1 工程概况
东仓大桥位于太仓市新老城区交接处, 是一座城市景观桥梁, 2007年7月工程份开工, 2008年8月份全桥通车。本桥采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系, 墩顶设支座, 这样可使斜拉桥的受力接近梁式体系, 受力明确, 结构简单。
2 施工控制方法和原则
目前, 斜拉桥的施工控制方法主要可以归纳为三类:开环控制、反馈控制和自适应控制。根据本监控项目的实际情况选用自适应控制形式, 其基本原理在于:通过施工过程的反馈测量数据不断更正用于施工控制的跟踪分析程序的相关参数, 使计算分析程序适应实际施工过程, 当计算分析程序能够较准确地反映实际施工过程后, 以计算分析程序指导以后的施工过程。
当斜拉桥在施工过程中, 出现施工状态偏离理想的设计状态时, 如不加以调整, 就会造成结构的线形和内力远远偏离设计成桥状态, 甚至危及安全。对于预应力混凝土斜拉桥, 其施工中的精度保证相对较低, 且设计计算中所采用的各项参数与现场材料的参数存在一定的差距, 所以预应力混凝土斜拉桥的施工控制难度较大。施工中每个工况的受力状态与位移达不到设计所确定的理想目标的主要原因在于:由于设计的主梁立模标高、鞍座定位、构件截面尺寸、预应力筋张拉力、材料弹性模量、容重、收缩系数和徐变系数与施工中实际情况有一定的差距, 环境温度、临时荷载等也常常变化。其中, 立模标高、构件超重和斜拉索预应力施加误差影响最大, 而温度影响亦不容忽视。
施工控制最重要的目的是确保施工中结构的安全, 具体表现为:结构的内力, 变形控制在允许范围内, 并保证有足够的稳定性。本桥施工控制的原则是稳定性、变形、内力控制综合考虑。
根据本矮塔斜拉桥的特点, 制定出其施工控制方案是通过施工-监测-结构分析-状态预报-调整-施工的循环过程来实现的, 即所谓自适应控制系统。
3 关键施工控制及监测
该桥施工监控及竣工验收工作难点:密索结构, 16对斜拉索, 32条索力监控;因斜拉索较多, 应力控制截面多;该桥为变截面箱型桥梁, 应对变截面处应力进行监测;箱型桥梁有外伸大悬臂须进行监控;三向预应力结构, 需三向监控;为保证运营监测效果, 竣工验收测试频率和振型较多;根据以上因素及设计人员意见, 梁、墩柱共需要90余个应力控制监测截面和30余个温度控制截面。
本桥的关键之处在于斜拉索的张拉, 由于本桥箱室内操作空间相对较小, 斜拉索的张拉采用方案为:单根钢绞线一次张拉到位法, 采用等张力法对每根钢绞线单独直接张拉到位。监控单位将根据每根斜拉索张拉时的结构状态提供初始张拉钢绞线的单根张拉力。本方案的优点是对箱内的张拉操作空间要求不高, 当大吨位千斤顶无法操作时只能采用本方案, 其缺点是斜拉索的最后索力是依靠每根钢绞线的单独张拉来保证的, 索力误差相对较大, 张拉完毕后当索力误差不满足监控要求时只能用单根循环张拉的方法进行索力调整, 索力调整的时间相对较长。
此外, 为了防止桥塔自重和施工荷载等产生的水平分力在塔柱根部形成较大的弯矩, 防止桥后塔根部内外侧压应力严重不均使成桥后塔柱内侧压应力严重超出设计值, 从而影响桥塔使用寿命, 应进行桥塔施工控制。根据该桥塔柱的受力情况, 其控制截面应选在柱地面和柱顶面附近。
本桥施工监测阶段为:主梁预应力张拉过程中混凝土应力的监测;斜拉索张拉过程中混凝土应力和位移的监测;施工支架拆除过程中混凝土应力、位移、反力的监测;成桥前后调整索力阶段混凝土应力、索力、桥面线形、塔顶位移的监测。
