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连续刚构大桥施工中悬臂高程偏差的曲线调整方法

2015-12-25邓勇军曹宇鹏重庆交通大学土木建筑学院重庆400074

江西建材 2015年1期
关键词:线形悬臂主梁

■邓勇军,杨 俊,程 俊,曹宇鹏 ■重庆交通大学土木建筑学院,重庆 400074

1 引言

桥梁施工控制是保证桥梁施工安全、结构恒载内力及结构线形的重要手段,连续刚构大桥线形监控的主要目的是控制成桥内力分布及线型特征,可见桥梁线形控制的重要性。若在桥梁施工过程中线形把握不准及悬臂段高程控制出现偏差,引起T构端部高程过低、过高,都将影响后期成桥的受力分布及线形,无法达到预期要求,严重的还会造成施工安全事故等问题。然而,桥梁施工现场情况是复杂多变的,在实际的施工中,难免会出现高程控制偏离目标值。因此首要的任务便是如何解决此偏差值对后期线形的影响,将可能的偏差降低到最低。笔者通过自己的桥梁监控经验,谈谈在连续刚构大桥施工过程中出现悬臂段高程偏低情况下的调整方法,供类似桥梁施工参考。[1-2]

2 线形高程偏差的曲线调整方法

主梁的线形监控决定着桥梁的成桥状态,如果线形的高程偏离目标值,如何通过后期悬臂段高程调控来控制线形,确保之前

偏差值带来的影响降低到最低。

对于多数施工实例而言,当T构悬臂高程出现偏差值时,一般采取的方法是在后期施工阶段按一次线性函数来抬高悬臂段高程,这种方法虽然也能起到调解作用,但是当高程偏差值较大或主梁线形曲线指数较大时,应用一次线性调解会使阶段线形成折线状,无法完全满足成桥线形要求。就实际的偏差值原因分析,需采取一定适应的方法来调整大桥悬臂段的后期理论高程,以最终满足桥梁结构及设计线形要求。

(1)若差值较小,对结构无影响或影响较小,可以不做调整;(2)若差值较大,为保证线性平顺性,就需要分析桥梁原设计线形的变化曲线特性及施工情况载荷情况做出有效的曲线调整方法。文章就影响桥梁线形的原设计线形及预应力荷载两个主要因素,提出能满足大桥线形变化的高程偏差曲线调调整方法。

2.1 大桥原设计线形的影响因素

为确保后期悬臂段高程调整后能满足设计线形的曲线特征,应该根据原主梁设计曲线方程来调整后期悬臂段高程值。[3-4]

采取适合主梁线形变化的曲线方程来拟合抬高值(多次曲线或余弦曲线法等),如方程(式2-1),

式中,

x:5个悬臂调整块段的总长度(15m);xi:为本调整悬臂段的段长(3m);

hi:为原理论标高的高程值;

H'il:本调整阶段因设计线形调整后的高程。

根据上述曲线理论即可求解出在原设计线形响应下的高程调整曲线。

2.2 大桥设计后张预应力的影响因素

悬臂段施工中,对每个悬臂都要进行后张法预应力施工,张拉力会使悬臂端位移上升。若悬臂段发生高程偏差S,将会影响后续阶段张拉力对端部上升位移值。混凝土T构梁桥,为静定结构,预拉力在截面只引起主弯矩Mk效应[5-6],弯矩关系见表达式(2-4),

根据材料力学原理、预应力规范,及T构几何特性,可以得出主梁高程调整后的预应力力臂与主梁高程偏差下的预应力力臂相对值△hps,及因△hps预应力引起的悬臂段位移△hp2,如式(2-5)、(2-6),

由式(2-4)、(2-5)、(2-6)即可求得悬臂段高程调整引起的端部位移值。

综上所述,连续刚构大桥因施工高程偏差,调整后的悬臂段高程值,

3 工程应用

现以云南某连续刚构大桥实例说明上述理论的实用性,桥跨布置为90m+160m+90m,横跨山谷,主桥为预应力混凝土连续刚构,桥宽12m,桥梁为-2.5%的直线桥,根据设计图纸及施工方案计算出大桥的目标线形控制曲线高程。

该桥现正在施工主梁悬臂阶段,之前通过现场测量放样,发现0号块桥面高程较目标值偏低9.2cm,严重超出允许偏差范围值(0~2)cm,故必须就差值进行后期线形高程调整以满足主梁线形要求。根据文章上述理论,以高程偏差曲线调整方法中的抛物线线形(这里根据原桥线形为抛物线为依据)拟合后期悬臂段高程抬高值,且按主梁0号块后5个悬臂块段来逐步抬高调整差值,最终可完成线形变化。在综合考虑设计线形及预应力因素条件下的差值调整情况,主梁1#差值为-0.059m(其他阶段略);

其调整后的主梁应力与原目标结构应力相差在94%至100%之间,该连续刚构大桥在通过上述高程偏差曲线调整方法后,线形变化基本符合设计线形,曲线不存在突然变化的转折点;受力变化量小,与目标受力吻合,不会对后期受力带来影响,能满足桥梁线形、及结构受力性能的要求。故文章阐述的高程偏差曲线调整方法在连续刚构大桥线形监控中是可行的。

4 结论

随着土木桥梁建设要求的提高,线形监控在大桥施工过程中的作用越来越重要,在施工中一旦出现高程偏差,也必将进行后期线形高程调整。文章在结合现场实例情况,及笔者经验分析得出了能满足大桥线形变化及受力要求的高程偏差曲线调整方法,该方法综合考虑主梁原设计线形及预应力响应因素,较线形调整方法更符合主梁变形,比较符合现场施工情况。

[1]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京:人民交通出版社,2000.

[2]马保林.高墩大跨连续刚构桥[M].北京:人民交通出版社,2001.

[3]强士中.南京长江第二大桥南汊钢斜拉桥施工控制技术研究总结报告[R].西南交通大学,2000.

[4]姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1985.

[5]范立础编著.预应力混凝土连续梁桥.北京:人民交通出版社,1987.

[6]姜勇.射洪涪江三桥监测监控技术研究[B].施工技术.TU712+13.

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