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摘 要：本文对影响高墩施工精度的主要因素进行了较为详细的分析,并依据王村特大桥主桥墩身施工的实际,逐一分析了各影响因素,并提出了对应的控制措施,较好地控制了墩身施工,保证了施工的质量。
关键词：高墩； 精度； 因素；控制
1工程背景
随着我国交通事业的大发展,特别是改革开放以来高等级公路建设的飞速发展,对路线指标的要求、造价与路线环境的配合日趋提高,桥梁结构正向大跨、薄壁、轻型、整体方向发展,高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥得到了广泛的发展。
以王村特大桥主桥为研究对象,王村特大桥是太原至长治高速公路全线最高桥。主桥为预应力混凝土连续刚构箱梁,下部结构左、右相互分离,采用双薄壁空心墩,其中最高墩56.8米。主桥桥墩已于2004年10月施工完成。墩身采用滑模施工,由于墩身是在动态中成型,而且是高空作业,施工精度控制十分复杂,墩身过大的偏差势必对该桥的性能和线形有着较为显著的影响。为此必须对高墩施工的精度给予足够的重视,以确保主梁的最终顺利合拢。
2影响高墩施工精度的成因分析
影响高墩施工精度的因素可分为自然因素和人为因素两类,自然因素主要指风载、太阳辐射及升温、降温造成的温度荷载;人为因素主要指施工过程中工人的操作不当等,以及材料、施工设备等的不对称放置从而对墩身产生不对称荷载,致使墩身产生挠曲变形,从而使墩身轴线发生偏差,影响墩身的施工质量。
2.1由自然因素产生的墩身轴线偏差
1)风载引起的墩身轴线偏差分析
当墩身较高时,整个墩身结构的刚度相对而言就变得较小,当结构承受水平方向的外力时将会引起过大的水平位移,从而对墩身的施工精度产生较大的影响。在最不利风载作用下可使墩顶产生较大位移。
2)日照温差作用引起的墩身轴线偏差分析
有关日照温差作用对高墩施工精度的影响,国内尚缺乏这方面的研究资料,不过可从其他相似结构的实测资料来分析,如高烟囱的实测资料,根据位移实测值可知,由于日照温差效应引起的结构物中心偏移值不容忽视。偏移值的大小与结构物的柔度系数和温差成正比,墩身结构的截面尺寸直接决定着其柔度系数,从洛河特大桥13号墩身温差实测资料来看,最大温差可达23℃,势必引起墩顶较大的位移偏差。因此必须对日照温差效应给予足够重视。
2.2人为因素引起的墩身轴线偏差
主要是由于施工偏载以及千斤顶操作的不同步等因素使得模板发生中线的飘移和扭转变形,并且这种飘移和扭转会随墩身高度的增加而加剧,发展到一定程度势必影响施工质量,影响后续的主梁施工,甚至导致主梁无法正常合拢。
3高墩施工精度的有效控制方法
以上两方面的影响因素在墩身施工过程中是不可避免的,但可以通过一些有效的控制措施来减小这些因素引起的墩身轴线偏差。
3.1自然因素引起的墩身轴线偏差控制方法
墩身轴线放样时选择在无风或微风时刻,以减小因风载引起的轴线偏差;为了避开日照温差效应引起的墩身弯曲变形,应选择在日照强度低的时刻如在早晨太阳升起之前,傍晚日落后墩身温差比较小的时刻,也可采用水雾降温法以减小由日照温差引起的轴线偏差。
水雾降温法:在滑模结构底部安装周向喷水管,在日照强烈的天气间断地向墩身喷水,从而在墩身周围形成一层水雾,降低壁板的日照温差,减小因日照引起的墩身轴线偏差,同时为墩身混凝土提供养生水。
3.2人为因素引起的墩身轴线偏差控制方法
