预应力混凝土连续刚构桥施工控制研究

2015-03-21任志

黑龙江交通科技 2015年11期

关键词：挂篮主梁箱梁

任志

(贵州省路桥集团有限公司)

预应力混凝土连续刚构桥施工控制研究

任志

(贵州省路桥集团有限公司)

连续钢构桥梁的每个施工阶段具有连续性和系统性，前期工作与后期阶段的结果是息息相关的，另外，因为连续钢构桥梁的自身特点，后期阶段对于前期出现的问题弥补比较困难，尤其是施工标高偏低的状况。结合具体工程实例，重点就预应力混凝土连续刚构桥施工控制进行了研究。

预应力；连续刚构桥；施工控制

1 工程概况

北盘江特大桥位于贵州省六盘水市水城县发耳镇和营盘乡交界处，北盘江为其界河，桥址水城岸(北岸)属于发耳镇跃进村石板寨，盘县岸(南岸)属于营盘乡红德村。本桥起点桩号K30+747.5，终点桩号K32+002.5，全桥长1 261 m。桥跨布置为：(5×30 m)+(82.5 m+220 m+290 m+220 m+82.5 m)+(3×30 m)+(4×30 m)，其中主桥82.5 m+220 m+290 m+220 m+82.5 m为预应力混凝土斜腿连续刚构，引桥采用预应力混凝土T梁先简支后结构连续或刚构的形式。本项目是该桥前半段第7A合同段，路线起点桩号为K30+700(引道路基起点桩号)，终点桩号为K31+345(主跨中心桩号)，全长约0.6 km，合同总造价约1.7亿元。施工主要内容包括：段内除接易拉嘎隧道出口端桥台有部分路基外，其余均为正桥部分。

2 挂篮施工质量控制

要对挂篮自身和锚固措施的安全性进行检验。通过挂篮分级加载试验能够将挂篮的非弹性变形消除，从而总结出挂篮弹性变形变化的具体规律。挂篮分级加载试验方式需要按照施工工地的具体情况，通过实物加载或考虑地锚措施利用千斤顶加载等方式进行。

2.1 挂篮结构

施工挂篮采用三角斜拉带式挂篮，主梁为I45a工字钢，主梁用I20a联系。立柱置于主梁中部，由槽钢组成，斜拉带与前后吊带均采用16Mn钢制作，斜拉带与主梁、立柱顶端均用销接，立柱下设支腿，尾端设后支腿。挂篮行走时将中横梁、主梁顶起，先移轨道，后移底篮。挂篮共重51.5 t，其中主桁系统17 t，底篮及提升系统22.5 t，外模5 t，内模4 t，端模1.5 t，张拉工作平台1.5 t，挂篮后锚固点距前支点5.7 m，底篮前横梁距前支点5.4 m。该挂篮承载能力和刚度大，机械化程度高，操作方便快捷、安全可靠。

2.2 挂篮静载试验

挂篮是施工整体控制体系的关键因素，也是施工监控的重点分析对象，必须要通过试验消除挂篮的永久变形，测试各部位的弹性变形数据，为监控立模高程提供准确的依据。挂篮拼装完毕后，进行荷载试验以测定挂篮的实际承载能力和梁段荷载作用下的变形情况。荷载试验时，以施工挂篮所受的工程最不利荷载情况加载(本桥为1号块段)，必须从0加载至120%，即单侧预压117 t，双侧预压234 t，然后测定各级荷载作用下挂篮产生的挠度和最大荷载作用下挂篮控制杆件的内力。根据不同荷载作用下挂篮产生的挠度得出挂篮的荷载和挠度的关系曲线，为整体桥梁的施工线性控制提供依据。加载方法采用装现场堆积碎石的吨袋模拟加载。挂篮移动在每一梁段混凝土浇筑及预应力张拉完毕后，将挂篮沿行走轨道移至下一梁段位置进行施工，直到悬臂梁段施工完毕。箱梁悬臂梁段施工完毕后，进行挂篮的拆除。拆除顺序为：箱内拱顶支架、侧模系统、底模系统、主桁架，吊带系统及行走锚固系统，在拆除过程中可交叉操作。箱内拱顶支架采取拆零取出，侧模、底模系统采用卷扬机整体吊放，主桁架采取先退至墩顶附近再利用吊机进行拆零。挂篮拼装、拆除要保持两端基本对称同时进行。挂篮拼装应按照各自的顺序逐步操作并在作业前注意吊装的操作程序和各项安全工作。

