悬臂施工大跨度连续梁线性控制

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悬臂施工大跨度连续梁线性控制

介绍在进行高速铁路客运专线大跨度连续梁施工时,挂篮悬臂浇筑法施工时梁体的线形控制。本文主要从测量的角度来介绍在进行大跨度连续梁的施工时的线形控制。

标签: 津秦客专;悬臂浇筑;连续梁;线形控制实施;测量

1 概述

新建铁路天津至秦皇岛客运专线在天津市东丽区跨越东南环线至津山线塘沽方向下行联络线,设计为(60+100+60)m连续梁,中心里程:DK30+570.09,与既有铁路夹角18.7°。主桥位于直线段,线路纵坡-7.2‰,主墩433#高11m,434主墩高12m,支座采用LXQZ球形钢支座。连续梁全长221.5m,结构形式设计为单箱单室、变高度、变截面结构。梁体顶宽12.0m,底宽6.7m。梁底下缘按二次抛物线变化。顶板厚度除梁端附近外均为40cm,底板厚度40~120cm,按直线线性变化,腹板厚60~80cm、80~100cm,按折线变化,全联在端支点、中跨跨中及中支点处共设5个横隔板,横隔板设过人孔洞。梁面设置顶宽3100mm的加高平台,距梁端1.45m加高台高15mm,其它区域加高平台高65mm。

预应力混凝土连续箱梁共分为59个梁段,主墩0#段和边跨15#段合拢段采用满堂支架法施工,1#(1′#)段~13#(13′#)段采用挂篮悬臂现浇法施工,14#(14′#)合拢段采取悬吊现浇法施工。大桥预应力混凝土连续箱梁总体布置如图1-1所示。

图1-1 60m+100m+60m预应力混凝土连续箱梁总体布置图

2 实施监控的目的及必要性

2.1连续梁线性控制的目的

1、通过对悬浇节段的变形观测,使每个悬浇节段的高程满足控制要求,并确定下一节段的预抬量,以确定下一节段的立模高度;

2、通过对已浇筑节段的高程的观测,掌握每一节段的偏差并作出调整。以免偏差随连续钢构悬臂的不断伸长而逐渐积累,造成已浇筑梁体将显著地偏离设计目标,造成合拢困难,最后使合拢段两端的高差在规范允许范围以外,影响顺利合拢和和整个梁体线形;

3、通过对每一节段浇筑后的应力的观测并与预测值相比较来确定我们的施工是否安全状态。结构的应力(包括混凝土应力、钢筋应力等)监测是施工监控的主要内容之一,它是施工过程的安全预警系统。连续梁桥结构某指定的应力,随着施工的推进,其值不断变化。一旦监测发现异常现象,就应立即停止施工,

查找原因并及时处理;

4、通过对悬浇过程箱梁表面裂缝观测,以确保箱梁不出现裂缝和及时分析原因并采取措施。

2.2连续梁线性控制的必要性

预应力混凝土连续梁桥从基础施工至通车运营,主要经历了悬臂施工、全桥合拢及桥面系施工等环节。尽管按照现有较为成熟的理论可方便地求出各主要施工阶段的变形值及预拱度,但结构的实际变形却未必能达到预期效果,主要是由于多种因素的直接或间接影响,如设计计算所采用的材料弹性模量、设计强度、混凝土的收缩徐变系数、截面尺寸及施工荷载等,与实际桥梁工程所表现的相应参数不完全一致,另外施工中还存在难以避免的立模误差、测量误差、预应力张拉观测误差等,使得桥梁施工过程中的每一状态不可能与设计状态完全一致,结构的受力及变形过程表现为非平稳的随机过程。为了保证桥梁施工过程中的安全和施工优化调整,使桥梁各阶段的结构状态(几何线形和内力状态)最大限度地接近设计期望,就必须要进行桥梁施工监测与控制。

3 线性控制的实施

连续箱梁桥在梁段浇注完成后出现的误差,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的立模标高上作出必要的调整。所以,要保证控制目标的实现,最根本的就是对立模标高作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,以此来控制各施工阶段的立模标高。施工控制流程如图3-1所示:

图3-1 施工控制流程图

3.1立模标高的确定

影响立模标高的因素很多,我们须综合考虑。常采用的理论和计算方法有kalman滤波法和灰色理论法等,施工中的关键技术是设计参数的识别、调整并准确确定各阶段的立模标高,具体算法如下式所示:

Hi立模标高=Hi+Hi预抛高+fui

式中:Hi立模标高为第i节段的立模标高;

Hi为第i节段梁底(顶)的设计标高;

