APP下载

(2×72)m预应力混凝土连续曲线梁施工技术难题以及其解决措施

2019-09-10王磊

甘肃科技纵横 2019年4期

摘要:本文选取某铁路(2×72)连续曲线箱梁桥实际施工案例作为背景,针对其作业过程中所遇到的悬臂施工线形控制和大体积连续梁砼施工技术现实遇到的困难和解决措施,通过实际验证效果,得到以下结论:在严格遵循悬臂施工线形控制方法的前提下,在施工测量控制网的建立、测点布置、挠度观测、箱梁轴线控制、箱梁高程控制五个方面认真按照所述规定指导箱梁悬臂施工,最终施工后线形高程和设计高程之间的偏差会极大地减小,符合规范要求;掺入粉煤灰能够减少混凝土放热, 添加缓凝剂能够延迟混凝土凝结,起到减少裂缝的效果;减小混凝土的水灰比,尽可能降低自由水含量,是一种处理泌水现象的有效措施。在混凝土拌合物中掺加增稠剂以改善混凝土粘度,也可以大大改善混凝土的泌水情况。在配合比设计阶段,拟通过上述方法处理混凝土泌水难题;通过减小砂用量、改用合适的碎石和聚羧酸系添加剂,可有效减少混凝土的收缩。

关键词:连续曲线梁  线性控制  温升控制  泌水控制  收缩控制

中国法分类号    U446.1;    文献标志码   A

1工程概况

伴随国内交通行业和城市化的快速发展,对公路线形的选用变得尤为重要。为了设计出线路流畅、行车舒适、设计高标准的公路,并且在策划中还要求所选桥位必须适应道路线形的变化,特别在高速公路的交汇和市政道路立交桥的交叉口处。因此,需要选用曲形梁桥来代替以往的直梁桥。曲形梁桥是实现交通运输业四通八达的必然趋势,是现代交通工程的重要桥梁类型。如今的橋梁工程中,特别是市政道路的建设中,不可避免要选择曲形梁桥取代以往的直线桥。但是,对曲线梁桥而言,特别是立交匝道桥,交通是单向的,且桥宽很小,因此不仅要能够跨过原有道路,还要追求视觉上的外观,通常要求设计很大的跨度。当曲线[1]梁桥的跨度过大时,常常就伴随着结构失稳的隐患。随着高速公路及城市高架桥需求的不断增长,曲线梁桥在潜移默化的被引进使用,并慢慢的得到了推广。由于交通压力的不断增长,桥跨结构的跨度也在不断的拉长,这就使得曲线梁桥的弯扭耦合效应越来越显著,最终要求施工质量不断跟进。所以针对曲形桥施工中技术难题的研究就显得尤为关键和重要。

本文以某铁路(2×72)连续曲线梁桥为背景,本桥第二孔、第三孔梁为(72+72)m T构,其中2#墩是T构主要墩柱,墩柱类型是单线矩形空心墩,墩长9.5m;1#边墩为椭圆形实心墩,墩长4.15m,2#为椭圆形空心墩,墩长41m,针对施工过程中所遇到的难点和解决措施开展研究。桥梁立面图见图1。

2桥梁设计特点

本文以某铁路(2×72)连续曲线箱梁桥为例,该箱梁梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁,梁体全长145.5m,两端9.75m梁段高度不变,都是4.2m;中间墩柱位置的梁高是8.0m,其它区间梁高按二次曲线取值。箱梁顶板宽7.1m,底板宽5m。两端端部顶板厚70cm,其余处顶板厚61cm;底板层厚从端部42cm逐渐增大至中间处的90cm;腹板厚度由40cm渐变至75cm。横隔板位于墩台支座位置,两跨共布设3道,板中部镂空,便于检修。

3悬臂施工线形控制

3.1线形控制方法

大跨度桥梁的线形监控是质量保证的最重要环节。为了确保大跨度连续桥的满足要求,另外能让该校的线形、应力等方面都符合设计要求,一定要布设合理的监测体系。施工线形控制过程是一个“施工→测量→误差分析→参数调整→预报”的重复步 骤,对作业环节实时追踪,结合现实操作状况反馈,随时微调、优化模型,从而达到预期要求。悬臂浇筑时产生形变的原因有:

(1)因为桥梁自身重力、应力分布、施工工艺等发生的形变;

(2)因为温度变化产生的形变;

(3)因为预应力损失而产生的形变;

(4)因为混凝土收缩和徐变而产生的形变;

(5)因为二期恒载对梁体变形的影响;

(6)因为虑运输活荷载对梁体的影响。

于桥梁悬臂浇筑之前,结合方案设计、施工进度和施工方案,推算梁体应力分布,选用“MIDAS/CIVIL”这个有限元分析软件建立数字模型;然后对照现场施量测数据,及时修正模板的高度,最终确保桥梁线形质量达到设计要求。

3.2线形控制要点

(1)施工测量控制网的建立。水平几何控制网是根据布设于中间主墩柱桥板中线上的平面控制点构成。水准控制网由桥梁已经建好的控制点,首先于墩台上面布设水准控制点,等到0#墩块混凝土砌筑完毕之后,接着使用水准仪把它引测0#块上面,这样就得到了悬臂浇筑混凝土时的水准基点。

