董彥方

（中鐵二十局集團(tuán)第二工程有限公司北京　100036）

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工控制仿真分析

董彥方

（中鐵二十局集團(tuán)第二工程有限公司北京100036）

當(dāng)前，對于跨度比較大的混凝土橋梁，主要使用自架設(shè)體系進(jìn)行施工。受預(yù)應(yīng)力、混凝土自重、溫度變化、橋面荷載等因素的影響，導(dǎo)致懸臂梁持續(xù)保持在一個變化的狀態(tài)下，為了保證橋梁的應(yīng)力達(dá)到設(shè)計要求，需要準(zhǔn)確的預(yù)測應(yīng)力以及撓度變形，對施工過程中的各個階段進(jìn)行仿真分析?；诖?，本文對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁施工仿真分析進(jìn)行探討。

預(yù)應(yīng)力混凝土；連續(xù)橋梁施工；控制；仿真分析

1　工程實(shí)例

某橋梁工程主橋總施工長度為255m，結(jié)構(gòu)采用50m+2× 80m+50m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，箱梁使用寬度為6m，頂面寬度為13m，箱梁根部梁的高度為4.8m，中跨和邊跨合攏段的高度為2m。橋梁施工平面布置圖如圖1所示。

圖1　主橋總體布置圖

2　建立仿真模型

2.1設(shè)計仿真計算模型

在仿真計算的過程中，要先將主橋簡化成平面結(jié)構(gòu)，將橋梁離散成133個節(jié)點(diǎn)和132個梁單元，將十號墩簡化成固定鉸支座，八號支座、九號支座、十一號支座、十二號支座簡化成活動的鉸支座。按照仿真模型的節(jié)點(diǎn)劃分和單元劃分計算成橋結(jié)構(gòu)。

2.2設(shè)計仿真分析的相關(guān)參數(shù)

一般情況下，為了保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，使用規(guī)范設(shè)計參數(shù)所計算得到的位移值、結(jié)構(gòu)內(nèi)力值均會比實(shí)際測量值大[1]。但在施工過程中，如果不考慮這方面因素，會導(dǎo)致誤差比較大，對橋梁內(nèi)力的合理性以及橋后結(jié)構(gòu)線性均會有比較大的影響。在設(shè)計仿真結(jié)構(gòu)參數(shù)時，要保證實(shí)際值和取值盡量保持吻合，對于一些可以測定的、比較重要的參數(shù)可以直接采用試驗(yàn)數(shù)值。對于無法準(zhǔn)確測定的，則根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行取值，并根據(jù)過去的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。該項目的設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1　

2.3確定施工階段立模標(biāo)高

在進(jìn)行主梁懸臂澆筑施工時，主梁線性的平順性和梁段立模的標(biāo)高有比較大的關(guān)系，對設(shè)計有比較大的影響。在對立模標(biāo)高進(jìn)行確定時，如果考慮的因素和實(shí)際情況比較符合，則可以準(zhǔn)確的得到控制，施工后橋面的線型也會比較好。相反如果和實(shí)際情況不符合，會使設(shè)計線型和橋面線型之間的誤差比較大[2]。由于立模標(biāo)高并不代表橋梁建設(shè)完成后的實(shí)際標(biāo)高，為了可以將施工過程中遇到的各種撓度抵消掉，需要設(shè)置預(yù)拱度。計算公式如下：

式中：Hi指的是i梁段施工過程中，立模的標(biāo)準(zhǔn)高度；Hiy指的是計算預(yù)拱度；H0指的是i梁段的設(shè)計標(biāo)高；Hw指的是溫度修正值；Hg指的是掛籃變形值。利用該立模公式進(jìn)行計算，具有方便、簡單、應(yīng)用效果佳等優(yōu)點(diǎn)。

3　橋梁施工控制

3.1控制應(yīng)力的方法

本混凝土連續(xù)橋梁主要使用鋼弦計來對混凝土應(yīng)力進(jìn)行測試時，橋梁一共布置了98個應(yīng)力計。結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果合理的確定測試元件布置截面。當(dāng)預(yù)應(yīng)力橋梁跨度比較大時，可以將橋梁L/4、L/2、主梁懸臂根部的截面作為主要的控制截面。與此同時，也可以適當(dāng)對主拉應(yīng)力比較大的截面面積進(jìn)行增加。

3.2應(yīng)力控制的最終結(jié)果

為了可以將實(shí)際施工情況準(zhǔn)確的模擬出來，此次在對大橋施工進(jìn)行監(jiān)控時，對所有的施工環(huán)節(jié)都進(jìn)行了監(jiān)控，并結(jié)合數(shù)據(jù)的實(shí)際變化，對施工控制參數(shù)進(jìn)行修改。在進(jìn)行每一段的施工時，需要詳細(xì)對實(shí)際測得的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)理論分析結(jié)果，詳細(xì)的分析實(shí)際測量結(jié)果。該橋梁十號墩B1截面位置施工具體的分析結(jié)果如圖2所示。

