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【摘 要】 随着社会经济的不断发展,人们生活水平的不断提高,车辆的增加给交通带了一定程度上的压力。桥梁作为交通行业中重要的组成部分,其施工质量的高低直接影响着人们的生命财产安全与社会经济的发展。鉴于此,本文结合相关的工程实例,首先对连续梁的支架施工进行简要的阐述,并就连续梁支架预拱度的设置方面展开了分析,希望可供相关人员借鉴参考。
【关键词】 桥梁;连续梁;预拱度
一、工程概况
某特大桥是高速公路主线上的一座双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥。主桥长458m,主跨218m,桥跨布置为120+218+120m。
主桥下部结构主墩采用双肢薄壁墩,基础均采用钻孔灌注桩;主塔为独柱式钢筋混凝土结构,主塔承台以上全高31.8m;主梁为预应力混凝土结构,采用变高度单箱三室斜腹板截面,主梁顶板宽36m;全桥共有68对斜拉索。
二、连续梁支架施工技术
(1)支架组装方法和要求
支架组装时应控制水平框架的纵向直线度,直角度及水平度。纵向直线度应 (2)箱梁支架
碗扣支架为定长杆配件,采用规格为准48×3.5焊管制成,采用独特碗扣接头连接横杆与立杆。下碗扣、上碗扣分别承接横杆插头、锁紧横杆插头。底板下脚手架纵横间距为0.6m×0.6m,在两腹板处加密,间距0.3m×0.6m;距离主跨梁端15m以后,间距0.6m×0.6m,翼缘板处间距0.6m×0.9m。脚手架上纵向铺10×15cm方木作为分配梁,间距30cm,横向铺10×20cm方木。在混凝土基础上直接安放脚手架底座。支架高度为9-14m,水平横杆步距首层及顶层为60cm,其余为120cm。
(3)支架施工
在支架施工过程中,需要遵守:立杆底座→立杆一→横杆一→斜杆一→接头锁紧→+脚手板→上层立杆→立杆连接销→横杆。搭设完第一层支架后,对底座进行及时的调节,确保其处于水平状态,同时设置斜杆,经过加固处理后,设置第二层,并依次搭至高度。
(4)支架施工质量保证
在搭设支架过程中,严格遵守设计方案,对于构架设计不得进行随意的改变,以及减少杆配件设置和对立杆纵距作大于100mm的构架尺寸放大。在施工过程中,需要进行调整时,需要进行技术计算。纵向水平杆的水平偏差控制在1/250,全架长的水平偏差控制在50mm。进而在一定程度上增加支架的稳定性,支架每隔3跨,需要设置一道纵向和横向的斜杆,并且与地面保持45°~60°的夹角,将斜杆底部撑地。
(5)支架预压
为了将支架以及地基的非弹性变形给消除掉,并且对支架的弹性变形值进行获取,结合设计要求,需要预压每一梁段;完成支架搭设之后并且对方木进行铺设,没有对底模铺设之前,需要预压支架,这样就不会损伤到箱梁底模板,利用支架顶面堆码钢筋的方式来进行预压,要严格控制钢筋的重量,荷载分布完全等同于箱梁荷载分布,重量为钢筋混凝土重量的1.1,完成加载之后,进行沉降观测,保持五天左右的时间。在梁体预压之前,需要按照设计高程来调整支架保证支架各个杆件受力足够均匀,预压之后,梁体将各种作用下的基础非弹性变形都可以被消除掉。通过预压,来对支架弹性变形数值进行观测和计算,对梁底高程进行调整,确保施工后的连续梁标高及预拱度满足设计要求。
(6)支座安装
1、施工准备。①对垫石标高及平整度进行检验,確保其符合设计要求。②为保证支座安装精度,需设计制作支座安装调平卡具。③为便于支座的定位调整及移动,在施工现场设置小型起吊移动工具。④对各支座规格型号进行核对,按使用吨位对号入座。
2、制作预偏量设置。在支座预埋板安装完成且模板拼装前,应对各支座预偏量进行设置,包括除固定支座外的各墩横向支座、纵向支座、多向支座等,以保证施工运行期的支座位移。
三、预拱度的影响因素分析