(2)测点布置。0#块上面布设三个基点,就设于桥面中心轴线、腹板中线和砌块中心交叉点处。每个悬臂浇筑砌块布设两个点位,位于砌块距前部10cm的腹板中轴线处。

(3)挠度观测。挠度量测作业是构筑物线形把控的首要工作。根据合同要求,一般由施工单位来负责挠度量测,而监督单位会采纳经过监理单位签字确认的量测数据。

挠度量测时会事先于各个块件布设2个对称的水准控制点,这样做的好处是,不但能够量测桥梁挠度,而且能够及时发现梁体是不是产生形变。对每一阶段的悬浇进行动态追踪。挂篮移动之前之后、砼灌注之前之后以及预应力钢筋张拉之前之后这6个工况下梁体各监测点数值跟设计值相对比,适当微调接下来模板高度,保证箱梁悬臂的合拢精度及桥面线形,测点布置图如图2所示:

(4)箱梁轴线控制。根据0#试块上的平面监测点与边柱上面的监测点来确定各梁段的中线。当一个梁段浇筑完毕后要与之前梁段的中线核对。只有偏差在合理范围内的时候才可以下一梁段的放样,并且实时留意对其它梁段挠度造成的影响。

(5)箱梁高程控制。根据0#试块上的高程监测点作为支模标高的基点。混凝土浇注之前先于各梁段端部中轴线与翼缘板下沿布设水准控制点。待浇筑完毕后,分别量测预应力钢筋张拉之前和之后2个工况下的高程值,用来推算合理的设计预拱度。

悬臂浇筑模板高程计算公式:

Hi=H0+fi-fy+fg+fz

Hi—待浇梁段模板高程值;

H0—该点设计标高;

fi—后续梁段施工对该点挠度的影响值;

fy—预应力张拉对该点挠度的影响值;

fg—挂篮施工对该点挠度的影响值;

fz—其它因素对该点挠度的影响值。

4大体积连续梁混凝土施工

4.1大体积混凝土的特点

(1)大体积砼开裂主要原因是由于水化放热导致热胀冷缩形成的缝隙。如何预防开裂,是大体积砼施工的关键。

(2)合理使用整体浇筑和“综合温控”施工工艺,有助于增强构筑物的整体稳定性、抗渗性、以及抗震性。

(3)使用大体积混凝土,缩减了工序间的循环次数,减少了施工缝的数量,因此提高了施工效率。

4.2配合比设计原则

配合比设计原则:(1)在确保满足设计要求的承载力和稳定性,并且现代施工工艺能实现的前提下,选用合适的原材,尽可能减小水泥使用数量,抑制混凝土放热升温;(2)加入添加剂的时候,适当减小水灰比,应比未添加剂的小,增大凝结材料含量,改善施工和易性,增强构筑物的稳定性。

4.3配合比设计的难点和措施

(1)控制混凝土水化热温升。大体积砼应该尽可能减少水化热,而解决的方法就是添加合适的粉煤灰替代部分水泥用量。粉煤灰因含有大量的活性Si02和A1203,有“固体减水剂”的美称。添加合适的粉煤灰能够改善和易性,增大胶凝材料含量,减小水灰比,从而抑制水化热现象的发生。粉煤灰能够与混凝土胶结时释放的Ca(OH)2发生反应,减少水化热。而水化热减小的比值大致是粉煤灰替换用量的一半。总之,使用粉煤灰掺合料能够减小水化热,是一种有效的方法。

(2)控制混凝土泌水。采用减小混凝土的水灰比,尽可能降低自由水含量,是一种抑制泌水现象的方法。另外添加增稠剂来增强粘性,也能够很大程度上减少泌水现象。在配合比设计中,将使用上述方法抑制混凝土的泌水现象。

(3)控制混凝土的收缩。当使用减小水灰比的方法来减少泌水现象时,易造成混凝土过度收缩。另外碎石的物理性质和添加剂的选用也影响着混凝土的收缩。故配合比设计的时候,常用的方法有:①减小砂用量;②改用合适的碎石;③使用聚羧酸系添加剂。

5结论

本文选取某铁路(2×72)连续曲线箱梁桥实际施工案例作为背景,针对其作业过程中所遇到的悬臂施工线形控制和大体积连续梁砼施工技术现实遇到的困难和解决措施,通过实际验證效果,得到以下结论:

(1)在严格遵循悬臂施工线形控制方法的前提下,在施工测量控制网的建立、测点布置、挠度观测、箱梁轴线控制、箱梁高程控制五个方面认真按照所述规定指导箱梁悬臂施工,最终施工后线形高程和设计高程之间的偏差会极大地减小,符合规范要求。

(2)掺入粉煤灰能够减少混凝土放热, 添加缓凝剂能够延迟混凝土凝结,起到减少裂缝的效果。

(3)在混凝土拌合物中掺加增稠剂以改善混凝土粘度,也可以大大改善混凝土的泌水情况。在配合比设计阶段,拟通过上述方法处理混凝土泌水难题。

(4)通过减小砂用量、改用合适的碎石和聚羧酸系添加剂,可有效减少混凝土的收缩。

6.参考文献

[1]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社.2012.

[2]刘晶波,杜修力.结构动力学[M].北京:机械工业出版社,2005:152-170.

[3]邵容光. 混凝土弯梁桥[ M].  北京:人民交通出版社,1996.

[4]丁启胜.谈挂篮悬臂施工连续梁的线形控制[J].科技风,2018(26):107-108.

[5] 张禹笋.连续梁桥悬臂施工过程中的线形控制[J].浙江建筑,2018,35(07):29-31.

[6] 李文浩.基于水化热影响的大体积混凝土基础温度场模拟[J].科学技术创新,2018(36):103-104.

作者简介:王磊(1985),男,贵州平坝人,本科,研究方向:桥梁工程。