滑模施工中灌注的混凝土往往是不均匀的,使得所灌注的混凝土凝固时间不同步,从而造成混凝土和模板间的摩阻力不均匀,另外再加上其他偏载的影响如钢筋材料、机械设备等,使得模板提升后门架和模板沿切线方向倾斜,以致造成滑模结构产生扭转,对于高达56.8m的桥墩来说,滑模要循环使用十余次,经多次循环使用,使单向滑动的剪力撑在滑升过程中,由于摩阻力及偏载作用,往往发生弯曲变形,致使滑模发生中轴偏差和变形,为避免此现象发生,必须增加单向滑动撑的刚度,并使所有提升架保持一致的间距和垂直状态,克服提升架和模板沿切线方向的倾斜,同时限制由于千斤顶不同步而造成的平台高差。
滑模施工的过程也是一个不断纠扭的过程,因此在施工过程中对偏、扭及平台水平的精确测量,是正确纠偏、纠扭、提高施工精度的可靠保证,中线铅直度测量通常采用铜丝吊铅锤的方法,这种方法具有简易直观的优点,但由于墩高,铅锤的摆动幅度大,操作极不方便,精度无法保证。水平测量通常是采用水准仪抄平法,由于墩高的不断增加,抄平变得越来越困难且不易连续。针对上述问题,洛河特大桥采用自动安平高精密度水准仪进行测量,同时每滑模3次进行一次全站仪放样校核。垂直度控测采用苏州一光生产的DZJ2激光垂准仪,发射距离为100 m~250m,偏差精度为1/45000。
DZJ2激光垂准仪控制量测法:墩身下部实体段施工完毕后,在墩身四个角点附近各设一固定控制点作为垂准仪操作平台的对中点,并准确量测各固定点与墩壁板的垂直距离。垂准仪还必须有接收激光的装置,使用时在滑模的各固定控制点上各用一块固定好的有机玻璃接收激光,并在各玻璃片上标示各放样点位置。接收激光时,激光垂准仪在4个不同位置打点,调整滑模直到垂准仪发射的激光束打在玻璃片上的放样点中心为止。
4结语
上述控制方法在洛河特大桥上的应用,大大减小了由于各种自然和人为因素引起的墩身轴线偏差,通过对已完工的主墩墩身的竣工测量,测量结果最大横向偏差6mm,纵向偏差为3mm,达到《桥施规》要求。
关键词：高墩； 精度； 因素；控制
1工程背景
随着我国交通事业的大发展,特别是改革开放以来高等级公路建设的飞速发展,对路线指标的要求、造价与路线环境的配合日趋提高,桥梁结构正向大跨、薄壁、轻型、整体方向发展,高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥得到了广泛的发展。
以王村特大桥主桥为研究对象,王村特大桥是太原至长治高速公路全线最高桥。主桥为预应力混凝土连续刚构箱梁,下部结构左、右相互分离,采用双薄壁空心墩,其中最高墩56.8米。主桥桥墩已于2004年10月施工完成。墩身采用滑模施工,由于墩身是在动态中成型,而且是高空作业,施工精度控制十分复杂,墩身过大的偏差势必对该桥的性能和线形有着较为显著的影响。为此必须对高墩施工的精度给予足够的重视,以确保主梁的最终顺利合拢。
2影响高墩施工精度的成因分析
影响高墩施工精度的因素可分为自然因素和人为因素两类,自然因素主要指风载、太阳辐射及升温、降温造成的温度荷载;人为因素主要指施工过程中工人的操作不当等,以及材料、施工设备等的不对称放置从而对墩身产生不对称荷载,致使墩身产生挠曲变形,从而使墩身轴线发生偏差,影响墩身的施工质量。
2.1由自然因素产生的墩身轴线偏差
1)风载引起的墩身轴线偏差分析
当墩身较高时,整个墩身结构的刚度相对而言就变得较小,当结构承受水平方向的外力时将会引起过大的水平位移,从而对墩身的施工精度产生较大的影响。在最不利风载作用下可使墩顶产生较大位移。
2)日照温差作用引起的墩身轴线偏差分析