为研究各主要因素对预拱度的影响大小,对恒载、预应力、斜拉索索力以及收缩徐变等分别进行了分析。
(1)施工过程中预拱度的影响因素分析
图1为施工过程中各种因素对预拱度的影响比较。从图中可以看出:影响显著的是梁体自重(恒载)、钢束预应力以及斜拉索索力这3项,而混凝土的前期收缩和徐变影响很小。
进一步分析可以发现,虽然梁体自重(恒载)、钢束预应力以及斜拉索拉力这3项绝对值都很大,但斜拉索与钢束预应力作用会产生向上的位移,这两项基本上可以抵消由于梁体自重而产生的向下位移。
(2)使用阶段预拱度的影响因素分析
图2为使用阶段各种因素对预拱度的影响比较。从图2可以看出:在中跨活载及徐变产生的位移较大(6.9cm和8.4cm),而收缩产生的位移较小(3.6cm)。对于该桥,徐变在跨中受钢束预应力影响较大,跨中处不是位移最大值;在边跨上收缩与徐变的影响很小,收缩徐变产生的位移出现了异号现象,甚至还可以相互抵消。
四、预拱度设置
大跨径连续梁的悬臂施工体系作为一个系统工程,其目标是成桥线形满足设计要求,而从大桥开工到竣工是经历不同的季节变化和环境复杂变化的一个过程,且将受到施工中的各种误差(如截面误差、弹性模量误差、材料容重误差、张拉误差等)、施工步骤的改变、温度作用变化、主墩基础沉降以及偶然施工荷载作用的影响。预拱度的设置不仅包括施工过程的结构变形,而且还考虑成桥后5年或更长年限的徐变效应影响。 根据以上分析可知,梁体自重(恒載)、钢束预应力、斜拉索索力、混凝土徐变、收缩及汽车活载对矮塔斜拉桥的变形影响不容忽视,在预拱度设置中必须予以重视:
(1)从理论上说,施工预拱度的设置是取二期铺装完成后结构累积挠度值的反号值便能满足施工过程结构的变形要求。但在施工过程中,必须要及时观测每个施工阶段下挠度的变化值,将其与理论值进行对比,及时对随后各节段施工预拱度进行调整分析。
(2)该桥在混凝土收缩的影响下产生了3.6cm的挠度,应设置相应的预拱度。
(3)混凝土徐变情况比较复杂,其引起的挠度主要取决于截面的应力梯度以及混凝土的弹性模量。应力梯度越大、混凝土弹性模量越小,徐变引起的挠度也越大。预应力混凝土连续梁为克服自重并限制截面拉应力的出现,通常施加较高的预应力。在施加预应力后,使截面下缘预压应力变大,上缘预应力为0或存在较小拉应力,造成截面应力梯度较大。随时间的推移,梁体会出现徐变上拱。该桥中跨徐变的最大挠度为8.4cm,挠跨比为1/2595,大于1/5000,故必须设置相应合理的预拱度。
(4)该桥在活载下中跨跨中最大挠度为6.9cm,挠跨比为1/3159。由于活载对整个桥梁变形具有不确定性,并且动载作用下的动挠度比静挠度大。在长期汽车活载作用、车桥耦合作用以及荷载冲击下,梁体动挠度随时间逐渐增大,因此,预拱度设置中汽车活载挠度项需适当增大。建议参考JTFD60-2004《公路桥涵设计通用规范》中活载挠度项的系数取0.5乘以挠度长期增长系数,即约取为0.7,以考虑动挠度影响,保证桥梁线形的高平顺性,满足桥梁长期运营要求。
五、结语
总而言之,在对连续梁支架的预拱度进行设置时,施工预拱度按照施工过程模拟计算结果设置,必须要及时观测每个施工阶段下挠度的变化值,将其与理论值进行对比,及时对随后各节段施工预拱度进行调整分析。实践表明:该桥的支架预压计算分析方法是可行的,可以供今后同类型桥梁的施工控制参考。
参考文献:
[1]肖会英.跨公路连续梁支架及现浇施工技术[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2012,01:13-17.
[2]梁永平,王起才.连续梁支架预压及预拱度设置分析研究[J].水利与建筑工程学报,2012,03:126-130.
[3]薛成凤.多跨长联预应力混凝土连续梁桥预拱度设置方法分析[J].科技信息,2012,35:359.