Hi预抛高为第i节段的预抛高,综合考虑各梁段的自重、预应力张拉、混凝土收缩和徐变、施工临时荷载和施工荷载等因素,通过结构分析计算在i节点应设置的预拱度计算值;

fui为第i节段施工挂篮的弹性压缩变形值。

3.2实施过程

由于连续梁的每一节段的浇筑为一循环过程,所以我们取其中某一节段为例具体说明,本文就以433#墩11#块为例简单说明。

1、模板前移到位,首先调整模板的平面(轴线)位置,然后调整模板的标高,底板调模误差控制在+2mm~+5mm之内,其他部位调模误差控制在±5mm之内。模板定位后就进行本节段的钢筋绑扎(个别节段需埋设应力计)。

2、钢筋绑扎完毕后进行模板的复测,以保证模板在钢筋的绑扎过程中未出现变动,并设置高程变形控制点(如图3.2-1所示),并测量其初始值。然后进行混凝土的浇筑。

图3.2-1 模板控制测点布置示意图

图3.2-2 挠度测点布置示意图

3、混凝土浇筑完毕后第二天在8点之前测量上一步骤中设置的高程控制点,并确定打完混凝土后的模板下沉变形量(如表3.2-1所示)。并采集已浇筑段的应力数据。

表3.2-1 433#墩11#块打混凝土模板垂直变形量表

433#墩11#模板打混凝土前后变化量部位 打混凝土前高程m 打混凝土后高程m 下沉量mm

小里程 顶模 左 19.611 19.600 11

右 19.595 19.584 11

底模 左 14.998 14.985 13

右 15.001 14.987 14

大里程 顶模 左 18.986 18.981 5

右 19.018 19.002 16

底模 左 14.406 14.386 20

右 14.405 14.385 20

4、设置挠度观测点(如图3.2-2所示)并对其进行初次观测,在混凝土强度达到设计要求后进行梁体的张拉工作。

表3.2-2 433#墩11#块挠度观测表

433#墩11#块挠度测量表

点号 位置 张拉前高程m 张拉后高程m 挠度mm 移挂篮后高程m 挠度mm

1 津侧 左 19.919 19.922 3 19.920 -2

2 中 19.885 19.887 2 19.886 -1

3 右 19.921 19.925 4 19.922 -3

4 秦侧 左 19.306 19.308 2 19.307 -1

5 中 19.298 19.299 1 19.298 -1

6 右 19.317 19.320 3 19.318 -2

5、张拉完成后对挠度观测点及应力情况再次进行观测,确定梁体张拉后的挠度。

6、张拉完成后移动挂篮,移挂篮后对挠度观测点及应力情况再次进行观测。并进行数据的汇总(如表3.2-2所示)

7、数据反馈,通过建模和已观测数据的录入并运用软件进行计算,根据已施工梁段的影响参数识别结果,对未施工梁段的相应参数进行误差预测;计算影响参数的误差对成桥标高的影响,求出立模标高的调整值,从而确定下一节段立模标高(本桥理论计算采用“桥梁博士”系统3.0版计算结构的内力和变形)。

图3-4 桥梁博士计算模型局部示意图

8、移动模板,进行下一节段施工。

4 注意事项

1、线形测量过程中,当各墩之间及各墩施工控制点之间必须进行联测,以确保各墩各节段所使用的控制点为同一控制系统,并使测量的数据可靠、准确从而达到梁体线形顺畅。

2、为尽量消除温度对线形测量的影响,线形测量时间定在温度相对恒定时

进行,一般在夜间18:00以后或清晨9:00之前,并随季节调整。如果采用手动葫芦调模,不得直接拉到位,应低于立模标高2cm~3cm,再旋进螺母调到位。

3、施工监控过程中,应注意各种临时荷载、挂篮等力是否平衡。尤其要注意在悬臂施工时两侧荷载的平衡。在悬臂施工结束及合拢前两端挂篮拆除必须同步卸载,避免因不平衡而导致跷跷板现象,影响合拢和线形。

5 小结与展望

我们在施工过程中跟踪每个施工环节,将施工控制技术成功地用于指导生产实践,从而确保大桥顺利施工。合龙精度(如图5-1所示)令我们非常满意。

图5-1 跨东南环线至津山线塘沽方向下行联络线100米连续梁合龙精度图

在人们生活日益快节奏化的今天,相信高速铁路必将成为我们以后主要的交通形式。梁体的美观及列车运营的流畅性要求必将越来越高,这对于我们从事高铁建设的工作者来说,无疑是一个挑战。所以我们必须通过实践不断的积累经验来达到创新及对特殊情况的及时处理。使我们连续梁挂篮施工的线性控制理论日益成熟。