摘要:懸臂澆筑方法現(xiàn)在已成為連續(xù)梁橋及斜拉橋主要施工方法。橋梁工程監(jiān)控分析時(shí),對(duì)立模標(biāo)高的控制占據(jù)很大部分,懸臂澆筑經(jīng)過幾十年的發(fā)展,現(xiàn)在不同施工監(jiān)控單位對(duì)立模標(biāo)高控制方法已經(jīng)大同小異。文章結(jié)合現(xiàn)在正在施工的水口水道大橋,對(duì)連續(xù)梁橋?qū)嶋H監(jiān)控過程中的高程控制方法和細(xì)節(jié)進(jìn)行了論述。 

關(guān)鍵詞:懸臂澆筑;立模標(biāo)高;施工監(jiān)控;連續(xù)梁橋;斜拉橋 
  1 懸臂澆筑施工現(xiàn)狀 
  關(guān)于橋梁懸臂澆筑施工法已有近90年歷史。早在1928年,F(xiàn)reyssinet首次運(yùn)用懸臂施工法建造了主跨為185m的鋼筋混凝土大跨徑拱橋。國(guó)外采用懸臂施工方法建造預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁始于20世紀(jì)40年代末。德國(guó)工程師首先將懸臂澆筑混凝土法應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋,為當(dāng)今連續(xù)梁、T形剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)、斜拉橋等采用的懸臂澆筑混凝土施工方法奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。懸臂施工法有著無支架的優(yōu)點(diǎn),在施工時(shí)橋梁跨越路線可以正常通車,很大程度地促進(jìn)了橋梁的建設(shè)和發(fā)展。我國(guó)從20世紀(jì)60年代中期也將懸臂施工法從鋼橋引入到了混凝土橋梁施工當(dāng)中。隨著懸臂施工技術(shù)的進(jìn)步和完善,施工機(jī)械化程度的提高,橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析計(jì)算和施工控制的精細(xì)化,懸臂施工法已經(jīng)成為預(yù)應(yīng)力連續(xù)橋梁和斜拉橋建造的主要施工方法。 
  2 懸臂澆筑施工時(shí)立模標(biāo)高控制的意義 
  橋梁控制包括應(yīng)力和線形兩方面,線形控制不僅是在橋梁施工過程中最直觀的控制因素,同樣也關(guān)系到結(jié)構(gòu)受力。懸臂澆筑法采用移動(dòng)式掛藍(lán)作為主要施工設(shè)備,以橋墩或墩塔為中心,對(duì)稱地向兩邊澆筑梁節(jié)段的混凝土。連續(xù)梁橋懸臂澆筑時(shí)施工工序:先安裝掛籃,綁扎鋼筋澆筑混凝土,待混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后張拉預(yù)應(yīng)力束,然后移動(dòng)掛藍(lán)進(jìn)行下一節(jié)段的施工。在此施工工序下,掛籃彈性變形、混凝土收縮徐變、預(yù)應(yīng)力鋼束張拉都是影響高程的主要因素。對(duì)于橋梁高程控制問題,中國(guó)學(xué)者秦順全、林國(guó)雄提出了無應(yīng)力狀態(tài)法。無應(yīng)力狀態(tài)法的基本思想是:在線形狀態(tài)下對(duì)一座已建橋梁進(jìn)行解體,只要各單元長(zhǎng)度與曲率不變,則無論按什么程序恢復(fù),恢復(fù)后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線型將與原結(jié)構(gòu)一致,應(yīng)用這一原理建立連續(xù)梁橋施工階段與成橋狀態(tài)之間的聯(lián)系。由此可見,在運(yùn)用懸臂澆筑施工時(shí),橋梁線形控制對(duì)于橋梁受力有一定影響,對(duì)于施工過程和成橋后橋梁線形也起到非常重要的作用。 
  3 橋梁高程監(jiān)控理念 
  3.1 工程概況 
  水口水道大橋位于佛山市南海區(qū)里水鎮(zhèn)里水鎮(zhèn),跨越水道通航等級(jí)Ⅳ級(jí)。本項(xiàng)目橋涵設(shè)計(jì)荷載按城-A級(jí)設(shè)計(jì),主橋跨徑組合為(65+110+65)m,上部結(jié)構(gòu)形式采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,單箱雙室斷面,鉛垂腹板,變高度,箱梁頂板寬17.8m,底板寬11.8m。主墩采用鋼筋混凝土實(shí)心墩,主橋采用掛籃懸臂施工。水口水道大橋主橋立面如圖1所示,橫截面如圖2所示。 
  3.2 立模標(biāo)高需要處理的數(shù)據(jù) 
  關(guān)于橋梁懸臂澆筑施工方法的立模標(biāo)高控制:第一,考慮橋梁設(shè)計(jì)高程;第二,考慮施工過程中的預(yù)拱度;第三,考慮混凝土收縮徐變以及運(yùn)營(yíng)階段對(duì)橋梁線形的影響,這也屬于橋梁預(yù)拱度的一部分。 
