预应力连续梁桥施工控制技术__墨水学术,论文发表,发表论文,职称

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:219

副标题#e#【摘要】随着公路建设的飞速发展，需要修建更多的大跨度桥梁以跨越大江、大河和海湾，来满足人民生产和生活的需要。预应力混凝土连续梁桥因其受力合理、结构刚度好，变形小、抗震能力强，特别是主梁变形挠曲线平缓和桥面伸缩缝少使行车平顺舒适等优点，使预应力混凝土连续梁桥在工程上的应用相当广泛。本文首先分析了预应力混凝土连续梁桥施工控制的必要性,然后系统阐述了施工控制内容和方法，最后结合实例对悬臂浇筑法控制技术进行研究。
　　【关键词】预应力混凝土;连续梁桥;控制技术;臂浇筑法
　　【正文】连续梁桥是一种古老的结构体系。自60年代中期在德国莱茵河上采用悬臂浇筑法建成Bendor桥以来，悬臂浇筑法得到不断改进、完善和应用，从而使得预应力混凝土连续梁桥成为世界众多国家广泛采用的桥型之一。预应力混凝土连续梁桥在我国的发展与应用虽然只有20余年的历史，但是这种桥梁形式已遍布于城市，广泛跨越于宽阔河流，在我国各地充分发挥着自身的独特优势,成为一种倍受人们青睐的的桥型。
　　一、预应力混凝土连续梁桥施工控制必要性
　　预应力混凝土连续梁桥的施工，初始时，只能凭简单的仪器进行人工测量、分析与预报；时至今日，在监控、分析、预报和调整方面自动化程度已相当高，已形成了较完善的桥梁施工控制技术系统。
　　（一）完善设计方案——满足施工实际的需要
　　我国的桥梁施工控制也践行着从理论到实践的过程。施工设计方案中呈现的相关控制数据都是对理论设计参数和施工方法的假定，当具体的施工条件发生改变时，假定的控制数据就不再尽善尽美，甚至与施工实际相去甚远，只有实行施工控制，对这些数据随时给予修正,才能满足施工实际的需要。
　　（二）影响施工的因素增多——施工过程的需要
　　预应力混凝土连续梁桥一般都是跨度较大的桥梁，而桥梁跨度越大，桥梁分段数目也就越多,悬臂长度也就会越大，随之，在施工过程出现的影响因素也相对增多。对于这些不利因素,只有及时有效地进行处理,才不会对结构受力产生危胁,才会能使主梁线形保持顺畅，确保成桥能供人们舒适行车。
　　（三）有效调整偏差——结构本身特性的需要
　　对于混凝土连续梁桥结构而言，它的成桥与诸多因素有关，如梁部线形情况、结构恒载内力大小、施工方法、施工过程中随时出现的偏差等等。这些因素中，偏差因素是最容易被人们忽视的，但对质量影响的后果不容小视，如材料随着温度而产生弹性模量变化；测量设备精确度不高和人为等因素产生的误差；结构的理论设计值与实际施工操作形成值产生的客观差距；其他一些不可避免的偏差等等。实际施工过程中，允许一定范围的偏差存在，但对于那些影响成桥的内力和线形的偏差要及时有效调整，如主梁的竖向挠度误差，因为其具有累积的特性,不进行偏差调整会造成合拢困难。
　　二、预应力混凝土连续梁桥施工控制内容
　　预应力混凝土连续梁桥采用悬臂浇筑法施工，要进行节段悬臂浇筑，这时的施工控制就要针对施工过程中监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，准确地计算出每个悬浇节段的立模标高，再将其与理论数值进行对比，然后对产生的误差进行分析，为预测和调整下一立模的标高服务，以此保证成桥后桥梁线形和结构内力状态符合设计要求，使桥梁施工控制始终处于容许的安全范围内。
　　（一）线型控制
