预应力连续刚构（精选12篇）
预应力连续刚构 第1篇
关键词：连续刚构桥,预应力,体外束,细部构造
湟源大桥位于湟源市流沱镇新滩, 大桥主桥跨径为75m+130m+75m三跨一联的PC连续刚构, 主墩为双薄壁柔性墩。上游约80km为祁山县县城, 下游不远即汇入沱江, 下河口3.5km受沱江干流洪水顶托影响。桥位处属亚热带季风气候, 具有南亚热带气候属性, 雨量充沛。年平均气温18.8℃, 最高气温42.2℃, 最低气温1.7℃;年平均降雨量1058.3mm, 多集中于夏秋两季;年平均相对湿度77%;年平均风速1.6m/s, 最大风速19.0m/s, 为WNW风向。桥址区位于沱江南岸构造侵蚀丘陵地貌, 两岸为大片阶地, 以一、二级阶地最为发育。一级阶地砂土、粉土;二级阶漂卵石土;三级阶地砂卵石土高于河面70～90m, 零星分布于红色残丘顶部。大桥轴向与湟源流向近似正交。桥位处湟源河段江面宽约110m, 河床坡降约为1‰。两岸分布有大片阶地, 其高程为195.5～226.9m, 高于湟源枯水位20.53～51.93m;高于最高水位0～31.4m;湟源河漫滩高程174.97～195.5m, 坡度15°～25°, 坡面呈凸型, 由淤泥质土、粉质粘土及砂土组成。
1 技术标准[1,2]
设计行车速度:80km/h;
桥梁宽度:33.5m (整体式) ; 设计荷载:公路 — I级;
设计洪水频率:1/100; 通航等级:IV级;
地震烈度:6度。
2 总体设计
根据桥位地形、地质、地貌、水文条件, 主桥布置为75m+130m+75m三跨一联的预应力混凝土连续刚构, 全长280m, 主墩为双薄壁柔性墩, 两岸主、引桥间各设有一交界墩。主桥按双向六车道设计, 分左右两幅桥, 各宽16.75m。为便于大跨径体外预应力体系桥梁的设计施工技术研究, 左幅连续刚构为全体内预应力体系;右幅连续刚构则采用了体内、体外混合的预应力体系[3], 其中一期束为体内预应力体系, 二期束为体外预应力体系。左右幅引桥均为30m先简支后连续T梁。大桥总体布置如图1所示。
2.1 主桥上部
由于大跨径体外预应力体系桥梁的设计施工技术研究在我国处于起步阶段, 为便于比较体内和体外两种预应力体系对桥梁结构的效应差别, 左右两幅桥的外形、几何尺寸和构造上基本相同, 不同之处主要在:①右幅桥的墩顶节段顶板厚;②体外索转向块设在箱梁该处;③边跨端横梁截面因体外束换束和锚固的需要尺寸结构位置及尺寸与左幅桥相比有所变化。
主桥单侧悬臂施工部分共由8个3.5m和7个4.4m节段组成, 箱梁顶宽16.5m, 底宽9.25m。箱梁根部梁高7.8m (最低腹板外侧高) , 跨中梁高3.0m, 箱梁高度以1.8次抛物线变化。8个3.5m节段腹板厚0.7m, 除1个4.4m节段腹板为0.7m向0.5m过渡外, 其他4.4m节段腹板厚均为0.5m。底板厚由跨中的0.28m按1.8次抛物线变化至墩顶处的1.0m。
2.2 主桥下部
主桥下部采用钢筋混凝土双薄壁实心柔性墩。薄壁墩横桥向宽9.25m, 纵桥向厚1.5m, 两壁间净距4.0m。承台宽13.2m, 长13.2m, 厚4.5m。每个承台下桩基础由9根直径为2.0m的群桩组成。桩基长20m, 嵌入弱风化层3.5倍以上桩径。
3 结构计算与预应力索配置
主桥采用桥梁博士进行纵向分析。结构整体分析过程中同时还考虑了桩基础的刚度作用效应。主桥按平面杆系进行结构分析过程中[4,5], 基本上按实际施工过程进行结构单元的划分。考虑到体外预应力筋的转向和计算需要, 在体外预应力筋转向部位均增设节点, 以使体外索单元与实际配筋线型一致。根据连续刚构悬臂施工特点, 计算过程中, 将悬臂浇筑节段的过程力转换为集中力施加到对应施工阶段。
3.1 右幅桥计算参数与荷载组合标准
主桥箱梁、桥面铺装混凝土采用C50, 主桥墩身混凝土为C40, 承台及桩基混凝土为C30及水下C30。混凝土材料力学性能按规范取值。预应力钢束计算参数为:弹性模量190000MPa, 抗拉设计强度1860MPa, 抗压设计强度1260MPa, 张拉控制应力1395MPa, 采用预埋波纹管成型, 锚具变形及钢束回缩值0.006, 采用两端张拉。
计算荷载包括:
恒载:一期恒载包括主梁及墩身等自重, 二期恒载包括桥面铺装等桥面系构造。
活载:体外版的活载计算模数仍为汽车-超20级, 挂车-120, 通过横向分布系数的调整达到公路 — I级车道荷载效应。主桥横向3车道控制, 车道折减系数0.78。考虑腹板偏载系数1.1。相应横向分布调整系数:汽车2.96;挂车1.15。
温度荷载:整体升温20℃、降温20℃;桥面升温15℃, 降温10℃;桥墩壁内外线性升降温5℃。主梁温度梯度按JTG D60 — 2004取值。
不均匀沉降:考虑边支座与异侧墩支点不均匀沉降2cm。
荷载组合按交通部《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60-2004) 进行。
3.2 预应力筋配索
左幅桥主梁采用三向预应力体系, 即纵向、横向、竖向均有预应力布置于箱梁混凝土截面中。除竖向预应力筋为JL32精轧螺纹钢筋外, 其余预应力筋均为Φs15.2高强低松驰钢绞线。左幅桥为全体内预应力筋。
右幅桥采用体内、体外混合预应力体系。预应力混合配筋的比例是:体内索满足施工阶段各工况受力要求, 主要保证在施工阶段的节段浇筑和施工等荷载作用下, 混凝土应力状态满足规范要求。在全桥施工合龙完成体系转换后, 再利用体外预应力来保证结构在包括二期恒载和全部活载作用下满足各项规范要求。在经过预应力筋线型优化后, 右幅桥用于满足施工用的体内纵向预应力筋用量210t, 满足二期恒载和使用荷载所需体外索用量为96t, 总计306t, 在右幅桥中体内、体外预应力筋的比例为2.188∶1。
在体内预应力筋线型方面, 虽然左、右幅桥每个节段均设有水平索和下弯索, 但在右幅桥进行优化时, 由于局部取消了竖向预应力故采用了较少的水平索, 且将每个节段的腹板索的下弯角度在满足施工要求和预应力允许弯曲半径的前提下尽量增大, 以使其充分发挥其抗剪作用, 降低因剪力为主产生的主拉应力。边跨和半中跨的体内预应力筋布置如图2所示。
体外索预应力筋布置方面, 主要考虑让它提供必要的抗剪作用, 以降低因剪力导致的主拉应力, 但为避免在跨中锚固给腹板和顶底板带来的不利影响, 而只在端横梁或墩顶零号块处锚固。这给预应力配索带来了一定的难度, 因为要使二期体外索的线型完全满足截面应力变化规律且不在跨中锚固十分困难, 解决办法只有通过增加多处转向, 而设置过多的转向块将给施工带来不便且过多的转向器又会增加造价。另一方面因为全部体外索通过跨中后, 给中跨跨中顶部带来过大的拉应力, 为此, 需要在中跨顶板设置多束合拢索, 以避免因体外索导致的顶板开裂。同时, 因中跨需要较多体外索, 两边跨各有一束体外索在通过零号块后截断锚固于零号块中跨一侧。其他体外索则全部通过中跨与另一端的体外索间隔布置通过中跨后锚固于另一侧零号块近边跨一侧。边跨体外索布置见图3所示。
考虑到右幅桥的体外预应力索对结构抗剪、抗弯等受力性能的改善, 取消右幅桥的部分竖向预应力筋, 与左幅桥相比, 右幅桥节省用于竖向预应力的精轧螺纹钢筋70t。
左、右幅桥横向预应力采用镀锌金属波纹管、扁锚, 单边张拉的常规预应力施工工艺。左、右幅桥体内纵向预应力筋采用塑料波纹管, 夹片式群锚, 两端张拉, 真空辅助压浆材料和工艺。
与左幅桥相比, 由于部分竖向预应力筋的取消, 既节省了竖向预应力筋和施工工期及人力, 又保证箱梁腹板混凝土浇筑质量。是一种较好解决目前竖向预应力施工质量难于保证的新技术。该项技术将结合科研课题进行进一步的深化和优化。
4 体外预应力关键部位设计
受体外预应力索转向及锚固的特殊需要, 右幅桥在墩顶零号块、转向块、边跨端横梁处的构造在左幅桥的基础进行了加强。具体构造说明如下:
1) 端横梁:考虑到端横梁处需要对体外索进行张拉, 以及将来的体外索更换工作空间, 将端横梁沿纵向内缩, 并预留人孔以作将来换索需要。由于大部分体外预应力索在端横梁处锚固, 因此该部位的构造作了重点加强。
2) 转向块:每跨设转向块两处, 横向位置以箱梁桥轴中心线对称, 纵向位置以墩中心线对称。受体外索分开转向的影响, 每个转向块竖向转向束的位置不同。图4为其中一个转向块中心横截面。全部转向块厚1.0m, 均设0.25m倒角。
3) 零号块:墩顶零号块顶板既有体外索锚固, 又是体外索集中转向的位置。受两侧体外索交叉的影响, 考虑到锚固构造要求及转向受力要求, 将交叉索分两层布置, 其中上层为该墩一侧边跨体外索通过的转向束, 下层为另一墩边跨索的锚固, 考虑到受力和构造要求, 将零号块顶板厚增加到1.5m (左幅桥为0.5 m) , 如图5所示。
上述三种情况的局部均通过计算进行配筋加强, 以保证转向和锚固受力要求。 (下转第8页)
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].人民交通出版社, 2004.
