预应力混凝土连续刚构桥施工控制技术的应用

2015-04-16李义杰

建材与装饰 2015年23期

关键词：刚构桥挂篮主梁

李义杰

（西部中大建设集团有限公司　甘肃　兰州　730030）

预应力混凝土连续刚构桥施工控制技术的应用

李义杰

（西部中大建设集团有限公司甘肃兰州730030）

在桥梁建设工程施工中，预应力混凝土连续刚构桥具有强度高、线形明快、跨越能力强以及施工简单快捷等优势，被广泛的应用于大跨度桥梁的建设中。在各类桥梁的施工中，桥梁的结构会受到很多因素的影响，如，混凝土收缩变形、实际数值和设计参数之间存在差异、施工和测量出现误差以及温度发生变化等。因此为了提高桥梁施工的质量与建设安全，保障连续钢钩梁桥建成后主梁线形与结构内力都能与设计要求相符，就需要相关的人员对预应力混凝土连续刚构桥施工进行合理的控制。本文主要就预应力混凝土连续刚构桥施工控制技术进行分析，并提出相应的解决对策。

预应力混凝土；连续刚构桥；施工控制

前言

当前时代，国内的高速公路得到了进一步的发展，桥梁的建设随之大量增加，连续刚构桥出现的也越来越多。预应力混凝土连续钢构梁桥变形的程度较小、结构的刚度相对度较强、可以更加平顺舒适，且伸缩缝较少、养护较为简便以及具有超强的抗震性等，让其在大中跨径桥梁建设中得到大量的应用。当前大跨径混凝土梁式桥大部分采用都是预应力混凝土连续刚构桥型，其主要在70～300m的主跨范围内运用。

1　预应力张拉控制技术

1.1确定预应力

可选用有限元软件Ansys预应力进行计算，并用千斤顶方法对预应力进行模拟，通过千斤顶进行升温来达到拉索预应力的目的，从而对预应力进行确定。把运行状态之下计算得出的千斤顶温度荷载，加入到施工状态计算模型中，就能计算出施工过程中需要控制的索力和控制点的位移情况。

1.2采用正确的预应力张拉方法

采用二次张拉的方法，需要对张拉给相邻桁架造成的影响进行考虑，施工控制的难度相对较大，因此，而在达到张弦桁架吊装就位条件下才能进行，正常情况下，尽量利用胎架一次张拉的方式法，把张弦桁架控制点位移设置为张拉控制的目标。

1.3掌握胎架会对张拉造成的影响

由于摩擦力的作用，张拉的控制索力会出现很大的变化，想要精确的进行计算会有一定的难度，因此，避免把索力当成张拉控制的目标，在施工过程中，尽力利用定量索力下跨中的位移方法，来对摩擦力影响进行考虑，利用跨中的竖向位移来对预应力张拉进行控制。

2　预应力混凝土连续刚构桥施工控制技术现状

近年来，国内的桥梁建设得到了大力的发展，在很大程度上带动了预应力混凝土技术的发展。预应力混凝土结构具有较高的经济性、较低的维护性，受到大多数公路桥梁建设的广泛应用，而其中预应力混凝土连续刚构桥桥型，是当前时代应用的最为广泛的大跨径混凝土梁式桥型，大多数使用在70～300m的跨越范围内之，成为我国常规大跨径桥梁建设中的主力桥型。预应力混凝土连续刚构桥是在高强混凝土预应力技术、结构非线性计算分析技术以及梁段悬臂浇筑技术的基础上，经过不断的完善和发展出来一种新型技术，从表面上来相关部门已经对这种桥梁施工建设技术进行了掌握，但是，就建成桥梁的运营情况来看，很多的混凝土梁都还存在着很多的问题。如，混凝土开裂现象，大部分的连续刚构桥都发生了混凝土裂缝、裂纹等问题，温度产生的裂缝，也有因受力不均而产生裂缝。一部分裂缝在施工时就已经出现，但是经过适当的处理之后，到了运营阶段就不会再发展和恶化，而一部分裂缝则难以控制，在桥梁较短的运营之内因为受力不均而产生大量的裂缝，对于桥梁安全造成严重的威胁，使桥梁不得不提出进行维修，甚至无法再运行使用。

