研究大跨预应力混凝土连续刚构桥梁施工控制手段

李天竟

（贵州高速公路集团有限公司,贵州 贵阳 550004）

研究大跨预应力混凝土连续刚构桥梁施工控制手段

李天竟

（贵州高速公路集团有限公司,贵州 贵阳 550004）

首先,针对大跨预应力混凝土连续刚构桥梁施工控制手段进行分析,提出了这种公路桥梁的优点。接着,结合工程实例,阐述了大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工控制,其中包括应力控制、线形控制、安全控制和温度控制等。

大跨度；预应力混凝土钢构桥梁；施工控制；结构分析

0 引言

随着我国交通事业的发展,越来越多的高墩大跨径桥梁不断涌现,连续刚构桥由于墩身与主梁形成刚架承受上部结构的荷载,一方面主梁受力合理,另一方面墩身在结构上充分发挥了潜能,因此该桥型得到了迅速的应用和发展。

1 大跨预应力混凝土连续刚构桥的优点

对于大跨预应力混凝土连续刚构桥而言,其逐步在T形刚构桥,以及连续梁基础上发展而来的,它是一种新型的结构桥梁。不但存在T形钢结构施工时的方便,同时不需要对体系进行转变,也不需要设置相应的支座。此外,还具备连接桥梁的行车平顺和无伸缩缝等优点。对于大跨预应力混凝土而言,在连续刚构桥当中,主要使用的是高墩柔度,针对预应力混泥土温度变化、徐变和收缩等因素导致的位移进行高度适应,进而实现大跨桥梁受力,以及跨越的需求。在这种情况下,具备较低的养护费用,施工相对简单,用料也十分节省。同时,连续刚构桥可以有效地抵御地震,能够将水平地震进行平分,使其分散到每个桥墩上。使用悬臂施工技术,将连续梁转换体系墩上所使用的固结措施作出改进,对于连续刚构桥,以及连续梁而言,对两者进行比较,柔性墩作用,促使其上部结构具备连续梁的特点,而整体结构,因为竖向负载,没有推力结构[1]。

2 工程概况

某桥的桥墩及基础为薄壁墩、柱式墩、桩基；基础为桩基础、扩大基础。上构连续刚构箱梁采用C55混凝土,墩台帽梁及墩柱采用C30混凝土；对于高墩墩身及帽梁则采用C40混凝土。采用分离的上、下行独立的两座桥进行设计,单幅单箱单室截面,箱梁高度从跨中为3.2 m,支点处箱梁中心梁高8.4 m,梁底按1.8次抛物线变化。主桥箱梁在中墩对应桥墩薄壁位置设计4个中横板,厚度各为0.7 m,中跨跨中设置0.5 m的跨中横隔板,边跨端部设厚度为1.5 m的横隔板,其余部位不设横隔板。箱梁在横桥向底板保持水平,腹板竖直,顶板设横坡,单向横坡通过内外侧腹板高度来调整。箱梁顶板厚度为0.28 m,底板厚度由跨中的0.32 m按1.8次抛物线变化至根部的1.0 m；箱梁腹板厚度由根部至跨中分别采用0.7 m、0.55 m、0.45 m。

3 桥梁结构理论计算分析

桥梁结构理论计算一般使用有限元方法进行分析,主要是针对不同节段施工工况下的相应截面应力、位移分析方式或者无应力状态计算方式。正装分析法,可以很好地对桥梁结构的实施进行模拟,但是在实际施工过程中,获得桥梁结构在各个施工阶段位移,以及受力状态。同时,考虑到结构具备非线性,以及混凝土收缩、徐变等问题,针对大跨度预应力混凝土桥梁而言,需要先对其进行正装计算。针对预拱度而言,需要结合桥梁结构的实际施工加载顺序逆过程,对其倒装进行计算并确定。只要结合倒装分析法对各阶段变形,对施工进行指导,才能保障桥梁具体状态符合相应设计需要。

无应力状态法,主要是将桥梁结构每个构建的无应力长度,以及曲率不变作为依据,对桥梁结构成桥状态,以及施工阶段的中间状态进行有效联系,这种方式特别适合在大跨度拱桥及悬索施工控制中使用。在实施有限元分析过程中,可以以结构特点作为依据,对其进行建模分析。在通常情况下,对于大跨度预应力混凝土桥梁而言,可以结合空间梁单元对其做出科学分析[2]。在对计算机分析软件进行选择时,要充分考虑工程应用是否足够方便,选择我国结构有限元分析软件包,对其进行计算和分析,这些软件能够提供较好的前后处理功能。

