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【摘要】大型預應力混凝土連續剛構橋在施工過程中會經歷一個復雜的過程,由于橋梁結構的實際狀況偏離了預期狀態,因而會受到許多不確定因素影響。橋梁的形狀和應力不能滿足設計要求。因此,有必要監視橋梁的施工。即有必要對結構偏差進行分析和調整,以滿足基于結構分析的設計偏差,并滿足橋梁的對準和應力目標。
1施工監控主要方法
1.1應力監測
1)應力測試工作包括4個部分:安裝和調試測試項目,在構建期間收集數據,分析和處理測試數據以及匯總測試結果。2)按照規定的測試方向將應變片安裝在主肋上,并將測試導線引至混凝土表面。鋼絲張力溫度計的誤差小,性能穩定,抗干擾能力強。因此,電壓和溫度監控大都使用鋼絲繩張力計和相應的頻率接收器。在清晨或深夜進行壓力測量為宜。
1.2溫度監測
在施工監測過程中,對箱形梁的溫度分布和溫度效應進行測試,根據測得的溫度計算出結構的溫度效應,并將其與測量值進行比較,以獲得更準確的溫度效應。這是為以后的施工監控工作提供數據支持。在中間懸臂和用于24h溫度測量的懸臂上觀察到溫度變化對梁端部撓度的影響,同時測試主梁的應力和撓度。
1.3主梁線性監測
在施工過程中,主梁線性監測必須在施工過程中準確確定箱形梁在每個過程中的變形程度,運用檢查理論計算應力測量結果并用于分析梁重量誤差,預應力拉伸誤差,混凝土收縮徐變和梁端高溫度變化的影響,以實現橋梁設計線形。線性控制包括主梁的標高監視和控制以及橋梁中心線的監視和控制。通常,中心線偏差主要發生在吊籃的前部位置,因此在構造梁截面時,有必要在完成每個過程之后準確地測量中心線偏差及高程【1】。
2連續剛構橋施工控制的內容和流程
2.1連續剛構橋施工控制的內容
2.1.1橋梁下部結構施工橋梁下部結構施工包含樁基礎或沉井基礎的施工質量控制和后期應力沉降監測,墩臺軸線偏位控制和混凝土強度質量,受力轉換構建安裝質量和維護質量控制(如臨時支座安裝等)。2.1.2剛構橋上部結構施工方法剛構橋上部施工的主要方法包含:現澆法、預制節塊安裝方法、懸臂節塊施工方法、浮吊整段安裝法。2.1.3剛構橋上部施工控制主要內容橋梁施工監控需要從設計到建造及后期運營工作的整個過程,先基于仿生結構使用橋梁數據分析橋梁的結構,優化設計結構,最后進行計算以獲得最終結果,注意每個節段澆筑后的梁體撓度監測與控制,預應力張拉后的梁體高程和掛籃懸臂澆筑前后梁體的高程變化,整個橋梁施工過程中的應力-應變變化曲線,橋梁合龍前的橋梁高程曲線以及其他理論值。隨后,確定橋梁的施工階段和內容,最后根據儀器分析數據和環境因素得出完整的數據理論控制計劃。確定結構線型及內力并非易事,必須確保各種內外條件,以此來設置精確的監控條件,以選擇最佳監測位置、最佳溫度環境和最佳施工時間,以及一系列精密儀器,如應變檢測計、溫度傳感器、彈性模量檢測等。準確使用設備,并計劃建立一般工程條件以及精確建立新的地理環境。在觀察階段,基于各種數據分析和液位計,測量了橋梁建設項目的應力、應變和梁位移。在對收集到的橋梁施工數據進行分析后,將結果與理論值進行比較,工程師必須準確地掌握偏差,并隨著時間的推移,調整和糾正錯誤的數據,以避免不必要的問題。
2.2連續剛構橋施工控制的流程
嚴格控制橋梁結構,并且必須通過以下方法控制橋梁結構:結合項目設計結構特點及結構設計參數,通過引進國內先進的連續剛構橋施工技術,運用MIDASCIVIL線性分析及MIDASFEA結構細部分析軟件進行施工模擬分析并監控,通過理論數模調整模板高程,控制結構的幾何尺寸和整體變形,監測內力變化情況,結合實際施工經驗不斷調整,最終滿足橋梁線型和內力控制,滿足規范要求。