3　预应力混凝土连续刚构桥施工控制的原理和方法

3.1线形控制

在预应力混凝土连续刚构桥主梁悬臂的施工过程中，在每个现浇梁段的前端都设置相应的标高观测点，以对各个施工阶段的主梁标高变化进行测试，并对桥墩的沉降情况进行检测，依据施工阶段所检测到的数据和施工控制分析得出的结果，对主梁立模的标高进行合理的调整，让桥梁建成之后其线形能够达到设计要求的标准。

在国内现有的桥梁施工技术规范与施工手册当中，提出了预拱度设置的原则：悬臂浇注前底板与桥面标高，应该依据挂篮前端的变形、混凝土各阶段的弹、塑性变形情况，进行预拱度设置。由于悬臂结构需要逐段进行浇注，因此，后阶段自重情况会影响到前阶段自重，而前阶段的本身自重已经完成，所以不会影响到后阶段的自重情况。如，现浇梁段预拱度=该段与后面各段混凝土张拉预应力累计的挠度+二期恒载状态下产生的挠度+1/2的活载挠度+由浇注到设计运行5年中混凝土的收缩、徐变产生的挠度。因此，在预应力混凝土连续刚构桥中采用悬臂法进行施工时，立模的标高为：Hi=H0+fa+fb，其中Hi表示的是节段前端位置立模标高；H0表示的是节段前端位置中的设计标高；fa表示的是该节段前端设计的预拱度值；fb表示的是挂篮在现浇梁段自重与施工荷载力作用之下竖向位移，其中也包括了弹性变形和非弹性变形。从结构的分析与现场挂篮的静载试验中可以确定，桥梁的fb值可取为1.0～2.0cm。在对线形进行控制时，可以对立模标高进行合理的控制与调整，来对桥梁标高施工的目标进行控制。当桥梁施工到相应的梁段时，相关人员就需要对桥梁的预拱度进行适当的调整，以免出现设计值偏小的情况，在施工的过程中，相关人员应该在现场的测量与分析基础上，随时记录不同梁段中调整的数值，以避免出现施工误差。在标高的测量中主要包括两个部分：①桥墩的沉降。②各个悬浇段前端的挠度测量。在各个墩号块上设置相应的高程观测点，主要是为了能更好的对桥梁的顶板设计标高进行控制，同时，也是为了日后各个悬浇节段的高程测量。在每个节段都设置两个测点，即上游和下游各一个，将其对称的布置在悬臂板和承托交点离块件的前端相隔10cm的地方，高程的控制测点在每幅桥中共有140个，测量的时间应选在挂篮移好、立模、浇注混凝土、张拉预应力束、移走挂篮这个过程中进行。

3.2应力控制

在桥梁的施工过程中，边界的条件与结构荷载出现的变化，会对其内力造成一定的影响，使其随时都都在发生变化。因此，为了对内力的变化轨迹进跟踪，掌握内力的变化情况，相关人员应当选择受力比较典型的主梁根部与1/2的主跨位置对振弦应力计进行埋置，从而对施工期间桥梁应力变化的情况进行测定。每幅桥可选择5个应力的控制截面，其中在左幅桥中每个截面设置4个测点，右幅桥中每个截面设置5个测点，并在移好挂篮、立模、浇混凝土、张拉预应力束、移走挂篮的过程中进行测量。

在预应力混凝土连续刚构桥中，其混凝土的抗压强度相对较高，抗拉的强度却相对较低。因此，在施工的过程中，应尽量对拉应力进行合理的控制，尽量不要出现拉应力情况，并且注意观察实测的应力和理论计算的应力之间存在的偏差程度，如果偏差比所允许的范围小，就可以继续施工，如果偏差超出了允许的范围，那么就需要找到出现偏差的具体原因，前对其设计的参数进行适当的调整，以降低偏差的程度。

3.3温度控制

温度的变化也是会对桥梁结构的应力和变形造成影响的重要因素之一。温度的变化主要包括季节温度的变化与日温的变化，季节温度的变化相对比较均匀，对桥梁结构的影响也相对较小一些，最主要桥梁的结构造成的是日温的变化，日照的变化会让主梁顶板与底板之间出现一定的温度差，让主梁出现受力不均匀的情况，从而发生挠曲，并使墩身产生扭转情况。因此，在合拢的过程中就需要仔细了解温度的变化，避免温差情况给桥梁造成重大影响，温差会让合拢两端的混