孙之芜,等:大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工监控
程施工
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大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工监控
孙之芜1, 叶 生2, 杨成斌3
(1.合肥工业大学土木建筑工程学院,安徽合肥 230009;2.安徽交通职业技术学院土木工程系,安徽合肥 230051;3.合肥工
业大学建筑设计研究院,安徽合肥 230009)
摘 要:桥梁施工监控主要是施工过程的安全控制以及线形与内力状态控制。文章简要阐述了梁桥施工监控的目的、内容,以及理论与方法,并介绍了施工监控技术在大跨度桥梁工程中的应用。关键词:连续梁桥;施工监控;应力监测
中图分类号:U448.215;U448.35;U445 文献标识码:A 文章编号:167325781(2007)0320293203
0 引 言
桥梁施工在公路建设中起到举足轻重的作用,桥梁施工质量的好坏直接影响道路的使用性能和安全性能。随着桥梁结构形式、施工特点及具体控制内容的不同,其施工监控方法也不一样,桥梁施工监控的主要任务是桥梁施工过程的安全控制和桥梁结构线形与内力状态控制。
的施工过程或经过调整后的施工过程得以准确地实现[1]。
2 施工监控的理论与方法
连续梁桥是一施工-量测-识别-修正-预告-施工的循环过程,其实质就是使施工按照预定的理
想状态(主要是施工标高)顺利推进。
实际上不论是理论分析得到的理想状态,还是实际施工都存在误差,所以,施工控制的核心任务就是对各种误差进行分析、识别、调整,对结构未来状态做出预测。
连续梁桥在梁段浇筑完成后出现的误差,除张拉预备预应力索外,基本没有调整的余地,而只能针对已有误差在下一未浇筑梁段的立模标高上做出必要的调整。所以,要保证控制目标的实现,最根本的就是对立模标高做出尽可能准确的预测,即主要依靠预测控制。无论施工过程如何,总是以最终桥梁成型状态作为目标状态,以此来控制各施工块件的预抛高值
(立模标高)[2]。2.1 材料参数的测试
1 施工监控的目的与内容
桥梁施工监控的目的就是确保施工过程中结构的可靠度和安全度,保证桥梁成桥桥面线形与受力状态符合设计要求。具体做法是通过在施工过程中对桥梁结构进行实时监测,并根据监测结果对设计的施工过程进行相应的调整,使桥梁建成时最大可能地接近设计要求。
施工监控根据桥梁成桥(含桥墩)后线型的要求,监控的主要内容有:各梁段的变形及高程实施控制;箱梁控制截面应力监测等。对于悬臂施工的大跨度桥梁结构,所采用的施工顺序与成桥后的主梁线型与结构内力有着密切的联系,对墩顶变形及主梁合龙顺序密切相关。在施工阶段随着桥梁结构的荷载状态、环境温度、湿度不断变化,结构内力和变形也随之不断变化。因此,需要对大跨度桥梁的每一施工阶段进行详尽的分析和实测验证,并采用一定的监控方法对结构变形、应力加以控制,指导施工实践,以确保设计
收稿日期:2007201216
作者简介:孙之芜(1979-),男,安徽蒙城人,合肥工业大学硕士生;
杨成斌(1962-),男,安徽滁州人,合肥工业大学教授.