有关日照温差作用对高墩施工精度的影响,国内尚缺乏这方面的研究资料,不过可从其他相似结构的实测资料来分析,如高烟囱的实测资料,根据位移实测值可知,由于日照温差效应引起的结构物中心偏移值不容忽视。偏移值的大小与结构物的柔度系数和温差成正比,墩身结构的截面尺寸直接决定着其柔度系数,从洛河特大桥13号墩身温差实测资料来看,最大温差可达23℃,势必引起墩顶较大的位移偏差。因此必须对日照温差效应给予足够重视。
2.2人为因素引起的墩身轴线偏差
主要是由于施工偏载以及千斤顶操作的不同步等因素使得模板发生中线的飘移和扭转变形,并且这种飘移和扭转会随墩身高度的增加而加剧,发展到一定程度势必影响施工质量,影响后续的主梁施工,甚至导致主梁无法正常合拢。
3高墩施工精度的有效控制方法
以上两方面的影响因素在墩身施工过程中是不可避免的,但可以通过一些有效的控制措施来减小这些因素引起的墩身轴线偏差。
3.1自然因素引起的墩身轴线偏差控制方法
墩身轴线放样时选择在无风或微风时刻,以减小因风载引起的轴线偏差;为了避开日照温差效应引起的墩身弯曲变形,应选择在日照强度低的时刻如在早晨太阳升起之前,傍晚日落后墩身温差比较小的时刻,也可采用水雾降温法以减小由日照温差引起的轴线偏差。
水雾降温法:在滑模结构底部安装周向喷水管,在日照强烈的天气间断地向墩身喷水,从而在墩身周围形成一层水雾,降低壁板的日照温差,减小因日照引起的墩身轴线偏差,同时为墩身混凝土提供养生水。
3.2人为因素引起的墩身轴线偏差控制方法
滑模施工中灌注的混凝土往往是不均匀的,使得所灌注的混凝土凝固时间不同步,从而造成混凝土和模板间的摩阻力不均匀,另外再加上其他偏载的影响如钢筋材料、机械设备等,使得模板提升后门架和模板沿切线方向倾斜,以致造成滑模结构产生扭转,对于高达56.8m的桥墩来说,滑模要循环使用十余次,经多次循环使用,使单向滑动的剪力撑在滑升过程中,由于摩阻力及偏载作用,往往发生弯曲变形,致使滑模发生中轴偏差和变形,为避免此现象发生,必须增加单向滑动撑的刚度,并使所有提升架保持一致的间距和垂直状态,克服提升架和模板沿切线方向的倾斜,同时限制由于千斤顶不同步而造成的平台高差。
滑模施工的过程也是一个不断纠扭的过程,因此在施工过程中对偏、扭及平台水平的精确测量,是正确纠偏、纠扭、提高施工精度的可靠保证,中线铅直度测量通常采用铜丝吊铅锤的方法,这种方法具有简易直观的优点,但由于墩高,铅锤的摆动幅度大,操作极不方便,精度无法保证。水平测量通常是采用水准仪抄平法,由于墩高的不断增加,抄平变得越来越困难且不易连续。针对上述问题,洛河特大桥采用自动安平高精密度水准仪进行测量,同时每滑模3次进行一次全站仪放样校核。垂直度控测采用苏州一光生产的DZJ2激光垂准仪,发射距离为100 m~250m,偏差精度为1/45000。
DZJ2激光垂准仪控制量测法:墩身下部实体段施工完毕后,在墩身四个角点附近各设一固定控制点作为垂准仪操作平台的对中点,并准确量测各固定点与墩壁板的垂直距离。垂准仪还必须有接收激光的装置,使用时在滑模的各固定控制点上各用一块固定好的有机玻璃接收激光,并在各玻璃片上标示各放样点位置。接收激光时,激光垂准仪在4个不同位置打点,调整滑模直到垂准仪发射的激光束打在玻璃片上的放样点中心为止。
4结语
上述控制方法在洛河特大桥上的应用,大大减小了由于各种自然和人为因素引起的墩身轴线偏差,通过对已完工的主墩墩身的竣工测量,测量结果最大横向偏差6mm,纵向偏差为3mm,达到《桥施规》要求。