[2]中华人民共和国行业标准.JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范桥涵设计通用规范[S].人民交通出版社, 2004.
[3]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社, 2001.
[4]吴鸿庆, 任侠.结构有限元分析[M].中国铁道出版社, 2000.
预应力连续刚构 第2篇
关键词：桥梁 连续刚构 悬臂施工 施工控制
摘要：桥梁施工监控主要是施工过程的安全控制以及线形与内力状态控制，本文主要是研究预应力砼刚构桥悬臂施工控制方案，为同类桥梁的施工控制提供可行依据。
1.工程概况
梅山大桥的主桥为预应力砼连续刚构桥，其跨径为130+75+130，主梁为单箱单室型断面，主桥箱梁顶板宽13.55m，底板宽5.5m，根部梁高7.5m，高跨比1/17.3;跨中梁高3.3m，高跨比为1/39.4，梁底变化曲线为1.7次抛物线;箱内顶板厚度标准段为28cm，根部加厚到50cm;腹板厚度从根部到跨中按85cm、70cm、55cm直线线性变化;底板厚度根部是110cm，跨中32cm，变化规律同梁底变化曲线。主桥箱梁采用纵、横、竖三向预应力混凝土结构。双薄臂桥墩，采用挂篮进行分节段悬臂施工，墩梁分别采用40#、55#高强砼。设计荷载为公路-Ⅰ。连续刚构在两个墩上按照“T构”用挂篮分段对称悬臂浇筑，合拢段吊架现浇，边跨现浇段采用落地架现浇方式。全桥按对称悬臂浇筑→边跨合拢→中跨合拢顺序进行施工。
2.施工控制的目的
对于分阶段施工悬臂浇筑施工的混凝土连续刚构桥来说，施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定出每个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。
3.施工控制的方法
3.1建立控制计算模型
该桥采用桥梁专用有限元软件Midas/Civil建立连续刚构桥的整体计算模型，包括桥梁上部结构和下部结构(双薄壁墩)。应用Midas/Civil软件模拟施工过程中各梁段混凝土浇筑、预应力张拉、挂篮移动等因素，进行施工阶段应力、变形的计算和验算。梅山大桥连续刚构主桥共划分为86个单元，其余单元为双薄壁单元为16个，所有的单元均采用梁单元/变截面梁单元模拟。整个结构在墩底固结，两端约束为沿桥轴向的滚动支座，墩梁刚性连接。梅山大桥采用悬臂浇筑施工，施工过程包括0#块支架施工，挂篮悬臂施工，边墩现浇段施工，合龙段施工。每一个施工节段包括混凝土浇筑，张拉预应力钢束，前移挂篮三种工况，其中挂篮以集中力和力矩形式加载在每个施工节段节点其间考虑混凝土湿重对下一施工阶段的影响，二期恒载以均布荷载施加整桥，严格与实际施工阶段相对应。计算模型如图3―1所示。
3.2自适应控制理论
对于预应力混凝土连续刚构桥梁，施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是计算模型中计算参数的取值问题，主要是混凝土弹性模量、材料的容重、徐变系数和永存预应力等与施工中实际情况有一定的差距以及环境温度、临时荷载的影响。要得到比较准确的控制调整措施，必须先根据施工中实测到的结构反应来修正计算模型中的这些参数值，以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后，自动适应结构的物理力学规律，当计算模型与实际结构相吻合后，再用计算模型来指导以后的施工，这就是自适应控制的基本原理。在闭环反馈控制基础上，再加上一个系统辩识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。图3-2为控制原理图。
当结构测量到的受力状态与模型计算结果不相符时，通过将误差输入到参数辩识算法中去调节计算模型的参数，使模型的输出结果与实际测量到的结果一致，得到了修正的计算模型参数后，重新计算各施工阶段的理想状态。这样，经过几个工况的反复辩识后，计算模型就基本上与实际结构相一致了，在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。
桥梁的施工控制是一个预告-施工-量测-识别-修正-预告的循环过程。施工控制的要求首先是确保施工中结构的安全，其次是保证结构的内力合理和外型美观。为了达到上述目的，施工过程中必须对桥梁结构内力(如主梁应力)和主梁标高进行双控。采用悬臂浇筑的连续刚构桥在施工过程中是静定结构，只要严格按桥梁施工规范进行操作，内力状态一般能够得到保证，主要问题是施工中及长期徐变挠度的控制。由于连续刚构桥在施工过程中及合拢时不具备斜拉桥的索力调整能力，一旦发生线形误差，将永远存在于结构中，因此，及时发现误差原因，尽量减小误差发生的可能性是连续刚构施工控制的关键。所以，对于连续刚构施工控制系统除了要求具备常规的结构分析计算手段外，具有在施工现场消除设计与实际不一致的自适应能力就成为关键，只有这样才能及时提供控制标高和控制内力的修正值。
3.3桥梁立模标高的确定
在主梁的悬浇过程中，梁段立模标高的确定关系到主梁的线形是否平顺、如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确控制，则最终桥面线形较为良好，反之控制不力，会出现较大偏差。众所周知，立模标高并不等于设计桥梁建成后的标高，为使成桥线形与设计线形相符合，总要设一定的预拱度，以抵消施工中产生的各种变形。立模标高公式如下：
式中：―i节段立模标高(节段上某确定位置)
―i节段设计标高
―由各梁段自重在i节段产生的挠度总和
―由张拉各节段预应力在i节段产生的挠度总和
―混凝土收缩、徐变在i节段引起的挠度
―施工临时荷载i节段引起的挠度
―使用荷载在i节段引起的挠度
―挂蓝变形值 其中挂蓝变形值是根据挂蓝加载试验，综合各项测试结果，最后绘出挂蓝荷载―挠度曲线，进行内插而得。而五项在前进分析和倒退分析计算中加以考虑输出结果的预抛高值就是这五项的挠度值的总和。即
3.4桥梁现场施工监测
3.4.1挠度监测
连续刚构桥施工控制的主要目的之一就是控制成桥线形，实时的挠度观测数据是实现挠度控制保证成桥线形的主要依据。对于采用挂篮悬臂浇筑施工的主桥箱梁施工控制观测点基本上按照设计方式设置，在每一悬浇节段顶面端部3-5(cm)处预埋五个钢钎，作为观测点。这样不仅可以观测箱梁的挠度，同时可以观察箱梁是否发生扭转变形。在施工过程中，对每一断面需要进行立模、混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、钢束张拉前、钢束张拉后的标高观测，以便观察悬臂浇筑梁段的各点挠度及T构的整体线形变化历程，同时考虑主梁线形对温度、日照较敏感，测量时间应选在日出之前温度较恒定的时段内进行，以保证T构悬臂端的合龙精度及最终的全桥线形符合设计标高。
3.4.2应力监测
连续刚构桥梁应力(或应变)监测主要是对施工阶段的主梁、桥墩的应力(或应变)进行监测。通过应变跟踪观测，随时知道梅山大桥主梁受力状况以及各施工阶段箱梁关键部位应力的变化规律，比较理论值与真实值判定应变是否超限，把握结构的安全状况和保证施工安全。该项观测在每一施工阶段都要进行，贯穿整个施工过程。梅山大桥结构应变监控的主要内容：对主桥中、边跨混凝土箱梁主梁、桥墩的关键断面，实行每一节段施工过程中共监测4次，分别是混凝土浇筑前、后，预应力张拉前、后，在主梁合拢及二期恒载施工完毕也应进行应力应变监测。测试时间选择在日出前温度较稳定时。
3.4.3温、湿度场观测
桥梁结构处于一个变化的温湿度场中，理论上说由于温度变化和湿度变化，桥梁的断面应力和主梁标高每时每刻都在变化，这就给测量结果带来不确定的因素，要完全解决温湿度问题，有很大的.难度。对主桥各部位温度的监测，与变形共同分析，必要时还需要对箱梁断面温度分布和大气温湿度进行监测。
梅山大桥温湿度监测的主要内容如下：
(1)桥址环境温度，大气温湿度;
(2)主桥混凝土箱梁以及桥墩的内外表面温度。
温湿度监测贯穿整个施工过程，针对箱梁关键部位布置温湿度观测点进行观测与主梁的线形监测同时进行，一般选择在日出前完成。温度梯度监测为昼夜24小时连续观测，间隔4小时，分别在2：00、6：00、10：00、14：00、18：00、22：00等时刻进行观测，以了解温度变化对桥梁结构内力、变形的影响，为施工控制和箱梁应力分析提供依据。
3.4.4钢绞线管道摩阻损失的测定
在进行预应力钢绞线和预应力筋张拉时，由于管道摩阻、温度变化、锚具等原因造成预应力不同程度的损失，预应力张拉质量的监测旨在定量的测定预应力的损失，以确定实际有效的预应力，为结构分析计算提供依据。
测试的基本内容为：
(1)锚圈口摩阻损失测定;
(2)孔道摩阻损失测定，确定实际孔道摩阻系数和偏差系数。
3.4.5砼弹性模量、容重以及收缩徐变的测试
混凝土收缩徐变对主梁内力与挠度均有较大影响，应专门惊醒混凝土7、14、28、90天四个加载龄期的收缩、徐变试验，得出相应的收缩徐变系数和弹模值。同时，采用箱梁悬臂浇筑混凝土现场取样，制成试件。先对试件尺寸进行精确测量，分别测定3、7、14、28、60、90天龄期的弹性模量值，通过万能实验机进行测定，以得到完整的弹性模量与龄期E―t变化曲线，为主梁预拱度的修正提供依据。混凝土容重的测量也是在现场取样，采用实验室的常规方法进行测定。
3.5施工误差的调整
施工误差调整应从两个方面着手解决，一方面是设计参数误差调整即参数的估计与修正，另一方面进行施工误差的调整，用Kalman滤波法、灰色理论等方法对以后每个块件的施工误差进行调整.两者缺一不可.参数识别与修正桥梁结构的实际状态与理想状态存在一定的误差(设计参数误差、施工误差、测量误差以及结构分析模型误差等)因此本桥采用卡尔曼滤波对施工误差的特性进行分析，然后运用最小二乘法对设计参数进行识别，最后确定施工误差调节控制方案。
4.结论
利用工程实例对预应力砼刚构桥悬臂施工的特点进行的详尽的分析，对施工控制方案的制定、实施及其施工控制过程中的影响因素作了全面的分析，使桥梁结构始终处于安全的可控状态，为施工的顺利进行提供了可靠的保证。
参考文献
[1]顾安邦，张永水.桥梁施工监测与控制[M].北京：机械工业出版社，.