　　预应力混凝土连续梁桥不论采用什么精良的技术、进步的方法和先进的设备，受诸多因素的影响，或大或小的变形总会出现在桥梁结构的施工过程。
　　线型控制主要是针对每一节段箱梁的横向偏移及竖向挠度而言，控制总目标达到设计的几何状态。对于横向偏移问题，可以采用精确测量控制和调整来应对；对于竖向挠度问题处理起来相对复杂，一旦观测值与理论计算值在比较时#p#副标题#e#出现偏差，如果存在的偏差已不满足设计要求，就必须进行误差分析和进行必要的调整，实现下一节段在精确控制下施工，达到桥梁结构受力合理和线形符合设计要求。由于施工桥梁的规模、跨径大小、技术难度等不同，对挠度产生的影响也就不一样，所以，最终结果的误差容许值目前还没有统一的规定,需具体桥梁的施工控制需要具体对待。
　　（二）内力控制
　　内力控制是桥梁施工控制另一个重要问题。无论是施工过程中的桥梁，还是成桥状态的桥梁结构受力情况，如果控制不力将会给结构造成危害,严重者可能在施工过程就出现主梁被破坏。
　　内力控制可以采用在各节段布设应变仪的方法，对如下项目和精度进行随时监测控制：桥梁本身由于自重下产生的应力；结构对施工的外部荷载产生的应力；结构预加力，包括张拉力、管道摩阻影响；温度变化下的应力等等。对于应变仪的读数，按规定程序读取后，还要与理论分析结果进行比较，通过内力分析来实现监控。
　　除了线型和内力控制外，稳定性和安全对桥梁的控制也有着同等的甚至更重要的意义。纵观桥梁施工实际，桥梁建成后的稳定计算是人们关注的焦点，而对于施工过程中也可能出现的失稳现象至今还没
　　有可靠的监测手段,为此，建立一套施工过程的稳定监控系统是控制技术努力的方向；当然，每一次施工的桥梁结构形式不同,影响施工安全的因素也会不尽相同，在施工控制中需因地制宜，确定具体的安全控制重点。
　　三、预应力混凝土连续梁桥施工控制方法
　　预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工的控制技术流程在前前期结构分析计算后，可以简单概括为预测标高的过程。在这一流程中，无论是合拢精度，还是成桥运营状态下的线形和内力状态，都与预测标高息息相关。
　　（一）结构分析计算法
　　结构计算就是在桥梁结构施工阶段形成前就对其的应力、位移情况等情况进行施工仿真计算，把通过计算得到的每个阶段的变形和受力理想状态做为出发点，实现控制和指导施工过程中每个阶段的结构行为，使成桥后的线形和内力与设计要求趋于一致。
　　（二）自适应控制法
　　自适应控制法就是经过几个节段的反复辨识后,使计算模型基本与实际结构基本一致,得出各施工阶段的理想状态，从而对施工过程进行有效控制。对预应力混凝土连续梁桥而言，已完成节段处于不可控状态，对已发生的线形误差的纠正措施也极为有限，这时采用自适应控制法是很奏效的。混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工过程中，关键的挠度控制可以采用这种方法。挠度控制，就可以把各阶段实测数据、计算结果和设计计算结果对比，然后据此来调整梁段预拱度值，在保证成桥线形符合设计要求的前提下，保证合拢精度。
　　（三）施工监测法
　　施工监测是桥梁施工控制技术的重要方法，通过对主墩和主梁结构在各个施工阶段的应力和变形监测数据，基本可以推测出结构实际行为，指导结构施工的受力更加合理，线形设计更加平顺，为桥梁的安全、顺利地建成提供技术保障。