4 大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工控制

4.1 应力控制

在对桥梁结构进行施工过程中,或者是成桥状态时,其受力情况和设计是否相吻合,对施工控制起到关键性作用。在实际应力情况下,借助其结构应力对其进行监测。监测到设计应力和理论应力存在差异,一定要及时找出原因,同时采取有效的措施对其进行调控。有效缩短差距,使其回归到被容许范围内。和变形控制之间进行对比,控制结构应力的好坏,不容易被发现,如果应力控制不好,很有可能会带来较大危机,甚至会导致结构被破坏。对此,进行应力控制十分重要。此外,务必要对结构应力的监控进行严格控制,对于实际情况,明确压力控制,以及项目精度。

4.2 线形控制

在对大跨预应力混凝土连续性刚构桥进行具体施工过程中,不管是采用何种施工方式,均会导致桥梁结构发生变形,进而导致桥梁结构施工实际位置和预期位置之间发生偏离。或不能保障将桥梁顺利合龙,或不能使成桥实际线形形状符合设计要求,因此要对线形进行科学控制。线形的控制被分为平面线形控制和竖向线形控制两部分。线形控制是使桥梁平、竖线形满足规范需要[3]。在这种情况下,对于直线桥梁相对容易,但是针对曲线桥梁来说,一定要对其结构进行科学分析,同时使用有效方式保障其顺利完成。此后,均是在桥梁上选择几个点,将这些点作为标高对线形进行科学控制。

4.3 安全控制

安全控制和线形控制相同,均是桥梁建设过程中的重点内容,只要保障施工过程的安全性,便可以对其他控制或者桥梁构建进行评论。在实际施工过程中,对于大跨预应力混凝土连续钢结构而言,存在多种不同形式。因此,在对其进行具体施工过程中,所带来的施工安全影响也有所不同。因此,进行具体施工控制时,要对各方面实际情况进行充分考虑,从而确定安全控制的重点内容。

4.4 温度控制

对于温度来说,其对主梁的挠度起着至关重要的作用,如果温度发生变化,其中有日照温度及季节温度两部分内容。其中的日照温差,存在较高的复杂性,其对挠度,以及在箱梁当中所带来的影响还没形成统一计算的形式,主要使用的是在墩和主梁埋设温度传感组件,借助实测,从而获得比较满足的实际温度差[4]。此外,对其实施空间有限元分析,还需要对其实施平面有限元分析。针对季节温差来说,对整个桥梁结构温度进行假设,这种方式对于此桥梁挠度的影响比较简单,主要是用结构分析程序进行计算。图1为桥梁温差变化曲线图。

图1 桥梁温差变化曲线图

4.5 施工调整值

在施工过程中对施工监测所得的结构参数真实值与理论计算值进行对比,对产生的误差进行识别、修正,以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值。因为在施工过程中,混凝土的实际弹模与计算时取值肯定有区别,时间因素导致悬臂端的收缩徐变有较大差别,临时荷载和温度等影响因素都影响着桥梁标高的变化[5]。

4.6 稳定控制

桥梁结构的稳定性,关系到桥梁结构的安全性,而对于桥梁结构的稳定性及强度重要性而言,两者等同。对桥梁结构稳定性进行控制,大体内容有高墩、梁体整体和局部屈曲稳定等。此外,在实际施工中所使用的缆索吊装、挂篮和支架等均要满足施工需求。

5 结语

桥梁随着使用年限的增加和超载等原因,导致许多连续刚构桥跨中出现了不同程度的下挠。只有在施工中设置合理的预拱度,才能使连续刚构桥上部结构在经历施工中反复发生向上或向下形式的挠度和结构运营一定时间后,达到设计所期望的标高线形。

[1]汪益林.预应力混凝土施工技术在连续刚构桥中的应用[J].中国高新技术企业,2016,(03):95-96.

[2]辛景舟,周建庭,王宇,杨茂.大跨PC曲线连续刚构桥空间特性及收缩徐变影响分析[J].西部交通科技,2015,(01):1-6,57.

[3]殷迅,刘敏.余弦曲线法在连续刚构桥线形控制中的应用[J].北方交通,2014,(09):36-39.

[4]张金豹.准池铁路超高墩大跨预应力混凝土连续桥施工技术浅谈[J].铁道建筑技术,2013,(S2):14-17.

[5]刘扬,丁欣海,鲁乃唯.基于自适应MC法大跨连续刚构桥施工控制可靠度研究[J].交通科学与工程,2012,(04):25-31.

U445.4

B

1009-7716（2017）07-0135-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.039

2017-02-20

李天竟（1967-）,男,贵州仁怀人,高级工程师,从事高速公路施工技术管理工作。