[2]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京:人民交通出版社，.
[3]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制[M].北京:人民交通出版社，.
预应力连续刚构 第3篇
【关键词】预应力混凝土；连续刚构桥梁；试验检测技术
预应力混凝土连续钢构桥梁是目前交通运输体系中最为常见的桥梁结构形式之一，展开相应的试验检测工作对确保预应力混凝土连续钢构桥梁质量达标有重要影响。已有研究中分析认为：对预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测技术的科学应用能够动态获取与桥梁结构状态相关的质量数据，进而用于对桥梁质量是否合格的判断。同时，预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测技术的应用也能够为相关工作人员对桥梁项目的质量管理提供支持，利用试验检测中所得到的技术数据，督促对质量管理工作的调整与改进，从而使预应力混凝土连续钢构桥梁工程建设而更加合理与高效。本文即重点以预应力混凝土连续钢构桥梁为例，对桥梁结构试验检测中的关键技术及其应用展开分析与探讨：
1、预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测常见方法
1）无线电检测技术及其应用
在预应力混凝土连续钢构桥梁的运行中，受到结构周期性荷载作用力、材料质量不合格、以及外部环境温度等因素的影响，均可能导致混凝土结构表面出现裂缝。在裂缝缺陷的影响下，会导致混凝土结构应力方面产生变化。在此状态下，通过对无线电检测技术的应用，能够得到裂缝产生区域下的应力波特性，从而可分析得到裂缝缺陷的所处位置以及因裂缝问题对整个预应力混凝土结构所产生的疲劳损伤。应用无线电检测计数能够深入对桥梁结构进行探伤，从而积极分析桥梁工程项目中潜在的质量与安全隐患。
2）红外热像仪检测技术及其应用
红外热像仪对桥梁结构的试验检测原理如图（见图1）所示。结合图1，应用红外热像仪对预应力混凝土连续钢构桥梁进行试验检测的主要作用是获得桥梁项目中各个结构所对应的温度图。由于不同属性的物体在温度上有不同的表现，且预应力混凝土连续钢构桥梁结构较薄，因此在其他条件一致时，温度上升较快，能够被红外热像仪所检测到，以热点的方式显示在温度图上，方便工作人员对缺陷进行准确定位。同时，根据检测所得到的数据信息，可按照如下方式对预应力混凝土结构的缺陷深度进行科学计算，如下式所示：
该式中，L为缺陷深度，为导热系数，t为时间单位，Ts为完好部分区域温度，为温度差异；
3）感应检测技术及其应用
在对预应力混凝土连续钢构桥梁的试验检测中，传感器及其技术的应用是非常重要的一个环节。例如，为监测预应力混凝土连续钢构桥梁在车辆通行状态下的翼墙的位移情况，可将位移传感器放置于桥梁翼墙结构上进行动态监测，分析监测数据以判断翼墙在车辆通行状态下的振动幅度是否符合要求，判定其振动幅度是否会对整个桥梁结构的安全性产生威胁。同时，在预应力混凝土连续钢构桥梁受荷载作用力影响时，钢筋部分会产生一定程度上的振动或弯曲，荷载超过设计标准时还可能诱发折断现象，为预防此类问题的发生，可应用加速器对预应力混凝土连续钢构桥梁结构中的钢筋应力波进行测量，以判断桥梁结构中钢筋的使用情况，为后续的维修决策提供依据。
4）声波投射技术及其应用
声波投射技术主要被应用于对预应力混凝土连续钢构桥梁的桥桩部分的监测。此项监测技术的基本原理如下图2所示，即预应力混凝土连续钢构桥梁中桥桩部位所使用的建筑材料具有声波穿透的特性，故可应用相应装置采集桥桩部位的声波信号，根据对声波的分析的对不同建筑材料类型进行区分，并且可通过分析不同类型建筑材料在被声波穿透后所回传振动波的方式来了解桥桩桩基内部建筑材料是否存在应力破坏的问题，进而及时发现隐患并处理。以对地基基础的检测为例，声波投射法夏可用于桩径>60cm的工程监测，对判断桩内缺陷有确切价值，可依据概率法、PSD法、或NEP法进行判定。
5）回弹弯沉技术及其应用
在预应力混凝土连续钢构桥梁的试验检测中，回弹弯沉监测技术主要可用于在标准轴载规定下对路面表面或路基表面轮隙位置的检测，据此可以确定路面表面或路基表面的总垂直变形值，对预应力混凝土连续钢构桥梁整体结构状态进行判定。
2、预应力混凝土连续钢构桥梁试验检测技术原理
目前工程实践中可用于混凝土应力测试的传感器有较多类型，常见类型包括钢弦式应变计以及电阻式应变计等。其中，钢弦式应变器制造依据为振弦理论，在应用于预应力混凝土连续钢构桥梁中时具有精度高、稳定性高、以及灵敏度高的特点，可用于长期性观测。同时，由于此类应变计在试验检测中采用脉冲激振方式激振，测试速度快，并且具有良好的绝缘性能，故而适用于对混凝土结构应力的监测。其基本工作原理为：在一密封的刚质圆筒内的两端张紧一细钢弦丝，弦丝受到脉冲后可作微幅自由振动，通过频率检测仪测量出钢丝的自振频率，即可换算出弦丝所受张力。
结合混凝土箱梁结构中可能受到的温度、荷载因素变化影响，在应变器中装设有智能式芯片，此类芯片具有记忆功能，在出厂投入使用前可以将传感器的具体型号、编号、以及标定系数等关键参数储存于传感器内。钢弦式应变器的主要技术参数为钢弦丝自振频率，该参数与应变参数之间有一定的对应关系，如下式所示，即对于预应力混凝土连续钢构桥梁而言，其混凝土结构应变可以简单视作为自振频率所对应的二次函数：的
混凝土构件应变参数=待定系数A*钢弦丝自振频率+待定系数B*钢弦丝自振频率+待定系数C；
在此基础之上，结合最小二乘法，通过所求得的钢弦丝自振频率参数，确定待定系数A/B/C的取值，经过拟合处理后得到二次函数关系式以及各待定系数所对应的应变表达式。在应力监控状态下，将所测试得到的钢弦频率参数代入混凝土构件应变参数计算式中，从而可以得到预应力混凝土连续钢构桥梁所对应的应力取值。
以预应力混凝土连续钢构桥梁中的箱梁悬臂浇筑作业而言，所采取的施工工序大多为挂篮前移→立模→混凝土浇筑→张拉预应力钢绞线。因此，对预应力混凝土连续钢构桥梁的应力测量也应当按照上述步骤进行。同时，为确保预应力混凝土连续钢构桥梁应力结构的安全与稳定，需要分别对悬臂浇筑施工过程中三个工况以及特殊工况下的应变进行动态跟踪监测。考虑到混凝土在应力测量上的特殊性，建议在各个相应工况结束10h后进行应力测量，以确保测量数据的真实与可靠。
3、结束语
预应力混凝土连续钢构桥梁是目前交通运输体系中桥梁项目最主要的结构形式之一，连续钢构的稳定性将直接关系到整个桥梁项目交通通信的顺畅性，同时也为在桥梁上所通行车辆提供安全保障。因此，在预应力混凝土连续钢构桥梁的建设全过程中，对结构进行全面试验检测是非常重要的。
参考文献
[1]王静.连续钢构桥成桥荷载试验实施方案研究[J].中国安全生产科学技术，2011，07（8）：93-97.
[2]孔沛，周超.某大跨连续刚构桥静动载试验研究[J].山东交通科技，2014，（5）：35-38.
[3]戴本良.钢筋混凝土连续刚构桥柔性桥墩水平力与水平位移的非线性分析[J].河南科学，2008，26（10）：1223-1226.
