令桥梁的建设质量大打折扣。由此,深入分析连续刚构桥施工监控的相应内容并探究其挠度把控的应对策略,对于其工程的建设也是极具价值与意义的。
        一、连续刚构桥施工监控
        (一)施工监控内容
        在以挂篮悬臂浇筑进行连续刚构桥的建设时,受多种因素的综合影响,会使其在结构上产生一定的变形,因而要对其各节段施工箱梁高程、中线、墩顶偏位、倾覆力矩等进行结构线形测量,在主墩墩顶、0#块、中跨合龙段、边跨合龙段、中跨(1/4)截面、边跨(1/4)截面等桥梁的关键性位置进行应力测试截面监测,其中实际环境中的温度变化监测的布置与应力监测同步相同,主墩的监测中主要围绕墩身结构尺寸、墩身垂直度测量控制以及应力应变片预埋进行。在完成上述连续刚构桥施工监控的几何和应力控制后,为更好地把控它的稳定性,确保桥梁的质量安全,要确定好建设过程当中每一个阶段内力与位移的理想状态,在实测数据的对照中,确定其最大限度的状态,对预应力、混凝土收缩及徐变、支座强迫位移、均匀温度作用、竖向梯度温度、成桥状态等影响主桥上部结构的因素进行反复核算,由此根据这些实际监测的数据信息来推算下接下来的理想状态,依托参数预测报告,提出挠度监控建议。
        (二)施工监控要求
        以施工监控来掌握结构受力情况,进而起到预测、预警和指导建设的积极作用,由此控制好主桥箱梁合龙后的结构、设计线形的误差能够保持在相应要求内,比如温度控制在多少度以内,合龙段两端竖向误差以及轴向偏位控制在多少数值以内等等。在悬臂施工每个节段的控制目标中,挂篮定位标高与监控要求的标高要控制在一定数值以内,如果在预应力束张拉完之后,梁端标高与监控要求控制的标高误差超过了一定范畴,那么就会由建设的监控单位在探究与分析其引发误差的缘由后,再作出接下来的调整策略。
        (三)施工监控流程
        在进行连续刚构桥箱梁悬臂的施工节段时,依托对设计理论值和实际监测值的比照,来分析为何会出现偏差,依托模型节段、动力特性测试分析的参数,以及建设的进度、环境温度和结构变化、相应状态的各种荷载、混凝土的收缩与徐变、预应力张拉等多个需要考虑的因素,来对模拟得出的计算值进行修正,进而预测接下来成桥状态的内力、位移和建设状态,从而对下一节段的预拱度有个把控,提出建设建议。
        
      
        