4 施工控制因素分析
施工控制中有误差, 其影响因素主要有:实际结构材料特性、截面特性和计算荷载与设计计算取值的差异引起的结构设计参数误差。在这些影响因素中, 结构设计参数误差是最主要的因素。因此在桥梁施工过程中必须对结构设计参数进行识别和修正。在斜拉桥的施工过程中, 影响结构受力的参数很多, 其中影响较大的有以下几方面。
(1) 荷载参数, 包括:梁段自重, 为各施工梁段的重量。施工荷载, 为各施工状态施工临时荷载的施加、移动或去掉情况。在现浇混凝土的施工中, 由于模板的移动、滑动、胀模所引起的梁段自重变化经常发生, 随机性很强。尤其当悬臂较长时, 影响很大。
(2) 温度, 为各施工状态下结构中温度场的分布情况。温度的变化对桥梁结构的内力和变形有较大的影响。在实际中, 一般是在施工中通过定时观测来尽量减少温度的影响。
(3) 混凝土收缩徐变, 为计算模式中的基本参数, 这与计算模式的选取有关。通常情况下, 施工中混凝土的加载龄期比较小, 各阶段龄期相差较大, 使得材料收缩徐变对结构的内力、变形有较大的影响。
(4) 结构刚度, 包括梁、塔、索三大部分, 涉及到各个单元的E轴向刚度和弯曲刚度。主要考虑混凝士的弹性模量的变化引起的刚度波动。
由于不同的桥梁, 各参数的影响各不相同, 因此, 应根据桥梁的结构体系, 在实际施工控制中加以具体分析。
5 施工质量技术保证措施
本桥的关键之处在于斜拉索的张拉, 现就本矮塔斜拉桥斜拉索的张拉施工时, 应保证的质量技术措施如下: (1) 梁下锚固端锚具安装前应检查锚孔, 使之保持清洁无污物。由于锚具是由多个零部件组成, 出厂前已做调整, 运到工地后不得随意拧动密封装置及定位螺栓。锚具安装就位时要求; (2) 安装前锚具的锚孔均应事先编上对应孔号, 注意注浆孔在下, 排气孔在上; (3) 中、边跨锚具组装件的锚板中心线必须严格保持在同一垂直平面内; (4) 锚板的中心线与承压板 (锚垫板) 的中心线应力求保持一致, 两者偏差不得超过5mm; (5) 中、边跨锚板的相应锚孔也必须相互对齐, 以确保各绞线的平行性; (6) 为使每根索中各钢绞线索力均匀, 采用等值张拉法进行张拉, 即每根绞线的拉力以控制压力表读数为准, 传感器读数进行监测。挂索前, 将监测传感器安装在底排的一根钢绞线上, 安装顺序为:支座垫板-传感器-单孔工作锚。随后张拉时每根绞线的拉力是按当时传感器的显示值进行控制的; (7) 每根斜拉索各钢绞线均逐根挂索并随即用25t千斤顶进行张拉。加载至10%张拉力时测初始伸长值;用压力表读数控制最后一级张拉力, 使之跟传感器显示值相对应时, 测终止伸长值。
6 结语
通过对施工过程关键技术的攻关和总结, 形成了矮塔斜拉桥主梁预应力混凝土施工技术、以及斜拉索施工技术等施工关键技术研究。同时也对施工关键技术其保证措施进行了探讨。
摘要：随着桥梁设计和施工技术的不断发展, 斜拉桥作为一种优秀的桥型得到了广泛应用。在某些情况下, 可考虑采用预应力混凝土连续梁与预应力混凝土斜拉桥之间的过渡形式进行施工, 即预应力混凝土矮塔斜拉桥。本文就矮塔斜拉桥施工控制关键技术进行了研究。
关键词：矮塔,斜拉桥,施工
参考文献
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