连续刚构桥竖向预应力损失监测分析 第4篇
1 工程概况及问题描述
某桥是国道212线的一座大桥。主桥结构为三跨预应力混凝土连续刚构桥, 其跨径布置为102 m+168 m+102 m。0号箱梁段长度为15.1 m, 在纵桥向每个“T”构共划分为20个对称阶段, 中跨合龙段为2.0 m, 边跨现浇段为17 m。节段布置为15.1 m (0号段) , 7×3.35 m, 13×4.0 m, 2.0 m (合龙段) , 悬臂累计总长度为83 m。箱梁截面单箱单室, 三向预应力结构, 顶板宽10.0 m, 底板宽6.0 m。两岸主墩基础为深水高桩承台, 承台与0号梁段直接刚性连接, 基础采用钻孔灌注桩 (5根300) , 其中3号桩长为90 m, 2号桩长为85 m, 承台分两层浇筑, 具体结构图见图1, 图2。
2 竖向预应力损失监测及分析
2.1 试验基本原理
在竖向预应力钢束的端头埋置锚索测力计, 采用单端张拉, 只在张拉端安装测力计。在5号段、8号段和19号段各选取两束竖向预应力钢束, 进行预应力的监测。根据测力计的应变与应力之间的关系, 得到端头的预应力实测值。本试验振弦式锚索测力计选取北京基康公司, 如图3所示。竖向预应力钢筋一般采用精轧螺纹钢筋, 本工程采用高强度低松弛钢绞线。竖向预应力损失一般较大, 本工程采用低回缩锚具来减少锚具带来的此项损失, 同时采用二次张拉工艺。具体测量步骤如下。1) 依据厂家提供的说明书安装方法安装锚索测力计, 待全测力计安装完成后, 记录下测力计的初始读数;2) 一般张拉顺序为第一级张拉15%、第二级张拉30%、第三级张拉70%、第四级张拉100%, 分别记录测力计的数据;3) 锚固预应力钢束, 得出锚固后测力计的数据;4) 待二次张拉完成后, 再次扭紧锚具, 测出测力计的最后数据。
2.2 锚具变形等引起的应力损失
桥梁预应力混凝土结构, 因受到锚固时产生的巨大集中力, 预应力钢筋张拉锚固时, 锚板与锚垫板以及锚板相互之间的间隙将会压实, 同时锚具也会产生变形, 从而带来预应力损失。由于预应力钢筋回缩自锚式锚具也会带来预应力损失, 同时采用千斤顶顶塞锚固也会产生预应力损失;此外, 预应力桥梁采用节段拼装施工的, 锚固完成后, 节段接缝将会继续压实, 进而造成钢筋预应力损失。综合以上因素, 规范采用以下计算公式, 用σl2表示:σl2=Ep。其中, Δl为锚具本身变形、锚具与锚垫板之间压实、构件节段接缝压实以及预应力钢筋回缩等。当计算时无可靠的资料采用时, 可按规范表取值, mm;l为张拉端至锚固端 (张拉断) 之间的距离, mm;Ep为预应力钢筋弹性模量。
2.3 比较分析
竖向预应力钢束锚具变形等引起的损失比较见表1。
MPa
1号段的两根预应力钢束实测值比理论计算值大16.8%, 8号段的四根预应力实测值比理论计算值大95.4%, 而20号段的两根预应力实测值比理论计算值小很多, 同时数据量较少且较离散, 因此比较分析时不考虑20号段的实测数据。因此, 分析1号块和8号块的竖向预应力钢束损失数据, 可以得出以下结论:竖向预应力钢束锚固损失的基本规律, 钢束越短, 预应力损失就越大, 实测损失值均比理论计算值大。
3 结论及建议
通过对该桥竖向预应力损失实测数据分析可以得到以下结论:1) 钢束实测竖向预应力损失基本满足规范锚固损失理论计算公式, 钢束越短, 预应力锚固损失越大。2) 实测预应力锚固损失普遍较理论值大, 而且同等条件下个别钢束实测锚固损失值差距较大, 可以看出规范理论计算公式有待进一步完善。
综上, 本文有如下建议, 竖向预应力钢束一般相比纵向预应力钢筋要短很多, 而且张拉方法不一样, 大多数的竖向预应力钢筋采用单端张拉, 而纵向预应力钢筋大多采用两端张拉方式, 因此, 本文针对竖向预应力钢筋预应力损失的特点, 提出专门计算竖向预应力损失的理论计算公式, 有别于纵向预应力损失理论计算公式, 同时改进竖向预应力钢束张拉锚固技术, 从根本上减少预应力锚固损失, 从而进一步提高有效预应力, 改善腹板开裂等。
参考文献
[1]雷俊卿.大跨度桥梁结构理论与应用[M].北京:清华大学出版社, 北京交通大学出版社, 2007
预应力连续刚构 第5篇
高速铁路预应力混凝土连续刚构(84m+152m+84m)方案设计
宁杭高速铁路京杭大运河特大桥项目预应力混凝土连续刚构方案,设计主要包括:桥式方案选定;桥跨布置及结构尺寸拟定;施工方法;各种内力的组合计算;施工过程的模拟;预应力钢索的.设计及布置;下部结构的计算;施工后成桥的应力、变形和强度检算.
作 者：谭宏 作者单位：中铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁处刊 名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(13)分类号：U2关键词：京杭大运河 预应力 混凝土 连续刚构 双壁墩身 上部构造轻形化 箱梁
高速公路连续刚构桥研究 第6篇
【关键词】连续刚构桥；结构分析；有限元模型
1、工程概况
某大桥桥位区属中山地貌，地形起伏较大，桥区范围内中线地面高程915～1025m，最大相对高差110m。左幅桥桥跨布置为：3.0m（桥台）+4×40m（连续T梁）+（50+90+50）m（连续刚构）+2×30m（连续T梁）+3.0m（桥台）+（60m）路基+3.0m（桥台）+3×40m（连续T梁）+2×（4×40m）（连续T梁）+3×40m（连续T梁）+3.0m（桥台）；右幅桥桥跨布置为：3.0m（桥台）+（30m+4×40m）（连续T梁）+（50+90+50）m（连续刚构）+3×40m（连续T梁）+2×（4×40m）（连续T梁）+2×（3×40m）（连续T梁）+3.0m（桥台）。桥位区覆盖层主要为粉质黏土、碎石、块石，下伏基岩为泥质灰岩。
2、技术标准
技术标准包括以下方面内容：
a）设计车速：80km/h；
b）设计荷载：公路—Ⅰ级；
c）桥面宽度：单幅12m；
d）地震烈度：根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），本场地的地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40s；
e）设计洪水频率：1/100。
3、主桥结构设计
3.1桥梁布置
本桥区位跨越典型的V字型山谷地形，若采用预制T梁墩高最高达90m，此方案不可行；需采用大跨径跨越V字型山谷，方案采用主跨90m刚构桥跨越，为了减小边墩不平衡弯矩及方便边跨合龙施工考虑，边主跨比多取0.55，本桥边主跨比为0.56。5号主墩处为约50m的岩堆体，因此将5号墩承台下挖至右幅墩等高以改善上部主梁受力性能，并采取确实有效的措施保证5号墩岩堆的稳定性。
3.2主梁截面
主桥位于半径为1244m的曲线段上，为了方便悬臂浇筑施工，主梁采用单箱单室直腹板变截面，强度等级为C55的预应力混凝土连续箱梁，箱梁顶板宽12m，箱梁底板宽6.5m。主墩箱梁墩顶根部梁高5.5m，长5m，与跨径之比为1/16.4，接近文献[3]建议的最大值；向中、边跨方向41.5m范围内梁高变化采用2次抛物线，其余为等高梁段，梁高为2.5m，与跨径之比为1/36，超过建议的最大值1/50，增加跨中梁高以提升跨中主梁刚度，以期有效避免因主梁刚度不足导致的跨中长期下挠值过大现象。墩顶箱梁底板厚为100cm，箱梁跨中底板厚度为32cm，在距离墩中心线3.5m处，向中、边跨方向40.5m范围内底板厚变化采用2次抛物线由75cm变化至32cm，通过提高截面尺寸降低混凝土截面应力与徐变系数，起到降低因徐变导致跨中长期下挠值。0号块顶板厚为50cm，其余部位顶板厚度为28cm，悬臂端顶板厚度为20cm。1～4号块箱梁腹板厚度为70cm，在5号块范围内变化为60cm，6～8号块箱梁腹板厚度为60cm，在9号块箱梁腹板厚度变化为50cm，10～12号块箱梁腹板厚为50cm。增加腹板的厚度提高箱梁的竖向抗剪切能力，并有效提高抵抗箱梁斜截面抗裂性能，降低腹板出现斜裂缝的风险概率，也改善了因底板钢束产生的径向力导致腹板的拉应力，同时提高了箱梁的竖向刚度，对跨中后期长期下挠也有改善作用。
3.3预应力