[4]李松报,李陆平.滠水特大桥连续梁支架现浇法施工技术[J].铁道标准设计,2008,04:51-54.
[5]韩志会.大跨铁路现浇连续梁满堂支架设计[J].科学之友,2011,05:85-86+88.
【关键词】 桥梁;连续梁;预拱度
一、工程概况
某特大桥是高速公路主线上的一座双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥。主桥长458m,主跨218m,桥跨布置为120+218+120m。
主桥下部结构主墩采用双肢薄壁墩,基础均采用钻孔灌注桩;主塔为独柱式钢筋混凝土结构,主塔承台以上全高31.8m;主梁为预应力混凝土结构,采用变高度单箱三室斜腹板截面,主梁顶板宽36m;全桥共有68对斜拉索。
二、连续梁支架施工技术
(1)支架组装方法和要求
支架组装时应控制水平框架的纵向直线度,直角度及水平度。纵向直线度应
碗扣支架为定长杆配件,采用规格为准48×3.5焊管制成,采用独特碗扣接头连接横杆与立杆。下碗扣、上碗扣分别承接横杆插头、锁紧横杆插头。底板下脚手架纵横间距为0.6m×0.6m,在两腹板处加密,间距0.3m×0.6m;距离主跨梁端15m以后,间距0.6m×0.6m,翼缘板处间距0.6m×0.9m。脚手架上纵向铺10×15cm方木作为分配梁,间距30cm,横向铺10×20cm方木。在混凝土基础上直接安放脚手架底座。支架高度为9-14m,水平横杆步距首层及顶层为60cm,其余为120cm。
(3)支架施工
在支架施工过程中,需要遵守:立杆底座→立杆一→横杆一→斜杆一→接头锁紧→+脚手板→上层立杆→立杆连接销→横杆。搭设完第一层支架后,对底座进行及时的调节,确保其处于水平状态,同时设置斜杆,经过加固处理后,设置第二层,并依次搭至高度。
(4)支架施工质量保证
在搭设支架过程中,严格遵守设计方案,对于构架设计不得进行随意的改变,以及减少杆配件设置和对立杆纵距作大于100mm的构架尺寸放大。在施工过程中,需要进行调整时,需要进行技术计算。纵向水平杆的水平偏差控制在1/250,全架长的水平偏差控制在50mm。进而在一定程度上增加支架的稳定性,支架每隔3跨,需要设置一道纵向和横向的斜杆,并且与地面保持45°~60°的夹角,将斜杆底部撑地。
(5)支架预压
为了将支架以及地基的非弹性变形给消除掉,并且对支架的弹性变形值进行获取,结合设计要求,需要预压每一梁段;完成支架搭设之后并且对方木进行铺设,没有对底模铺设之前,需要预压支架,这样就不会损伤到箱梁底模板,利用支架顶面堆码钢筋的方式来进行预压,要严格控制钢筋的重量,荷载分布完全等同于箱梁荷载分布,重量为钢筋混凝土重量的1.1,完成加载之后,进行沉降观测,保持五天左右的时间。在梁体预压之前,需要按照设计高程来调整支架保证支架各个杆件受力足够均匀,预压之后,梁体将各种作用下的基础非弹性变形都可以被消除掉。通过预压,来对支架弹性变形数值进行观测和计算,对梁底高程进行调整,确保施工后的连续梁标高及预拱度满足设计要求。
(6)支座安装
1、施工准备。①对垫石标高及平整度进行检验,確保其符合设计要求。②为保证支座安装精度,需设计制作支座安装调平卡具。③为便于支座的定位调整及移动,在施工现场设置小型起吊移动工具。④对各支座规格型号进行核对,按使用吨位对号入座。
2、制作预偏量设置。在支座预埋板安装完成且模板拼装前,应对各支座预偏量进行设置,包括除固定支座外的各墩横向支座、纵向支座、多向支座等,以保证施工运行期的支座位移。
三、预拱度的影响因素分析
为研究各主要因素对预拱度的影响大小,对恒载、预应力、斜拉索索力以及收缩徐变等分别进行了分析。
(1)施工过程中预拱度的影响因素分析
图1为施工过程中各种因素对预拱度的影响比较。从图中可以看出:影响显著的是梁体自重(恒载)、钢束预应力以及斜拉索索力这3项,而混凝土的前期收缩和徐变影响很小。
