刚构连续箱梁悬浇法施工阶段挠度分析与控制.doc

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刚构-连续箱梁悬浇法施工阶段挠度分析与控制
刚构-连续箱梁悬浇法施工阶段挠度分析与控制

　　摘要：介绍了悬浇刚构－连续梁施工阶段挠度的影响因素及施工控制的基本原理，对现场控制方法提出自己的观点。

　　关键词：刚构－连续箱梁 悬浇法 施工挠度 分析 控制
　　中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
　　1 概述
　　悬臂浇筑法（简称悬浇）适用于大跨径预应力混凝土悬臂梁桥、连续梁桥、T型刚构桥、连续刚构桥等结构。其施工特点是无须建立落地支架，无须大型起重和运输机具，主要设备是一对能移动的挂篮。挂篮可在已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段上移动，绑轧钢筋、立模、浇筑混凝土、预应力施加都在挂篮上进行。完成本段施工后，挂篮对称向前各移动一节梁段，进行下一对梁段施工，如此循环前进，直至悬臂梁段完成。采用悬浇施工的方法，须在施工中进行体系的转换。即在悬浇施工时，结构的受力状态呈T型刚构、悬臂梁，带主桥合龙后形成连续刚构或连续梁。悬臂施工方法特别适用于宽深河流和山谷，施工期间水位变化频繁不宜水上作业河流，以及桥位下通航、行车密度大且施工时需留有较大净空等情况下桥梁的施工。
　　悬浇法自上世纪60年代才发展起来。此法施工速度较快，每一对长3～5m的梁段，施工周期只有4～7d，并且不受起重运输等施工设备能力的限制，吊模可反复使用，比采用临时支架的投资要节省的多，分段施工的质量易控制可达到较高的施工质量。现浇施工对施工环境的影响和外界对施工的干扰均较小，在恶劣气候条件下可以进行施工。正因为具有上述优点，这种桥梁结构和施工方法得到日益广泛的应用，并体现出较高的经济价值和社会效益。
　　采用悬浇法施工挠度控制是一项关键技术，它直接关系到连续梁结构受力和外形美观，由于产生施工阶段挠度变化的影响因素及其复杂，并且一旦发生过大挠度，必将留下永久遗憾，所以必须加强在施工阶段的挠度预防和控制。
　　2 施工阶段产生挠度的因素与分析
　　2.1T构挠度影响因素
　　由于悬浇施工方法是采用活动挂篮对称于桥墩悬臂浇筑其两侧的混凝土，箱梁体悬臂延伸，悬臂挠度随施工各节梁段混凝土的浇筑和预应力张拉发生变化。产生T构悬臂挠度变化的主要因素有：
　　a) 梁段自重它是挠度产生的主要作用，并且各节梁段由于截面变化而重量不等，使T构悬臂段各点挠度呈曲线变化；
　　b) 挂篮的重量挂篮的样式较多，但其重量一般为最大梁段重量的0.3～0.5倍，桥面宽度较大的情况下可达0.5倍；
　　c) 箱梁预应力该力的大小、位置及张拉顺序均与挠度的产生有关；
　　d) 桥墩处结构体系转换若桥墩顶处梁段采用托架施工，并且该托架参与T构受力，在合龙前拆除托架时，对挠度产生影响；以及桥墩处临时固结的拆除，也会对挠度产生影响；
　　e) 施工活载及挂篮吊模变形施工活载按设计规范的规定一般取1/2汽车竖向荷载，但施工前应充分周全地分析施工方案，将各阶段的施工荷载控制在允许范围内。挂篮吊模必须做预压实验，测出不同荷载下的变形值，以便挠度控制；
　　f) 预应力损失应选用符合设计规定的预应力材料，以符合设计计算过程。事先进行预应力管道的摩擦系数等实验，为确定张拉的预应力提供依据；
　　g) 混凝土的强度、弹性模量、收缩徐变等特性选用的原材料和混凝土配合比必须严格符合技术规范的规定，整个施工过程中拌制的混凝土指标基本应相同；
　　2.2 连续桥面的短期荷载
　　在T构施工完成后，必须按照设计顺序对称均衡进行合龙。具体步骤为将各T构上的受力处于相对平衡状态采用刚性支撑临时锁定合龙段，放置与合龙段混凝土同等重量的配重，边浇筑合龙段混凝土边卸载，带合龙段混凝土达到了强度后张拉预应力钢筋。此时，产生短期挠度的因素有：
　　a) 合龙段混凝土箱梁的重量；
　　b) 连续预应力；
　　c) 挂篮等施工设备的拆移；
　　d) 临时锁定装置的拆除；
　　e) 箱梁与桥墩临时固结的松开；
　　f) 预应力损失；
　　g) 桥面铺装等后期荷载的施加；
　　h) 混凝土的强度、弹性模量、收缩徐变等特性；
　　3 施工挠度控制的基本原理
　　在施工期产生的挠度对箱梁结构引起不良影响，通常采用预留挠度的反挠度的方法来克服和解决。由于影响因素较多，必须从整个连续梁施工的全局考虑，充分研究分析每个施工环节，谨慎地确定出每个梁段的预留挠度，再根据每个梁段立模时悬臂实际标高的情况进行调整，直至最终达到箱梁合龙前的预定标高。
　　一般可采用如下计算公式：
　　每梁段立模标高＝设计标高＋预留挠度调整值＋挂篮变形与吊杆变形＋修正值
　　挂篮变形及吊杆变形可通过预压，进行测定，并根据每梁段混凝土重量计算变形并反向预留。
　　预留挠度调整值＝施工最终阶段累计位移＋1/2汽车静竖向位移。该值有各种不同的计算软件可以完成。计算原理大致相同：根据单元矩阵组合成总刚度矩阵求解结构位移矩阵，在此基础上考虑施工阶段，采用增量理论，逐步推进，逐步累加，获得每阶段结构位移，反向即为预留挠度值。挂篮的模拟采用子结构理论，将挂篮作为结构的一部分，共同受力，但坐标和连接位置不断变化。
　　修正值考虑施工现场的综合因素由浇筑梁段前的即时情况经分析确定。
　　应该客观的看到，T构悬臂的最终线型不会与设计线型完全重合，但只要线型圆顺光滑，不出现反弯点，就不会影响结构的使用性能和美观。
　　4 施工挠度控制方法
　　4.1数据采集
　　在桥墩墩顶处的桥面设置标高观测点，并于大桥水准基点联网，作为挠度控制的标高基准点。在已经完成的箱梁桥面设立标高观测点，定期进行观察测量为挠度控制提供依据。为减少日照温差的影响，所有放样和复测工作宜选在清晨进行，并记录观测时气温。观测点可设在箱梁腹板上方梁面上，并且做好保护。每梁段观测时间为：混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、预应力张拉前、预应力张拉后、挂篮走行前、挂篮走行后。观测一定要及时、准确，并经过复核。
　　4.2 数据处理和应用
　　根据已完成的梁段观测点采集的高程数据通过软件计算出下一梁段的立模高程，如此循环直至施工完成。
　　5 结束语
　　5.1悬臂浇筑法施工的挠度控制是每系统工程。收集合汇总挠度控制的数据要求及时可靠，其工作量非常大，是一项长期、细致的工作，要有专门的人员去完成，管理是关键。
　　5.2挠度控制需要由设计、施工、监理或者委托专门的科研机构共同配合完成。

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