主桥箱梁采用三向预应力结构，纵向预应力采用M15-19、M15-16、M15-12钢绞线；顶板横向预应力采用BM15-3钢绞线，竖向采用竖向预应力采用高强精轧螺纹粗钢筋（准=32mm）。对于顶板、后期跨中底板与边跨底板纵向预应力采用M15-19钢束，布设时保证了钢束的平弯段与钢束的竖弯段不在同一区间完成，远离腹板钢束需较快平弯至腹板内侧，这样设计考虑使得钢束容易定位且施工时容易操作，平弯钢束时需要考虑钢束与锚固截面钢束的空间位置，避免锚固位置钢束的锚固垫板与预应力管道相冲突。腹板弯起索，腹板内布置弯起钢束有效提高箱梁竖向刚度，抵抗主拉应力。腹板内弯索仅需要进行竖向弯起，腹板弯索摩擦损失较大，预应力效率低，因此本桥采用M15-16钢束；竖向预应力钢筋沿桥轴向每0.5m布置一根，在腹板内交错布置，同时保证与横向预应力钢筋位置不冲突，考虑短钢筋的预应力损失较大，因此在边跨部分箱梁梁高较小的节段未进行布置。
3.4主桥施工
主梁0号块节段总长10m，在墩顶和墩旁临时托架上立模现浇，边跨托架现浇梁段长3.84m，边、中跨合龙段长2m；1、2、3、4、5号梁段长3m，6号～11号梁段长为4m，采用挂篮悬臂浇筑法施工。挂篮设计重量为75t，为最大节段重量的0.63倍，同时挂篮需要保证足够的刚度，挂篮需要进行预压测试，测试采用最大节段重量的1.3倍控制，可采用水箱加载或砂袋加载方式。本桥采用合龙顺序为先边跨后中跨，因本桥所处边墩地形较陡，不宜采用支架现浇，需要采用托架现浇段方式，设计初期考虑本桥边主跨比为0.56，考虑采用钢导梁将边跨现浇段与合龙段整体现浇，后期考虑桥位处“V”字山谷地形施工状态下不宜控制最大悬臂状态，因此取消此种合龙方式，采取主边跨过渡墩架设托架进行边跨现浇段与合龙段。
3.5主桥下部结构
6、7号桥墩为主桥桥墩，墩身采用空心薄壁墩，墩身采用空心薄壁墩，顺桥向厚4.5m，横向宽6.5m。用以预埋临时托架预埋件，墩底设置2m厚的实心段。主墩承台尺寸为10.25m×10.25m×4m，基础采用4根直径2.5m的钻孔灌注桩。采用空心薄壁墩刚度较大，抗扭、抗弯性能均比较好，同时随着墩高增加其柔度不断增大，也可较好适应于高墩情况，同时避免在山区陡壁上开挖承台，必须合理选取承台尺寸，避免承台开挖对山体扰动，必要时可按高桩承台设计，本桥因5号主墩处于50°倾角的岩堆体上，降低了承台位置，改善了上部受力性能，降低了边坡失稳风险。
5、8号桥墩为主、引桥过渡墩，采用Y型桥墩，盖梁采用高底盖梁构造以适应两侧梁高的变化，左幅8号桥墩同时设置8cm的预偏心。Y型桥墩不仅能够适用于桥梁内外侧横坡变化较大地形，避免双柱墩内外墩高度差异性较大的结构不利，并较实体墩其材料省，造价较低。
4、结语
本文以某高速公路的一座连续刚构桥为实例，对其方案、结构尺寸、预应力钢束布设、结构受力性能进行了相关问题分析，以期为其他山区高速连续刚构桥的设计者提供可参考的设计思路，以保证结构安全，确保工程顺利进行。
参考文献
[1]JTGD60—2004，公路桥涵设计通用规范[S].
[2]JTGD62—2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[3]邵旭东，李立峰.桥梁设计与计算[M].北京：人民交通出版社，2007.
预应力连续刚构箱梁桥施工与监控 第7篇
预应力混凝土连续刚构箱梁桥目前广泛应用于高速公路桥、城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥和跨越宽阔河流的大桥。连续刚构箱梁桥由于墩梁固结,无需进行大型支座的设计、制作、养护和更换,另外具有抗震性能好等优点。以湖南省溆浦至怀化高速公路控制性工程溆水大桥为工程背景,图1为溆水大桥成桥图。溆水大桥位于溆浦县小江口乡,大桥桥型布置为5×30 m(预制T梁)+35 m+2×60 m+35 m(悬浇刚构组合梁)+25 m(现浇箱梁),桥梁总长为378.40 m,桥面横坡为2%,纵坡1.79%。为保证工程质量和安全,在施工过程中对上部结构施工一些关键性技术指标进行了监控,包括:上部结构施工过程中的应力监测、悬浇箱梁挂篮施工的立模标高、挠度监测等。
2 施工技术简介
2.1 下部结构
主桥桥墩采用空心薄壁墩,薄壁墩顶与箱梁和承台相交部位均设置肋。主墩承台及墩身侧面均设置Φ6带肋防裂钢筋网。墩身施工采用翻模施工,翻模采用大钢模整体拼装,施工按3.0 m,6.0 m循环施工。
基础为4D150 cm钻孔灌注桩低桩承台结构,桩基纵向间距4.0 m,承台厚3.0 m。为解决承台大体积混凝土内外温差问题,承台采用分层浇筑,每一浇筑层厚为1.5 m。承台混凝土内设冷却管,冷却管采用具有一定强度外径为50×2.5的钢管,自混凝土浇筑时冷却管内开始循环灌入冷水,温度控制在5℃~10℃之间。承台浇筑完成后将冷却管内灌浆封孔,并裁除伸出承台的冷却管。
由于6号、7号、8号桥墩位于溆水河道中,施工时采用筑岛围堰作为钻机的工作平台。30 m预制T梁下部结构采用双桩双柱式。基础采用桩基,直径分别为180 cm(墩柱高度H≤15 m),200 cm(墩柱高度15 m<H≤30 m)。墩顶设盖梁,在桥墩墩柱变直径处设置一顶系梁,当采用D200 cm桩基时,桩顶设置一道底系梁。0号桥台采用肋板式桥台,基础采用D150 cm钻孔灌注桩。10号台采用坐板式桥台,基础采用D180 cm钻孔灌注桩。全桥支座均采用FCQZ(Ⅱ)型盆式橡胶支座。
2.2 上部结构
桥梁主跨为35 m+2×60 m+35 m+25 m。采用单箱单室箱形截面,箱梁高度和底板厚度均按二次抛物线变化。箱梁根部梁高为360 cm,跨中梁高为230 cm;箱梁顶板宽1 275 cm,底板宽675 cm,悬臂长300 cm。箱梁在板式实体墩顶处设2个1.2 m厚的中横隔板,每个悬臂分为7个号块浇筑。0号块长6 m,其余1~7号块长分别为4×3.5 m+3×4.0 m,中跨合龙段为2 m。0号块施工采用搭设托架浇筑。1~7号块施工时采用了菱形挂篮(见图2)。每个挂篮重约400 k N,使用前进行预压。施工时采用悬浇顺序为:1)安装托架浇筑0号块梁段;2)安装挂篮分别悬浇1~7号块梁段;3)合龙边跨;4)搭设支架浇筑边跨现浇段;5)合龙两个中跨。
3 施工控制内容与方法
施工控制的目的主要是确保主桥在施工过程中结构内力和变形始终处于安全范围,且成桥后线形符合要求。主梁控制方法见图3。在主梁号块悬浇施工过程中,采用如下控制原则:
1)立模与最后一次张拉必须在一天中相对稳定的均匀温度场中完成;
2)立模标高允许误差为±5 mm;
3)相邻号块相对标高误差不超过3%;
4)已浇号块标高控制误差为±15 mm;
5)按施工规定要求对主梁横断面尺寸误差严格控制;
6)主梁轴线、桥面平整度等参数允许误差严格按规范取用。
4 监控数据分析
4.1 标高观测
1)主梁立模标高观测。
溆水大桥主桥箱梁标高观测设立6个观测点:在当前现浇梁段悬臂端截面底模上设立2个观测点,在顶模上设立4个观测点,并在主梁0号块设置水准点,观测断面布置示意图见图4。以6号墩7号块立模前后标高监测为例进行说明,把立模的理论高程与实测高程进行了比较(见表1),可以得到立模时箱梁底模与顶模的实测高程与理论高程误差控制在-5 mm~+5 mm内,满足要求。
2)混凝土浇筑过程标高控制。在每段主梁梁顶纵向距梁端10 cm处设立3个标高观测点,在每个梁段底模上设2个临时观测点,以监控底板高程。观测断面布置示意图见图5。以左幅7号墩6号块施工过程中标高变化为例进行说明,把箱梁浇筑后,预应力钢束张拉后的理论值和实测值进行了比较(见表2),可以得到立模时箱梁底模与顶模的实测高程与理论高程误差控制在-15 mm~+15 mm内,满足要求。
4.2 主梁应力观测
为测定控制截面的混凝土应变在施工过程中变化情况,在关键断面埋入了应变传感器。传感器选用金坛市华兴测试仪器厂生产的YBJ型振弦式应变传感器,控制断面应变传感器的布置如图6所示。溆水大桥主梁应变测试的控制断面有:主梁根部、边跨和中跨L/4断面以及跨中L/2断面。以6号墩7号块应变监测为例(见表3),经实测与计算得到箱梁顶板的实测应变值基本大于理论值,底板实测应变值基本均小于理论计算值,监测结果表明实际结构偏于安全。
5 结语
以湖南省溆浦至怀化高速公路控制性工程溆水大桥为工程背景,承台采用分层浇筑,并通过在承台混凝土内设冷却管技术解决大体积混凝土浇筑内外温差问题。上部结构施工采用了3套共6个菱形挂篮,并按顺序进行了悬臂箱梁浇筑。通过现场监控,获取上部结构施工过程中的应力、悬浇箱梁挂篮施工的立模标高、挠度等指标,监测结果表明:应力监测指标、悬浇箱梁挂篮施工的立模标高、挠度监测指标均满足要求。
参考文献
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[2]马保林,李子青.高墩大跨连续刚构桥[M].北京:人民交通出版社,2001.