作为结构的重要组成部分,材料参数的真实值直接影响到主梁挠度及内力。
因此,施工开始及施工过程中,应针对桥梁所用混凝土及钢绞线等主要材料进行物理和力学参数检测,以应用于施工控制分析中。具体应包括混凝土容重、弹性模量、收缩徐变特性参数及钢绞线弹性模量、
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孙之芜,等:大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工监控
用二次抛物线。箱梁全宽16.25m,梁底宽8m,两侧悬臂长均为4.125m,中跨跨中高度3.0m,墩顶支点处梁高为7.2m,边跨支点梁高3.0m。下部结构均采用墙式墩及柱式墩。3.1 基础沉降监测
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延伸率、管道摩阻系数等[3]。
2.2 变形标高监测
为了正确反映桥梁结构施工中的标高(位移),把节段梁底标高作为状态矢量和控制矢量的监测值,梁底采用预埋一根从梁底到顶板的粗钢筋来引取,并在钢筋安置后测出钢筋顶或底的标高差作为标高和位移的测量结果[4]。2.3 应力监测
在大跨度预应力混凝土连续梁桥上,主要测试大桥的桥墩和箱梁截面的应力,对预应力混凝土连续梁桥还必须注意墩梁临时固结构件的应力情况。一般来说,桥墩上测点布置在墩底、横系梁及墩顶截面处,主梁上测点布置在悬臂根部、L/4,L/2等关键截面上。2.4 温度场监测温度变化是影响主梁挠度的主要因素之一。温度变化包括季节性温度和日温度变化2个部分。日温度变化复杂,尤其日照作用会引起主梁顶、底板温差,使主梁产生挠曲,同时会引起墩身偏移,从而导致主梁因刚体转动而产生悬臂端竖向位移。因此,对结构温度场的监测是一项十分重要的工作。
只有充分地了解结构因温度变化引起的位移、应力改变,才能确定在当前荷载作用下结构的真实位移、应力状态。
温度项目的监测包括:主梁箱内外大气温度梁体温度、温度梯度和主墩各侧面温度[5]。
为监测施工过程中的基础不均匀沉降和累计沉
降,在每个中间桥墩位置处的承台4个角点上布设沉降观测点。3.2 桥墩垂直度和墩顶水平位移监测采用悬臂浇筑的连续梁桥在施工过程中由于两对称悬臂端的施工进度不完全同步,或者施工机具设备堆放不当会导致墩顶产生纵向水平位移。为监测施工过程中的墩顶的水平位移,在桥墩施工完成后,沿桥墩高度方向的墩顶和墩底位置处布设观测点,布设观测点时要求上下两点在同一垂直线上。3.3 主梁控制截面的应力与温度监测
连续梁在悬臂施工状态下是静定结构,正常施工情况下,只要保证预应力张拉有效,连续梁的应力偏差不会太大,因此不需要进行过多应力的监测。但是对于采用大吨位锚具的单箱单室连续箱梁,存在应力分布不均匀的特点,虽然在设计中已经考虑这一因素,但为保证不出现意外情况,在应力最不利截面埋设仪器,跟踪主梁施工过程中的应力变化。
根据连续梁桥施工过程中的受力特点和施工监控的主要目的,初步确定应力状态监测断面位置为悬臂开始截面、1/4跨截面,每个断面顶、底各设2个测点。测点布置示意图见图1所示。(75m+3×125m+75m)×2连续梁共设测点64(4×8×2)个。
温度测点的布置主要是考虑混凝土应力测点温度修正的需要,故温度测点采用与应力测点相同的设置。
3 工程实例
某大桥为一联(75m+3×125m+75m)采用悬臂浇筑施工的变截面预应力混凝土连续梁桥,该桥各左右两幅。
五跨连续梁的上部箱梁为单箱单室断面,梁底采
图1 (75m+3×125m+75m)连续梁应力测点布置示意图
3.4 标高测点布置
标高测量包括挂篮前移时梁底标高的定位测量,浇筑本节段混凝土后在梁顶预埋钢筋;第二天测量本
节段的梁底标高和所有梁顶(预埋钢筋头部)的标高;张拉本节段预应力钢筋后测量所有梁顶(预埋钢筋头部)的标高。测点布置:每节段4个测点。测量仪器:
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精密水准仪,测量精度在±2mm以内。
3.5 测试工况
根据桥梁的施工程序,对荷载有明显变化的工况,包括挂篮前移、浇筑混凝土、张拉预应力钢筋,拆除支架等工况进行监控。由于施工监控是一个动态
(下转第296页)
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吴 军:FORTAFERRO水泥增强纤维在桥面铺装施工中的应用