进一步分析可以发现,虽然梁体自重(恒载)、钢束预应力以及斜拉索拉力这3项绝对值都很大,但斜拉索与钢束预应力作用会产生向上的位移,这两项基本上可以抵消由于梁体自重而产生的向下位移。
(2)使用阶段预拱度的影响因素分析
图2为使用阶段各种因素对预拱度的影响比较。从图2可以看出:在中跨活载及徐变产生的位移较大(6.9cm和8.4cm),而收缩产生的位移较小(3.6cm)。对于该桥,徐变在跨中受钢束预应力影响较大,跨中处不是位移最大值;在边跨上收缩与徐变的影响很小,收缩徐变产生的位移出现了异号现象,甚至还可以相互抵消。
四、预拱度设置
大跨径连续梁的悬臂施工体系作为一个系统工程,其目标是成桥线形满足设计要求,而从大桥开工到竣工是经历不同的季节变化和环境复杂变化的一个过程,且将受到施工中的各种误差(如截面误差、弹性模量误差、材料容重误差、张拉误差等)、施工步骤的改变、温度作用变化、主墩基础沉降以及偶然施工荷载作用的影响。预拱度的设置不仅包括施工过程的结构变形,而且还考虑成桥后5年或更长年限的徐变效应影响。 根据以上分析可知,梁体自重(恒載)、钢束预应力、斜拉索索力、混凝土徐变、收缩及汽车活载对矮塔斜拉桥的变形影响不容忽视,在预拱度设置中必须予以重视:
(1)从理论上说,施工预拱度的设置是取二期铺装完成后结构累积挠度值的反号值便能满足施工过程结构的变形要求。但在施工过程中,必须要及时观测每个施工阶段下挠度的变化值,将其与理论值进行对比,及时对随后各节段施工预拱度进行调整分析。
(2)该桥在混凝土收缩的影响下产生了3.6cm的挠度,应设置相应的预拱度。
(3)混凝土徐变情况比较复杂,其引起的挠度主要取决于截面的应力梯度以及混凝土的弹性模量。应力梯度越大、混凝土弹性模量越小,徐变引起的挠度也越大。预应力混凝土连续梁为克服自重并限制截面拉应力的出现,通常施加较高的预应力。在施加预应力后,使截面下缘预压应力变大,上缘预应力为0或存在较小拉应力,造成截面应力梯度较大。随时间的推移,梁体会出现徐变上拱。该桥中跨徐变的最大挠度为8.4cm,挠跨比为1/2595,大于1/5000,故必须设置相应合理的预拱度。
(4)该桥在活载下中跨跨中最大挠度为6.9cm,挠跨比为1/3159。由于活载对整个桥梁变形具有不确定性,并且动载作用下的动挠度比静挠度大。在长期汽车活载作用、车桥耦合作用以及荷载冲击下,梁体动挠度随时间逐渐增大,因此,预拱度设置中汽车活载挠度项需适当增大。建议参考JTFD60-2004《公路桥涵设计通用规范》中活载挠度项的系数取0.5乘以挠度长期增长系数,即约取为0.7,以考虑动挠度影响,保证桥梁线形的高平顺性,满足桥梁长期运营要求。
五、结语
总而言之,在对连续梁支架的预拱度进行设置时,施工预拱度按照施工过程模拟计算结果设置,必须要及时观测每个施工阶段下挠度的变化值,将其与理论值进行对比,及时对随后各节段施工预拱度进行调整分析。实践表明:该桥的支架预压计算分析方法是可行的,可以供今后同类型桥梁的施工控制参考。
参考文献:
[1]肖会英.跨公路连续梁支架及现浇施工技术[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2012,01:13-17.
[2]梁永平,王起才.连续梁支架预压及预拱度设置分析研究[J].水利与建筑工程学报,2012,03:126-130.
[3]薛成凤.多跨长联预应力混凝土连续梁桥预拱度设置方法分析[J].科技信息,2012,35:359.
[4]李松报,李陆平.滠水特大桥连续梁支架现浇法施工技术[J].铁道标准设计,2008,04:51-54.
[5]韩志会.大跨铁路现浇连续梁满堂支架设计[J].科学之友,2011,05:85-86+88.