圖2　十號墩B1截面位置施工結(jié)果

3.3控制施工標(biāo)高

在對主梁標(biāo)高進(jìn)行控制時，觀測撓度是一個有效的控制措施。通常情況下，可以使用因瓦水準(zhǔn)尺和精密水準(zhǔn)儀對埋置在施工梁段的撓度進(jìn)行周期性的監(jiān)測。在對箱梁截面進(jìn)行監(jiān)測時，可以在各個梁段懸臂的前方、箱梁的截面處進(jìn)行檢測。可以將測點(diǎn)布置在腹板承托上。使用比較粗的段鋼筋來進(jìn)行測點(diǎn)的支座，并使用小塊鋼板或墩粗在其上端進(jìn)行垂直焊接。為了降低頂板厚度產(chǎn)生變化后對標(biāo)高造成的影響，需要固定好測點(diǎn)小段的位置。根據(jù)施工的工序流程，分別從掛籃前移就位、澆筑好混凝土后、張拉好預(yù)應(yīng)力后三個階段進(jìn)行觀測，分別對施工梁段上的各個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行一次觀測。當(dāng)標(biāo)高出現(xiàn)變化時，即表示各個施工階段下，梁段撓度的具體變化情況。為了保證軸線位置和梁部線性位置可以達(dá)到要求，每次完成三～四個左右的梁段施工后，通測一次橋中軸線撓度。當(dāng)同時進(jìn)行幾個T構(gòu)施工時，為了避免T構(gòu)合攏無法對中的情況出現(xiàn)，要聯(lián)測橋梁中軸線。對于曲線上的梁橋或者比較寬的箱梁橋，需要控制好橫向方向的兩個測點(diǎn)，避免箱梁出現(xiàn)扭曲變形的情況。通常在每天太陽升起之前觀測立模和撓度的標(biāo)高，以免因溫度影響觀測值。該橋合攏后十號墩實(shí)際測量標(biāo)高為419.95m，設(shè)計標(biāo)高值為419.92m，十一號墩設(shè)計標(biāo)高為420.1m，實(shí)測標(biāo)高為420.125m，達(dá)到了設(shè)計要求。

4　預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制仿真分析的注意事項

（1）在進(jìn)行大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工時，需要重點(diǎn)控制好撓度和對應(yīng)力。

（2）在施工過程中，應(yīng)力監(jiān)測主要發(fā)揮安全、預(yù)警的作用，如果控制不達(dá)標(biāo)，會嚴(yán)重橋梁質(zhì)量，嚴(yán)重時還會誘發(fā)事故。所以，在進(jìn)行監(jiān)控時，要遵循懸臂梁施工的基本流程檢測控制截面應(yīng)力。

（3）在施工時，不同施工階段的實(shí)際撓度值和主梁撓度理論分析值會出現(xiàn)一些誤差，為了防止誤差不斷的累計，導(dǎo)致主梁線形和設(shè)計值產(chǎn)生過大的誤差，要對理論值逐漸進(jìn)行修正。

（4）對各個節(jié)段的立模標(biāo)高進(jìn)行確定時，需要根據(jù)溫度影響合理的進(jìn)行修正，避免主梁線性和設(shè)計目標(biāo)出現(xiàn)偏離。

5　結(jié)束語

綜上所述，通過使用仿真分析的方式對混凝土連續(xù)橋梁施工控制進(jìn)行分析，立模公式簡單，實(shí)際誤差和理論標(biāo)高之間的誤差值比較小，極大了提高了施工的便利性，進(jìn)行合攏施工時，合攏段之間的誤差控制在5mm，在合攏的過程中，不用進(jìn)行糾偏和壓重，城橋后橋面平順性更好，達(dá)到了設(shè)計要求。

[1]劉成龍，陳強(qiáng)，李振偉.溫度對懸澆施工橋梁長懸臂箱梁標(biāo)高的影響及其對策[J].橋梁建設(shè)，2003（01）：39～42.

[2]蘇成，徐郁峰，鄧江.崖門大橋施工過程中溫度影響的分析、實(shí)測與補(bǔ)償[J].橋梁建設(shè)，2003（01）：19～22.

U445.57

A

1673-0038（2015）50-0227-02

2015-11-25

董彥方（1987-），男，陜西咸陽人，助理工程師，本科，從事施工技術(shù)工作。