论大跨预应力连续刚构桥施工控制 第8篇
1 大跨预应力连续刚构桥施工控制的目的
想要使成桥主梁线形满足设计标准, 那么在施工过程中, 就一定要做好施工控制工作, 除此之外, 施工时还要注意结构的安全性, 例如要保证结构无裂缝, 混凝土不压坏等, 结构处于最优的受力状态, 简而言之, 就是通过对施工状态的调控来确保结构的安全性和线形要求。
2 大跨预应力连续刚构桥施工控制方法
2.1 建立控制计算模型
在施工之前, 利用先进技术对工程进行有效模拟, 解决可能在施工过程中遇到的问题, 以便更加有效地控制施工质量。通过有限单元法, 将全桥进行划分, 将其分为P个单元, 其中主梁、桥墩的单元数分别为M个和N个单元;将挂篮进行集中荷载简化并用结构计算软件进行受力和变形分析;将箱梁底板上的齿板进行分布荷载简化;每个悬臂梁段施工简化为立模阶段、浇筑砼阶段以及张拉预应力束阶段, 然后根据模型示意图, 对施工工序进行模拟, 并与设计进行校对核实, 保证在前期做好施工控制工作。
2.2 桥梁现场量测
除了进行工程工艺模拟外, 还要进行现场测量。一方面, 进行挠度测试, 挠度对施工的影响较大, 实时的挠度观测数据是实现挠度控制的主要依据, 在施工过程中, 对每一阶段都需进行立模、混凝土浇筑前后、预应力张拉前后的标高观测, 以便了解真实位移的变化, 在桥梁合拢后, 主要进行成桥后的定期观测;另一方面, 进行误差调整, 误差是不可避免的, 但是可以有效减小, 施工误差是由多方面因素共同引起的, 如预应力张拉问题、挂篮问题、模板变形较大、混凝土弹性模量与设计不符等。在对以上误差进行调整时, 目前误差调整手段有很多种, 但是无论采用哪种手段, 都一定要坚持以下几方面原则:一定要严格控制调整值, 切忌调整值过大, 通常情况下, 调整值要<1%, 另外调整后一定要避免倒坡病害;误差过大而进行分段调整时要协调考虑其他问题。
3 大跨预应力连续刚构桥施工中应进行的施工控制
3.1 应力控制
在施工期间或者成桥之后, 结构的受力状态是否满足设计标准, 是大跨预应力连续刚构桥施工中一定要重视的问题, 实际施工中应该对结构应力实施严格的监测, 一旦监测结果与设计值相差超过一定范围时, 就必须立刻找出其原因, 并采取有效措施, 缩短实际值与设计值之间的差距到一定范围内, 为了及时掌握关键部位的应力变化, 首先就要做好测点布置工作, 一般测点可以设置于墩底、墩顶等部位, 通过应力测试, 进而获得实时的应力状态, 当监测结果与设计值存在误差时, 一定要及时分析产生误差的原因, 找出产生误差的原因, 并按照以上误差调控原则进行合理调控。在桥梁施工中, 变形问题相对容易发现, 但是结构应力问题具有隐蔽性, 不易察觉, 一旦应力控制工作出现纰漏, 很可能给整个项目带来损失, 可见应力控制工作非常重要, 在施工过程中一定要做好结构应力控制工作, 为工程质量提供保障。
3.2 线形控制
大跨预应力连续刚构桥在施工过程中, 无论如何利用先进设备以及先进技术进行施工, 桥梁结构都难免会产生一定的变形, 一旦出现变形问题, 桥梁结构实际位置就会偏离预期位置, 导致成桥实际线形不符合设计要求, 因此施工过程中一定要做好线形控制, 这样才能确保成桥线形符合设计标准。
线形控制主要包含两种, 一种是平面控制, 另一种是竖向控制, 平面控制的目的, 就是要保证桥梁轴线所处平面满足设计标准, 相比之下, 直线型桥梁的平面控制相对比较容易, 而弯曲桥梁的平面控制难度较大, 必须充分做好结构分析, 进而采取有效的控制手段;在线形控制中, 竖向控制也是关键的一环, 一旦没能做好竖向控制, 两桥面很容易产生纵向起伏问题, 致使桥面产生超重等问题, 另外在施工过程中, 预应力筋偏角增大问题也会严重影响施工质量, 一旦出现预应力筋偏角增大问题, 桥梁内力就会偏离设计值, 同时对桥梁外观也会产生很大影响, 由此可见, 一定要重视并做好竖向线形控制工作, 保证成桥质量。
3.3 温度控制
影响主梁挠度的重要因素有很多, 其中温度是主要因素之一, 温度变化大致可以分为两类, 一类是日照温度, 另一类是季节温度变化, 其中日照温度对主梁挠度的影响较为复杂, 就目前而言, 日照温度对主梁挠度以及箱梁内力的影响, 尚未形成统一的计算模式, 在施工中, 一般是通过温度传感组件来监测日照温度变化, 温度传感组件主要设置于主梁、桥墩等部位, 之后再进行空间有限元分析和平面有限元分析, 进而制定合理措施, 防止日照温度变化影响施工质量;对于季节温度变化造成的温度差, 由于其变化相对较为缓慢, 因此其对桥梁结构的主要影响是导致桥梁各界面产生均匀温降或温升以及由此产生的纵向移位, 为了有效降低季节变化产生的影响, 在实际施工过程中, 混凝土浇筑可以尽量选在春秋季节, 以降低入模温度, 如果在夏季施工, 则应采取覆盖、遮凉等措施降低温度, 尽量避免在中午高温时段进行施工, 对温度进行有效控制, 进而保证桥梁的施工质量。
3.4 稳定控制
桥梁结构的失稳现象有以下几点:个别构件的失稳;构件的局部失稳;部分结构或整体结构失稳。在施工阶段, 结构尚未形成整体时, 不平衡施工产生的偏载以及风载等会对桥墩产生较大影响, 同时在运营阶段的稳定性也直接关系到桥梁能否安全使用, 因此, 要及时找到影响桥梁稳定性的因素, 并采取有效措施进行调整, 保证桥梁的稳定性。
3.5 安全控制
安全控制亦是施工控制中的重要一环, 在一定程度上说, 安全控制是一切施工环节的前提和基础。实际上, 大跨预应力连续刚构桥施工安全控制是应力、线形、稳定以及温度控制的综合体现, 有效控制了应力、线形、稳定以及温度, 就相当于解决了桥梁工程的安全问题。不同桥梁的结构也存在一定的差别, 因此不同的桥梁工程中, 安全管理工作面临的问题也不尽相同, 在实际工作中, 一定要充分结合工程项目的实际情况, 充分考虑各方面因素, 科学制定安全管理措施, 做出多种应对方案, 采取多种应对手段, 确定安全控制的重点, 对施工安全进行有效控制。
4 结束语
如今大跨预应力连续刚构桥在实际生活中被广泛应用, 为了确保大跨预应力连续刚构桥的质量和安全, 必须加大其施工控制力度, 努力做好应力控制、线形控制、温度控制、稳定控制以及安全控制等多方面的控制工作, 保证桥梁建设安全, 同时也为人们出行安全提供保障。
摘要：云南高速公路属于山岭重丘区高速公路, 地形山高谷深, 桥梁建设的跨度越来越大、难度越来越高, 云南麻昭高速公路预应力连续刚构桥跨度100300m的桥梁就有八座, 云南高速公路建设将广泛使用预应力连续刚构桥, 文章将简单探讨大跨预应力连续刚构桥的施工控制。
关键词：桥梁,预应力连续刚构,施工控制
参考文献
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[4]邹联乾.预应力连续刚构桥施工控制技术研究[D].石家庄铁道大学, 2012.