　　施工监测法的实施对象包括挠度、主梁应力和温度等方面。实施挠度监测时，立足于实际情况，对箱梁预埋的监测点分几个测次周期性地进行水准测量。在每施工节段恰当地设置一个测量断面，并且在每测量断面布置三个点，达到测量结果全面而准确；测量时间必须严格控制在清晨日出前，悬臂箱梁在这一时间段内自然温差对它影响最小，它的挠度变形正处于相对稳定时段；“挂篮行走前后、块件浇筑前后、预应力张拉前后”这是最佳的观测频率，从挂篮弹性变形到自重挠度和预应力产生的挠度都处于最大状态，将这一状态的实测值与程序计算的理论值进行比较，一方面可以修整理论分析，一方面如果发现异常现象可以进行及时而有效地分析处理。悬臂根部、跨中等关键截面等部位都可以布置主梁应力监测点#p#副标题#e#；各种应变仪或应变片、应变式测力传感器、测力计、钢弦式应力计等都可以在监测中加以使用。温度是影响主梁挠度的主要因素之一，季节温差对主梁挠度的影响比较简单，可以在实施挠度监测时同步进行，并把各节段在各施工阶段的温度输入计算机系统，就能较好地分析其对挠度产生的影响；日照温度变化对桥梁质量影响较大，如主梁发生挠曲、墩身产生偏移都可能与日照温度变化的影响有关，在对日照温差进行测试时，可以选择在测点埋设铂电阻，通过导线将其与温度测试显示仪相连接，定时观测记录中摸清桥梁日照温变的情况。
　　四、应用研究
　　（一）监控测点布设和数据分析
　　1、变形测点布设和数据分析
　　根据施工监测法，针对悬浇箱梁的每个节段布设3个监测点，具体位置选择在腹板中心和梁中心线处且与节段前端面有20cm距离处（如图1）。
　　
　　
　　变形测点布设时，可以用短钢筋制成测点标志，为了便于观察，要使钢筋高出箱梁截面混凝土达到视力所及的程度，并对钢筋露出端进行加工磨圆，涂上醒目的红漆；埋入部分也要进行处理，达到与箱梁内的钢筋骨架牢固焊接。
　　
　　2、应力测点布设和数据分析
　　在箱梁控制截面布置应力测点（如图4），进行正应力监测。
　　图4应力测点布置图(纵向布置)(单位:cm)图5南幅桥4#墩应力测点
　　
　　观测预应力时，主要针对钢束张拉锚固、恒载、体系转换等作用下箱梁混凝土正应力变化等进行监控，把实际观测值与方案设计值进行比较，从而得出施工过程中的箱梁截面混凝土正应力是否在设计要求范围内的结论。
　　针对南幅桥4#墩埋设的应力测点的数据绘图（如图5），应力实测值随节块施工的变化情况一目了然。
　　分析：由图形变化情况可知，南幅桥4#墩各个测点位置处的混凝土应力都处于一定的受压状态,当梁体合拢后，这时所测的测点处的压应力有所减小。
　　对该桥的实际施工过程进行应力和变形实施监控和数据分析，相对于实测高程而言，各个梁段的预测高程都有一定的误差但在允许范围内；当中跨合拢时,合拢段两侧对称点高程误差也符合监控要求范围。总之，每个施工阶段内力和变形均满足要求，符合施工监控的预期要求,所以说，该桥的施工监控是成功的。
　　五、结论
　　随着经济全球一体化，我国桥梁建设也形成了前所未有的高潮。桥梁建设作为国家基础设施中重要的组成,它的质量关系到全体民众幸福。在桥梁建设中，利用先进施工控制技术打造精品工程，这既是为实现桥梁良好路性能提供可能，也是桥梁建设事业的美好蓝图。
　　【参考文献】
　　1、俞先林,张瑗媛.预应力混凝土连续梁桥悬臂施工模糊控制技术；中外公路；2003.02
　　2、俞先林,张瑗媛.预应力混凝土连续梁桥悬臂施工中的模糊控制技术；上海公路；2003.01
　　3、季国清.预应力混凝土连续梁桥悬臂施工法关键技术与应用研究；中国高新技术企业；2008.11
　　4、池邦云.预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥悬臂施工控制分析；华章；2007.10