  3.2.1 設(shè)計(jì)高程。對(duì)于PC橋梁,主梁是預(yù)應(yīng)力混凝土梁,按現(xiàn)行橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范,主梁在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮兩種極限狀態(tài),即承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。通過實(shí)地勘察,確定橋梁跨度情況。然后根據(jù)索力分布、主梁彎矩、主塔彎矩、邊墩和輔助墩支座反力等受力情況,經(jīng)過反復(fù)試算迭代修正確定成橋受力狀態(tài)。最后經(jīng)過成橋狀態(tài)調(diào)整確定最終成橋受力狀態(tài),即可得到橋梁設(shè)計(jì)高程。 
  3.2.2 預(yù)拱度。由于結(jié)構(gòu)自重、混凝土收縮徐變、溫度變化、預(yù)應(yīng)力作用、活載等因素的影響,混凝土?xí)a(chǎn)生一定程度下?lián)。在施工過程中設(shè)置預(yù)拱度是為了抵消各種作用對(duì)橋梁線形的影響,以滿足結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的需要。由于橋梁預(yù)拱度影響因素較多,而PC橋梁合攏高差要求精度為±30mm,所以在施工過程中要采用理論知識(shí)以及現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)的方式對(duì)影響橋梁線形的所有作用進(jìn)行精確分析,才能保證結(jié)構(gòu)順利合攏以及運(yùn)營(yíng)階段的安全性。一般認(rèn)為預(yù)拱度包括成橋預(yù)拱度,施工過程中的模板彈性變形,施工預(yù)拱度,調(diào)整預(yù)拱度。 
  在橋梁安全性檢測(cè)過程中,分析計(jì)算法主要也是利用結(jié)構(gòu)幾何變形對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全性能進(jìn)行評(píng)估。 
  3.3 箱梁高程控制點(diǎn) 
  對(duì)于懸臂澆筑過程,橋梁高程監(jiān)控主要是對(duì)一些控制點(diǎn)進(jìn)行高程監(jiān)測(cè)?紤]到橋梁懸臂現(xiàn)澆過程中采用掛籃施工,底模平鋪在掛籃橫隔梁上,側(cè)模和翼模以一定角度焊接在一起,所以橋梁高程控制點(diǎn)設(shè)置在底模和翼模上面。以水口水道大橋?yàn)槔,控制點(diǎn)一般包括箱梁底部(E、F、G三點(diǎn))、翼板根部(C、D兩點(diǎn))以及翼板邊緣(A、B兩點(diǎn))。 
  3.4 箱梁高程測(cè)量 
  進(jìn)行外業(yè)測(cè)量的最根本目的是給出合理立模標(biāo)高,從而控制橋梁線形。高程測(cè)量主要是測(cè)量各節(jié)段混凝土澆筑前后、鋼束張拉前后、掛籃移動(dòng)前后的箱梁高程變化情況,并且與理論計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和修正。通過分析實(shí)測(cè)和理論值之間的差別而得出混凝土自重和鋼束張拉,掛籃變形和移動(dòng)對(duì)梁段高程的影響,為下一節(jié)段高程控制提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)?紤]懸臂澆筑施工工藝,掛籃移動(dòng)后是最后節(jié)段的最終工況,所以高程控制數(shù)據(jù)以掛籃移動(dòng)后為準(zhǔn)。 
  在橋梁施工過程中,環(huán)境溫度的大小及太陽(yáng)輻射溫差會(huì)影響結(jié)構(gòu)體系內(nèi)的內(nèi)力分布。白天箱梁頂面溫度比底面溫度高,使懸臂箱梁產(chǎn)生下?lián)献冃;夜間箱梁頂面降溫幅度大于底面,懸臂箱梁又會(huì)發(fā)生上撓變形。由于太陽(yáng)出來前(5∶00~7∶00)溫度變化不大,所以在外業(yè)測(cè)量時(shí)將太陽(yáng)出來前規(guī)定為初始溫度狀態(tài),測(cè)量時(shí)間也安排在這個(gè)時(shí)間段。 
  以水口大橋?yàn)槔,橋梁共劃?2個(gè)節(jié)段,最大節(jié)段重量為251.4t,最小節(jié)段重量為160.2t。掛籃重量為125t,占各節(jié)段比重49.7%~77.4%,如表1所示,掛籃重量在施工過程中占有較大比例。可以測(cè)量掛籃在某節(jié)段移動(dòng)前后高程的變化量,與軟件計(jì)算的變形值進(jìn)行對(duì)比修正,從而在下一節(jié)段立模標(biāo)高的預(yù)拱度中加入掛籃引起的變形值。 
  4 結(jié)語 
  綜上所述,橋梁高程控制是以實(shí)際測(cè)量為基本依據(jù),以理論計(jì)算為輔助工具的一整套計(jì)算過程。其中各節(jié)段的立模標(biāo)高為高程測(cè)量、計(jì)算、分析的目標(biāo)。為了給出更可靠的立模標(biāo)高,就需要在理論計(jì)算基礎(chǔ)上,對(duì)橋梁線形影響因素進(jìn)行再次分析,最后通過實(shí)際測(cè)量結(jié)果與理論計(jì)算值之間的對(duì)比,才能較為精確地計(jì)算下一節(jié)段的立模標(biāo)高。 
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