预应力连续刚构 第9篇
桥梁施工监测与控制是桥梁施工技术的重要组成部分。它以设计成桥为实现目标, 在整个施工过程中, 通过监测获得桥梁结构实际状态与理想状态的差异。运用现代控制理论对误差进行识别、调整、预测, 保证桥梁结构安全, 满足设计和施工规范要求[1]。
连续刚构桥是一种多次超静定结构体系, 施工过程中各种复杂的因素都有可能引起结构的几何形状及内力状况的改变。使桥梁结构在施工过程中的实际位置状态偏离预期状态, 造成桥梁难以顺利合拢, 或使成桥梁线形状态与设计要求不符。所以通过对桥梁结构的施工控制, 对关键部位进行实时监测, 根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应的调整, 使其结构在施工中的实际位置状态与预期状态之间的误差在容许范围和成桥线形状态符合设计要求[2]。
施工过程的监控还有一个重要作用, 即为今后桥梁结构状况的检查、维护和长期健康监测提供可靠的资料。
1 工程概况
绥江官步大桥位于广贺高速怀集至三水段, 主桥由左、右幅两座分离式桥梁组成。大桥上部结构为跨径40m+70m+40m的预应力混凝土连续刚构, 全长150m (如图1所示) 。平面大部分位于直线上, 小部分位于L匝道的A=85m缓和曲线和R匝道的A=100m缓和曲线上;纵断面位于i=-2.4%的直线段内。每幅桥箱梁采用单箱单室断面, 箱梁顶板宽10.25m, 底板宽5.3m, 箱梁顶面设2%单向横坡。墩顶处箱梁高度为4.0m, 各跨中以及现浇梁段高度均为2.0m, 箱梁高度按二次抛物线变化;箱梁顶板厚为28cm, 箱梁底板根部厚为58.4cm, 跨中为28cm, 箱梁底板厚度也按二次抛物线变化 (如图所示) 。
2线形控制
线形控制是大桥施工监控工作中的关键部分, 线形控制的好坏关系到大桥能否顺利合龙, 成桥后能否达到期望的目标线形[3]。尽管在设计时已考虑施工中可能出现的情况, 但是由于施工中出现的诸多因素影响, 事先难以正确估计, 而且在实际施工过程中产生的误差, 使结构的设计值难以做到与实际测量值完全一致。如不能及时地加以识别和处理, 有可能发生积聚而超出设计安全状态发生施工事故。
2.1仿真计算分析
预应力连续刚构桥的施工, 要经历比较多的施工工况及结构体系转换过程。对施工过程中每个工况进行详细的变形计算和受力分析, 是桥梁施工控制最基本的内容之一。
采用平面有限元软件桥梁博士V3.0对绥江官步大桥进行施工仿真计算分析。计算过程中, 混凝土的弹性模量、材料的容重、钢束的特性、挂篮和模板自重均根据现场采集的数据取值, 其他的计算参数均按相关设计图纸和规范取值。全桥离散成80个混凝土单元和51个预应力钢束单元, 1号、2号墩墩底简化为固结, 边跨端简化为活动铰支座。按实际施工阶段考虑, 共分37个施工阶段, 计算各个施工阶段的结构变形和内力。仿真计算模型如图3所示。
考虑各种临时施工荷载、一期恒载、二期恒载、活载、混凝土收缩徐变和温度效应, 计算得到桥梁模型各节点理论预拱度值。预拱值最大为6.18 cm, 如图4所示。
2.2线形监测
线形监测是控制成桥线形的主要依据。在每个块件顶面布置2个对称的高程观测点, 这样可以观测箱梁的竖向挠度及扭转变形情况。为获取准确的标高值, 尽量减少温度的影响, 一般在一天中相对稳定均匀的温度场来完成挠度的观测。在施工过程中, 对每一截面进行混凝土浇筑后、预应力钢束张拉后、移挂篮后三种不同工况标高观测。此外, 对关键阶段进行全桥范围的变形观测。以下列举了一个悬浇段监测结果对比分析图, 如图5、图6所示。
从图中可以看出, 各块件的实际标高、理论计算标高和设计标高变化趋势大致相同, 实际标高围绕理论计算标高上下波动。施工过程梁段变形实测值与理论计算值吻合较好, 最大偏差为2.6 cm, 在设计允许误差范围内, 总体线形良好。
2.3合龙段挠度监测
边跨、中跨合龙段截面标高监测值如表1、表2所示。
由表1、表2可知, 1号墩边跨合龙误差为0.4 cm, 2号墩边跨合龙误差为1.2 cm , 中跨合龙误差为0.7 cm, 均在合龙精度 (≤1.5 cm) 的要求范围之内。
3结束语
在绥江官步大桥施工中, 经过全体建设者努力, 大桥与2009年底顺利合龙, 成桥线形美观、预拱度设置合理、结构安全、符合设计要求。施工监控能对结构施工全过程的受力和变形进行有效控制, 既能弥补设计计算中参数选择不当或者一些复杂因素无法考虑的不足, 又能保证桥梁施工安全和营运安全。
本桥施工监测过程中发现, 温度对挠度有较大影响, 温度越高, 挠度越大。随着悬臂长度的增长, 这种关系越明显。因此, 应注意消除温度效应对监测结果的影响。
参考文献
[1]顾安邦, 张永水.桥梁施工监测与控制.北京.机械工业出版社.2005
[2]徐君兰.大跨度桥梁施工控制.北京:人民交通出版社.2000
预应力混凝土连续刚构主梁线形控制 第10篇
关键词：桥梁工程,连续刚构,线形控制
杏沟大桥全长300.73 m,位于禹阎高速公路陕西省合阳县境内C10标合同段,大桥主跨采用50 m+80 m+50 m预应力混凝土连续刚构,主孔连续刚构截面采用50号预应力混凝土的单箱单室箱梁,三向预应力,支点处梁高4.74 m,跨中合拢段及边跨现浇段梁高2.46 m,顶板宽13.5 m,厚0.3 m,翼板悬臂长3 m。下部采用厚0.4 m的矩形钢筋混凝土薄壁空心墩,最大墩高38.5 m,摩擦桩基础。该桥上部结构采用悬臂浇筑法施工,挂篮为菱形组合挂篮。由于在施工过程中结构实际参数与设计参数难于绝对吻合,理论分析和计算模型本身的误差等因素的直接和间接影响,将会导致桥梁结构施工状态的应力变形与桥梁设计状态的应力及变形之间存在一定的差别。
在分析连续刚构桥的特点和施工方法的基础上,结合主动控制方法对杏沟大桥进行了施工控制。
1 施工控制的原理和方法
由于悬臂施工是一个动态系统,这就决定了施工控制是一个不断测量、分析对比、识别修正的循环过程。在连续刚构桥梁的施工中,下一梁段混凝土是通过预应力筋与前面的梁段连接的,使已浇筑梁段混凝土浇筑完后几乎不能调整,所以在控制中必须确定好下段混凝土的立模标高,因此控制的具体措施是以标高控制为主,应力、温度测试为辅,以确保成桥线形和受力与设计相吻合。
工程施工都会受到各种因素的干扰,工程控制系统为随机控制系统。工程控制系统中随机干扰和量测噪声都是高斯分布的随机过程,其控制方法如下:
1)用卡尔曼滤波对系统的状态做出估计;
2)用状态变量的估计值代替状态变量的实际值;
3)用确定性的最优控制规律构成闭环状态反馈系统。
即在实际工程中根据系统状态初值x0以及tk和以前时刻观测值寻找最优控制序列uk,使x0到xk的施工过程中二次性能指标达到极小值。
其中,第一项为目标函数,累积号里的第一项表示系统累积误差最小,累积号里的第二项表示控制能量的消耗最小;S,W为取定的加权矩阵,表示X和U的分量在指标J中的重要程度。对于系统累积误差,一旦确定了系统,积累误差就已确定。工程控制的主要任务是控制第二项,对于连续刚构桥型,W
2 主梁的线形控制
杏沟大桥整个施工过程分为墩柱浇筑、主梁悬臂浇筑、梁体合拢(先边跨,后中跨)、二期恒载施工4个阶段。其中,主梁各节段悬臂施工又细分为挂篮移动、混凝土浇筑、预应力张拉等工序,初步的计算分析主要根据设计图纸对结构整体应力验算和主梁线形理想状态分析。
2.1 立模预拱度
正确地设置立模预拱度对于主梁线形控制十分重要。立模预拱度主要内容包括:1)成桥后期挠度;2)二期恒载挠度;3)1/2活载挠度;4)自重及预应力产生的挠度;5)挂篮等施工机具及其他施工临时荷载等产生的挠度;6)挂篮弹性变形产生的挠度。
在杏沟大桥主梁的线形控制中,1)项主要以经验值考虑,其余各项则根据实际施工状态参数进行分析计算。在各节段施工中,时实考虑2),4),5),6)项实际施工与理论的偏差,并在立模预拱度中加以修正。立模预拱度按下式计算:
立模预拱度=1)+2)+3)+4)+5)+6)。
2.2 几何测量
主梁标高观测是为了反映各节段施工完成前后或某一特定时段内主梁的实际线形情况,为了大桥主梁线形控制的需要,须在主梁各悬臂节段设置固定的标高控制观测点。
1)水准点布设。标高观测的固定水准点设置在岸边永久不动的位置,整个施工过程中的所有标高测量的基准均由此引出。2)测量基点布设。测量基点应用钢筋设置在各主梁0号块上的中心位置,并做出明显标记,后续各节段的标高测量均由此引出,对该测量基点每悬臂浇筑1个节段应当校验一次,特别是主梁的边、中跨合拢段施工前,必须对其进行校验。3)测量点布设。标高控制点布置截面距离每一悬浇段前端一般为20 cm。每一控制断面共设置7个测点,顶板为5个,以控制桥面横坡;底板2个,以控制底板曲线。在各测点设置固定的钢筋头,并在施工过程中注意对其保护。4)测量时间。高程观测原则上应安排在早上太阳升起半小时之前完成,使结构经过一昼夜的热交换后,大致处于均匀温度场的状态下进行高程观测,以消除温度对主梁挠度的大部分影响。5)观测频率。主梁混凝土浇筑前后,预应力张拉前后,每节段4次。
3 应力控制
桥梁在施工过程中,由于边界条件和结构荷载的变化使得内力时刻都在变化。应力观测就是为了监测施工中主梁控制截面的应力状态,以及施工荷载的对称性,使其控制在规范允许的范围内。对于目前国内外的应力测试仪器,在长期的应力监测中发现,由于混凝土收缩、徐变、环境等各种因素的影响,往往观测时的实测读数值远大于结构的真实应力值或计算值。因此,必须对直接的应力测试结果进行修正,才能使测试值与结构的真实应力值接近。
3.1 测试元件的应用
主要采用相对较为稳定的压磁应力计和钢弦式应力计来测量控制截面应力,对于可能的短期应力测量,则采用应变片来进行测量。
3.2 测点的布置
经过对施工过程的模拟计算分析,主梁应力观测的截面应选择在0号块悬臂前端、6号中部以及跨中合拢段中部。
由于预应力混凝土连续刚构桥混凝土抗压强度高,而抗拉强度低。因此在施工中应以不出现拉应力为基本控制条件,其次看实测应力和理论计算值的偏差程度。若偏差小于允许范围,则继续施工,否则需找出造成重大偏差的原因,重新调整有关参数后进行施工控制。
4 施工控制的误差调整
杏沟大桥的误差调整采用传统经典的最小二乘法,通过它对设计参数的识别与修正,可以使提前预测值不断向真实值逼近,随着数据量的增多,它的准确性也慢慢提高。而本次对杏沟大桥的标高将采用:H实际挠度=A×H理论计算+B×TIME实测+C的线性回归模式进行控制。在具体运用中,无需专门编写程序,只需运用Excel 2000(比如LINEST)实施最小二乘法参数估计,通过对已知量的线性回归,在解出回归系数后即可按照多元线性回归模型对未知量进行预测。实践证明,采用此模型简单实用,能够满足施工控制的需要。主桥箱顶面标高误差最大不超过3 cm,合拢最大误差1.3 cm,符合相应的规范规定。
5 结语
1)施工控制是一个庞大的系统工程,历时长,工作繁琐且艰巨,对管理与技术的要求都非常高,没有良好的沟通和协调将难以实现。建立完善的施工控制管理系统和施工现场控制系统是实施好施工控制的关键,这需要来自各方的大力支持和重视。
2)对于杏沟大桥这类悬臂桥的施工,在施工控制设计中采用前进分析法进行结构计算,在施工控制实施中采用最小二乘法进行参数估计和调优,大桥主梁的线形完全可以控制在规范要求以内,而且线形控制和合拢效果都良好。
3)挂篮和支架的弹性变形的估计对施工控制的影响很大,本桥最大的顶面标高误差就来自于挂篮的弹性变形估计过大,否则施工精度还可以再高一些。以后进行类似的施工控制时,0号块施工前在对挂篮支架进行预拼、预压的同时就应做相应的试验,总结其弹性变形的规律。另外,高程测量的司仪者自始自终指定专人读数,可减少系统误差。
参考文献
[1]交通部.公路桥涵施工技术规范[M].北京:人民交通出版社,2000.