       
        二、连续刚构桥施工挠度控制
        (一)施工挠度控制基本程序
        在进行悬臂浇筑建设的施工时,在混凝土本身的重量、阳光照射、环境温度的改变、挂篮本身的弹性和非弹性变形、预应力钢束张拉等多重因素的综合作用下,箱梁会因此出现一定的挠度。其中,混凝土自身的收缩徐变等,也会对悬臂段产生改变。由此为了合龙后的线型以及应力状态能够更好地达到设计的标准要求,进而更加有效地保持施工与设计的一致性,相应的工作人员一定要监测好悬臂施工节段的挠度和应力的变化情况,从而明晰构件具体的变化,以此在实际建设的过程中能够更及时地调节相应的标高参数,依托科学合理、准确可靠的数据信息来进行下一节模板的安装工作,在最大程度上确保下一节模板标高的准确性。总的来说,与之相呼应的立模标高一定要将设计高程、提前设定的拱度、挂篮弹性和非弹性变形、环境温度变化以及预应力钢束张拉等各种与之相关的因素变化都要严谨认真的考虑进去。
        立模标高应按下式进行确定:
        Hj=Hi+∑fli+∑f2i+f3i +f4i+f5i
        式中,Hi为设计标高;∑fli为由各梁段自重产生的在i节点的挠度总和;∑f2i为一由张拉预应力在i节点的挠度总和l;f3i为挂篮变形值;f4i为混凝土的收缩徐变在i节点引起的挠度,按主跨跨中15cm考虑,其余按正弦分配变化,变化方程如下:
        次边跨及中跨分布方程为:Hy=150×sin(X×π/40)
        边跨分布方程为:
        Hy=150 ×sin(X1×π/0.618×45)
        Hy=150 ×sin(X2xπ/0.372×45)
        上述方程中,Hy为预留的徐变沉降量,>mm;X为沿各“T”构纵向布置的横轴,坐标原点为0#块中心点,>m;X1为沿各“T”构纵向布置的横轴,坐标原点为0#块中心点,>m;X2为沿各“T”构纵向布置的横轴,坐标原点为边跨支点端头处,>m。
        f5i为使用荷载在i节点产生的弹性与非弹性挠度。上述公式中,∑fli,∑f2i,f4i,f5i,均由程序计算得出,并且根据具体实施的实际监测情况对其加以修正;f3i在挂篮加载施压后得出结果。
        (二)施工挠度控制应对策略
        在施工挠度的控制中,如若想在最大程度上对其建设线形的准确度进行提升,必须要设置高程监测点在箱梁梁底以及梁顶上,其中主要围绕将梁底高程测点进行监测,当相应的浇筑工作完成以后,监测梁顶和梁底的高程。
        在以挂篮悬臂浇筑的方式进行连续刚构桥的施工时,要充分考虑到多种因素对其结构上变形的导向作用。由此为了更好地降低相应的挠度影响,在其挂篮的择选上,要有所注意,尽可能地选取重量较轻、刚度与工字钢要求相契合的挂篮。并且,在挂篮的变形情况上,也要在近乎详尽的数据分析和计算的基础上,再来进行后续的判断,由此在相应信息数据的计算之下,可以得到其挂篮变形的情况和箱梁段重量的变化规律曲线,然后与之相关的工作人员就能够根据这种变化的曲线,便可以很好地运用螺栓对一些具体部位开展相应的校正工作,进而把挂篮对挠度的牵制作用降到最低。
        三、采用体外预应力对运营期不利挠度进行调整
        (一)过程中的预埋精度
        根据体外预应力束的束数,对体外预应力束的转向位置加以确定,在很大程度上左右着体外预应力加固连续刚构桥的成败。由于体外预应力束的转向依赖于转向板,因此合理地确定转向板的位置等于体外预应力束线形的优化,与此同时,其也是体外预应力混凝土结构的一种特殊构造,它是除锚固构造外,在跨内唯一与混凝土结构联系的构件,并且负担着钢索转向的重要任务和传力结构。因为它不但关系到自身的应力集中问题,还关系体外预应力束预应力损失、主梁的承载能力、主拉应力、挠度及压应力储备、体外预应力束的自振频率等问题。
        (二)运营期的挠度监控
        一般而言,在正常使用的范畴下,按照弹性理论,对体外预应力结构的挠度进行计算,对于未开裂的混凝土,因梁体挠度相对较小,对二次效应的影响可以不予以考虑。由于大跨径预应力混凝土连续刚构桥一般多为全预应力混凝土或者A类部分预应力混凝土,且梁体的变形基本停止,同时有研究表明,体外预应力混凝土桥梁二次效应都不大(不超过4%),在正常使用阶段的设计中可以不考虑二次效应的影响。
        为了更好地确保其结构在实际的应用中不会产生相对较大的变形,应对使用荷载作用阶段弹性挠度值加以限制;与此同时,确保张拉体外预应力在施工过程中的结构安全,对结构上的变形状态加以了解,并进行有效地控制。
        (三)对不利挠度进行张拉调整
        一般而言,在极限受力的情况之下,体外预应力束的应力增量比普通无粘结预应力筋应力增量相对较小,为充分发挥预应力筋的强度,张拉控制应力σcon不宜定得过低。但由于体外预应力是通过转向板来改变预应力筋的方向和偏心距,在转向板和预应力筋的接触区域,由于横向挤压力作用及其预应力筋弯曲后产生内应力,将导致预应力筋将产生强度下降,所以,在进行张拉控制应力的选取时应将其考虑进去。CEB-FIP模式规范对体外预应力束弯折处的曲率半径和转角做出限制,力筋弯折点转角必须小于15°,曲率半径应满足:
        Rtond = (αΦnN)/n
        式中:α——系数,对于光滑接触面α=20;
        Φn——钢绞线或钢丝公称直径;
        N ——同一体外预应力束预应力钢绞线或钢丝的根数;
        n ——传递径向分力的预应力筋钢绞线或钢丝的根数。
        如果不满足以上条件,应按CEB-FIP标准要求试验确定预应力筋的强度。在实际的应用过程中,无法对该要求进行满足的情况之下,在无实验依据时,有必要降低张拉控制应力。《公路桥梁加固设计规范》JTG J22-2008对体外预应力的张拉控制应力σcon给出了上限值,钢绞线、钢丝束取σcon≤0.65fpk,e;精轧螺纹钢取σcon≤0.75fpk,e 。
        另一方面,为了对预应力筋的强度进行更为充分的发挥,张拉控制应力不宜定得过低,因此对张拉控制应力的下限值。建议在使用消除应力钢丝、钢绞线时的张拉控制应力σcon≥0.4fpk,e。即体外预应力束的张拉控制应力限值,钢绞线、钢丝束取:0.4fpk,e≤σcon≤0.65fpk,e,精轧螺纹钢取:0.4fpk,e≤σcon≤0.75fpk,e 。
        结束语
        综上所述,对连续刚构桥建设过程中施工监控的内容、要求和流程进行相应的探究,发现在悬臂浇筑过程中,各种因素的综合作用之下而产生的挠度对工程项目的影响是较大的,采取一定的措施对挠度加以控制是很有必要的。所以在相应工程的实际建设中,对控制内容和影响因素要加强信息数据的分析,对施工过程中的挠度不断进行监测和适时的调整,与此同时具体问题具体分析,对涌现的各种问题给予科学的应对和及时的解决,进而确保工程保质保量完成好。
参考文献:
[1]龙华. 连续刚构桥施工监控及挠度控制探究[J]. 四川建材,2020,46(10):128-129.
[2]王珲. 连续刚构桥施工监控及挠度控制分析[J]. 中国勘察设计,2018,(10):87-89.
[3]刘义才. 连续刚构桥施工监控及挠度控制分析[J]. 交通世界,2018,(20):99-100+103.
       
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