3大跨度橋梁施工控制中的主要影響因素
3.1結構參數
1)材料的熱膨脹系數。2)物料重量。在橋梁結構中,材料是整個橋梁穩定性的重要因素。由于鋼筋含量不同,因此,在每個部分的建造過程中密度會發生變化,這會改變橋梁建筑物的內力和外部結構。因此,應始終考慮結構變形。3)結構構件的橫截面尺寸。需要進行連續的結構分析,以減少模板錯誤。4)預應力或拉力。管道的摩擦力,預應力鋼筋的橫截面尺寸和彈性模量都會影響預應力值。5)混凝土的彈性模量。根據結構內力變化的計算公式,結構的外載荷和材料的彈性模量值會影響結構的變形,特別是連續剛構結構。因此,在施工開始時,應通過將實際橋梁與模擬橋梁進行比較來測試數據,以減少不必要的誤差,并在控制分析中不斷修改材料的彈性模量值。6)施工荷載。當橋梁懸臂溢出時,在結構上會產生很多載荷,這會影響橋梁的絕對高度、工作條件的撓度值以及應力和應變值。有必要連續測量軸承壓力,建立仿真模型,最后根據實際情況拉動最終的橋梁建筑。
3.2施工工藝
施工監控非常重要。施工管理的嚴格與否直接影響施工效果,因此,只要最終施工結果達到預期效果,對橋梁工程進行監控就顯得尤為重要。
3.3施工監測
施工監控主要包括應力監控和應變監控。通常在施工過程中會產生不必要的影響,如溫度條件、地理因素和設備的堅固性,從而影響最終橋梁施工的完成以及它是否符合預期的要求。在此過程中,始終進行監視和管理,并充分進行總結,通過多人進行測量,最后得出準確的結論。
3.4結構分析計算模型
因為在橋梁建造過程中有很多因素。建立計算模型實際上會在簡化實際結構時引起某些錯誤,如邊界條件、節點連接、結構權重、荷載條件等。此錯誤是不可避免的,但好的實驗方法可最大限度地減少橋梁施工錯誤。
3.5溫度變化
溫度變化包括季節性溫度差異、日溫度差異、殘留溫度和其他溫度。混凝土導熱系數小,傳熱速度慢,當早晨太陽炎熱或天氣變化迅速時,箱形梁內部的溫度變化緩慢,表面溫度變化迅速,溫度條件呈非線性分布。溫度差導致結構變形,并且變形受支撐的邊界條件和結構本身的形狀限制。結構內部的應力稱為溫度二次應力。例如,在陽光的影響下,屋頂溫度急劇上升并且地板的溫度緩慢變化,這種溫度差會使支腳的懸臂端偏斜,從而降低了屋頂的壓應力和地板的壓應力。通過橫向張緊預應力鋼梁并安裝足夠的鋼筋,可以降低溫度的影響并防止箱形梁屋頂出現混凝土裂縫。
3.6材料收縮、徐變
混凝土的收縮和徐變將直接導致結構變形,因此,整個橋梁施工過程很短。由于有許多外部因素影響橋梁的施工,因此實際原理受物理因素的影響。目前,收縮和徐變在中國混凝土上的理論應用還不夠全面,因此還需要我們繼續研究。可以看出收縮和徐變對橋梁施工的影響仍然很大【2】。
4結語
隨著中國橋梁建設的飛速發展,大跨度連續剛構橋的施工技術變得越來越成熟。如何確保橋梁竣工后監測項目的偏差符合設計指標,在實際的施工過程中仍需不斷摸索前進。因此,需要進行施工監視工作,除了將自控與施工部門的外部監視有機結合之外,還必須圍繞“人、機械、材料、方法和環境”因素進行施工監視和管理工作。充分分析設計數據后,科學合理地制定監測計劃,優化施工計劃和施工工藝,確保其準確性,消除可能對結構安全和施工安全的不利影響。
【參考文獻】
【1】王子,陳春,鄧中華.大跨度PC連續剛構特大橋施工監控方案探討[J].四川建筑,2019(6):249-251.
【2】楊旭.大跨度預應力混凝土連續剛構橋施工監控技術研究[D].武漢:湖北工業大學,2018.
作者:孫坤江 單位:浙江交工國際工程有限公司