3 主梁合拢段施工质量控制

主梁合拢段施工需要注意的问题包括以下两个方面，一是如果合拢时的环境温度和设计合拢的温度不一致，就要合理调整温度误差，主要通过顶或拉主梁悬臂端，在钢骨架定位之后再浇筑混凝土进行合拢；二是单边合拢时，要特别注意主梁另一悬臂端的平衡配重，在此过程中应该使用水箱进行配重，便于在施工过程中增减平衡配重。

预拱度是控制箱梁线形的主要参数，主跨和边跨能否顺利合拢、线形是否合理以及应力分布等都和预拱度有很大的关系，预拱度施工指令的下达要严格的按照程序进行，要根据检测监控数据制定方案，经过设计和监理审核后，由业主复核，最后才能下达施工单位组织施工。最佳预拱度的调整要在实测信息的基础上进行，常用的误差调整方法有卡尔曼滤波法、最小二乘法、灰色系统法等。这些方法虽然能够达到一定效果，但对于分线性系统还存在局限性。

4 箱梁施工质量控制

4.1 箱梁的线形监测

大桥的轴线和里程采用全站仪测量，采用自动安平水准仪测量高程，要定期测量水准基点和轴线基点，测量要由监理工程师、监控组成员和施工单位测量技术人员联合进行，保证结果的科学性。每个箱梁的截面布置三个控制点，两端点用短钢筋预埋，伸出长度比梁表面多5 mm，保持顶端平滑，截面的测点要距箱梁轴线300 cm，避开挂篮的影响。桥梁结构尺寸的测量包括箱梁的表面宽度、腹板厚度、上盖板厚度、下底板厚度、箱梁截面高度、施工节段长度等。测量可以不定期抽查的进行。箱梁挠度的测量要考虑工序进展和温度的影响，找出变化规律。抽查箱梁的立模标高和箱梁顶面高程，对称截面要进行相对高差的测量和分析，多跨线形要进行通测。

按照桥梁施工和质量检验评定标准，桥梁施工时要控制误差在标准要求的范围内，立模标高允许偏差为5 mm，局部线形控制要求相邻阶段的标高误差为10 mm，已浇梁段和成桥后的主梁系统控制误差为L/6 000，L为跨径。轴线的偏位误差为10 mm，同跨对称点高程误差范围为小于10 mm。引起误差的原因不仅由施工原因造成的，还和仪器的操作有一定关系，例如水准仪的操作误差可能为水准管的居中误差、读数误差以及水准尺的倾斜误差。外界条件引起的误差有大气折光、温度变化、仪器和尺垫的下降等。

4.2 箱梁的应变检测

钢弦式传感器具有较高的精度和稳定性，测量方便具有较强的抗干扰性，分为钢筋应变传感器、混凝土埋入式应变传感器和表面应变传感器三种。箱梁的应力测试断面要考虑施工的顺序、施工时间、预应力损失等因素，一般选在L/8、L/4、L/2和3L/8处。混凝土材料应力测试的离散性、应力滞后以及剪力滞后等都会对测量造成一定影响。埋设时要注意应变计的特殊处理，并进行多项检查，以保证钢弦应变计具有较高的测量精度，采用多股铜芯屏蔽线来防止外界电磁场的干扰，对连接线处要采用平行锡焊处理，在接头处用绝缘线包扎，保证长期监控的稳定性，以万用电表测量断路。

将测量得到的钢弦频率值经过转换就能得到混凝土结构的应变值，再通过计算得到结构应力值，考虑到施工连续性，测量时要重点对混凝土浇筑、凝固状况和预应力钢绞线张拉的操作，测量时间宜选在工况结束后的8 h，每一施工阶段都要选在箱梁上下表面温度均匀时测量。结构的实际状况和理论状况不可避免地会存在一定误差，产生的主要原因有施工误差、测量误差、参数误差和结构分析模型误差等，要通过理论分析和误差分析手段，对结果进行修正，使测试应力结果尽可能的接近实际情况，准确掌握结构应力状态。误差分析时要考虑钢弦应变计的位置误差、钢弦应变计调零、混凝土弹性模量影响、混凝土应变滞后影响、温度影响、混凝土收缩和徐变影响等。