会提高混凝土的水灰比,造成强度降低。
(3)拌和。福塔纤维的拌合需采用强制式搅拌设备,根据每次混凝土搅拌方量的不同,严格按照掺入量(4.5kg/m3)加入纤维。
拌和时,根据配合比直接将纤维与骨料、水泥投入搅拌机。如果拌合能力不强,要拆包投入纤维,并将纤维投放在骨料中间,防止纤维飞散。在正常的搅拌阶段,需适当延长搅拌时间(一般建议30～60s),保证纤维能够均匀分散。(4)表面处理。桥面铺装浇筑完毕后,需进行表面抹光处理。在进行表面抹光时,应注意严禁使用带齿状的工具,防止纤维被带出混凝土。
(5)养护。采用普通混凝土养护方法进行养护即可,一般为14d。
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为3×12m的空心板桥,全长36.6m;桥面净宽为12.20m,两侧人行道宽0.55m,该桥已于1992年建成通车。
根据现场调查,该桥梁板完好,桥面铺装多处开裂,从下部检查看,梁板之间的混凝土铰缝全部脱落,全桥梁板存在单体受力现象,已严重影响桥梁自身的安全。
2 设计方案
(1)桥面铺装。拆除原桥面铺装层,重新浇筑C40福塔纤维混凝土,其厚度为12cm。(2)铰缝混凝土。凿除原有铰缝混凝土,采用吊模重新进行铰缝处理。(3)桥头接线。破除原桥头损坏的接线路面,在桥头重新施做板块。
(4)其它。重新布设全桥泄水孔。
5 结束语
该桥自2006年3月15日开工至2006年5月10日竣工通车。由于该桥处于G318上,经过半年多的时间运营,效果良好,未出现混凝土开裂、破碎等病
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3 FORTAFERRO的性能指标
福塔纤维的性能指标,见表1所列。
表1 福塔纤维性能指标
材 质外 观比 重抗拉强度/MPa
纯共脂物/聚丙烯单丝/有原纤维体制
0.91620～758
长度/mm颜色耐酸碱性吸水性
灰色极好无吸水
害,桥头跳车、桥梁震动等现象全部消失,桥梁整体使用状况良好,FORTAFERRO增强维修在桥面铺装应用中值得推广。
〔参考文献〕
[1] JT/T525-2004,公路增强材料聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维
[S].
[2] JTGD40-2002,公路工程水泥混凝土路面设计规范[S].[3] 段富明.纤维增强材料[M].武汉:武汉工业大学出版社,1995.[4] 孙家瑛,魏 涛.聚苯烯纤维对混凝土路用性能的影响[J].混凝
4 主要施工方法
(1)纤维掺入量。根据结构要求,福塔纤维(FORTAFERRO)掺入量为4.5kg/m3。
(2)用水量。由于福塔纤维是不吸水的,因此无
土,2001,(6):57-59.
[5] JTGF30-2003,公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].
需调整正常的混凝土拌和用水量。若用水量过大,则(上接第294页)
态,为施工的顺利进行提供了可靠的保证。
〔参考文献〕
[1] 石德斌,程浪舟,朱文清.大跨度变截面预应力混凝土连续梁桥
的过程,因而测试工况将根据理论分析结果和现场施
工的实际情况进行适时调整。为了防止结构在施工过程中产生非正常的变形和应力,在施工过程中,对桥梁另外进行实时跟踪监测。
施工监控[J].铁道标准设计,2006,(2):51-53.
[2] 向中富.桥梁施工控制技术[M].北京:人民交通出版社,2003.[3] 杜 洪,蒋 陈.连续刚构桥梁施工控制[J].公路交通技术,
2003,(2):44-46.
[4] 葛耀君.分段施工桥梁分析与控制[M].北京:人民交通出版
4 结束语
施工监控环节在大跨度预应力混凝土连续梁桥
的建设中是必须的,是一项技术系统工程。通过实施施工监控,对结构在施工过程中的受力和位移状态进行了有效的控制,使桥梁结构始终处于安全的可控状
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社,2003.
[5] 李公平.预应力混凝土连续刚构的施工监控[J].桥梁机械与施
工技术,2005,(9):46-48.
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