[2]罗桑,钱振东,陈团结.钢管混凝土拱桥拱肋线形控制技术研究[J].山西建筑,2006,32(1):70-72.
[3]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京:人民交通出版社,2000.
连续刚构桥梁的施工控制研究 第11篇
【关键词】连续钢构，施工事项，合拢，控制措施
【中图分类号】U445.4【文献标识码】B【文章编号】1672-5158（2013）02-0240-02
一、 工程背景简介和例举工程实例
现代社会经济，文化，生活发展迅速，人们的需求逐步增加，对于生活中的各个方面人们不仅满足于表面的形式，对于更深层次的追求在加深。当今社会，随着我国国民经济和桥梁施工技术的快速发展，桥梁建设规模也迅速扩大，为满足人们日益增长的需求，越来越多的大跨度现代化桥梁或者是多跨预应力混凝土连续桥梁被修建起来，整体性能好，连续性能超强，应用便捷，外观时尚美丽，在竖向的作用力下位移和变形也都比较小并且具有刚度相对较大等诸多优点，这些多功能的优势桥梁使人们的生活更加便捷，安逸，交通更加顺畅。大跨度现代化桥梁或者是多跨预应力混凝土连续桥梁凭借以上的优势，在人们的生活中占据了不可或缺的地位，在桥梁建设发展中增添了光辉的一笔，对于以后类似工程的设计和施工提供了可靠的实践经验。
桥梁的结构类型多种多样，大跨度连续钢构桥梁的结构是高次超静定结构，由于这种特定的结构类型，所以在施工建设施中往往要求选择采用悬臂施工，同时要求做到在施工进行过程当中选择的施工技术以及安装程序一般也是和桥梁建成以后的线性以及承载力密切相关。在施工进行的过程当中，对于桥梁本身的结构以及其本身结构所受到的荷载状况在不断发生变动的现象，和相应的且内部的结构力以及变形状况也就会不断的发生着变化的现象也需要十分密切的关注。在进行工程实施的工程当中需要工程人员对桥梁的每个施工过程中出现的数据进行具体透彻的分析，检测，还需要对每个修建过程进行实验测量，抽查比对，进行试验验证，确保在建设过程中每一项数据要求都能达到要求，每一项的规定都可以落实，做到计划和实际工程结果相一致，保证工程中的每一部分都准确实现，为实现以上需求，要求工作人员认真负责，做到严谨细致。
下面我们依据一段主跨为46+80+46m的大桥为例，分析大跨度连续钢构桥梁的结构和建设过程中的一些注意事项和施工措施。该大桥的施工采用在0#块上采取墩上搭设托架的方法来进行施工，1#块到10#块之间采用挂篮悬浇的方法来进行施工。总共的施工分为12段进行，严格根据不同路段的特点采用不同的施工方法。悬浇的块段长在修建中包括3.0m、3. 5m和4.0m这样三种。实验用80km/h的行车速度来计算的话，将整体的路宽设置在24.5m，分为双向四车道。
二、上部结构施工
2.1 混凝土施工
桥梁建设中，进行混凝土施工时，因为其具有位置相对较高、工程量大且顶应力筋的布置相当复杂的显著特点，并且具有施工难度系数很高，建筑公司对于工程质量要求极高的问题，所以我们在进行桥梁混凝土施工时注重注意解决以下3方面问题：首先，采用自动计量拌和站来进行混凝土的拌制以及运输，与此同时配套采用混凝土运输车来进行运输。其次，砼灌注时，需要选择采用混凝土输送泵来进行灌注施工，同时采取必要的措施来保障混凝土能够直接到达灌注的上方部位。最后需要注意的事项是，捣固操作的时候，再砼灌注完成以后再进行纵向波纹管的安装。
2.2 挂蓝的安装及预压测试
在已经完成的梁段顶上进行挂蓝的安装，首先将挂蓝相关的各个构件运输到现场，之后用重吊机将其吊至梁顶上，最后利用重吊机配合人工进行挂蓝的拼装。保证各个构件的就位与安装都于设计图纸上的状况相一致，是整个进行安装过程中最为重要的环节。通常采用先拼装下挂，然后再拼装上挂，在拼装完成以后，一般情况下需要专门的验收小组对所完成的工作进行必需的检测和查收，再确定所有相关方面的处理都符合实际的要求以后才能够将其交付使用。
2.3 挂蓝的悬浇施工
挂蓝的悬浇施工是十分复杂的尖端施工技术，在建设施工过程中会出现方方面面的问题，其中有两方面的问题值得我们尤为注意，以下将这两方面问题详细阐述：第一方面，钢筋的绑扎以及预应力管道安装过程当中的问题。我们针对这样现实中时常出现的问题，采取以下三种措施来应对：（1）安装预应力管道时，必须严格按照安装设计的要求进行安装，（2）纵向管道当中一般会存在的较多接头，要对其采取良好而必要的处理方法，同时注意采取一些必要的措施防止管道有堵塞现象发生。（3）建设施工过程中，采取必要的措施来对预应力管道进行加强和稳固，并且注意保障相对应的整个体系的保护层厚度。
第二方面，混凝土的浇筑问题。因为悬浇箱梁的混凝土标号通常都比较高，所以在进行混凝土的浇筑时，要严格做好混凝土事先的配合比设计，将混凝土在混凝土拌合场集中的进行拌制以后就由搅拌运输车运输到指定的位置，然后采用混凝土输送泵来进行泵送和到位浇筑。浇筑要保证其对称性，是进行悬浇的关键，同时一定要做到重量的偏差绝对不能超过设计中给出的要求和规定。
三、合龙施工控制
3.1 合龙原则分析
受暴雨降温或者是太阳日照等自然因素对于共轭悬臂端面之间的相对位置具有显著影响，不仅是自然因素，合龙段的自重、合龙段混凝土所发生的徐变等自身变化或者是施工、风力等外界荷载带来荷载等现象对共轭悬臂端面之间的相对位置所带来的影响也很大。针对这些影响因素，在进行合龙施工的过程当中需要遵守两个方面的原则，第一，确保低温灌注混凝土，第二，确保两个共轭的悬臂端又拉又撑。此项原则具体来说就是在进行灌注合龙段混凝土之前就需要采取临时锁定的措施来强制性的限制住两个共轭的悬臂端进行连接合龙，目的在于较好的保证其在连接过程中的相对固定状态，同时能够相应的预防合龙段混凝土在灌注或者是早期硬化的过程当中发生不良的体积变化情况。混凝土的灌注需要注意温度，往往选择在一天之内温度最低的时候进行，通过对温度的选择保证新浇筑成型的混凝土在温度上升之前就已经达到了终凝的状态，并且还可以在温度再次下降时已然有有要求程度的强度。
3.2 边跨现浇段施工
现浇段箱梁施工过程当中采用的是碗扣式钢管落地支架，横桥方向上设置工字钢、纵向上设置为方木，将模板以及钢筋等安装在其上面以后就可以采取一次性的浇筑完成。在支架搭设完成以后还需要按照给出的施工载荷来对其进行预压，采用这种方法，主要是为了确保施工的安全性，同时并消除这一过程当中出现的非弹性变形现象，在进行施工控制的时候按照实测的变形量施工，预压过程中直接采用沙袋加载的方法来进行施工建设。
3.3 边跨合龙段施工
3.3.1 合龙温度的选定
施工过程中，往往按照设计的要求确定合龙温度，合龙温度的范围是15--25℃左右，其中最佳温度是20℃左右，在进行施工的过程当中，一般情况下根据当地的实际天气情况来进行选择，采取自然降温的方式得到最佳的合龙温度。较长时间范围内，如果气温的变化幅度不是特别大，则混凝土的应力的变化情况一般是十分符合理想需求的。
3.3.2 合龙顺序
合龙有严格的顺序和步骤要求：（1）在边跨合龙位置处设置临时的指甲（2）安装模板（3）安装合龙段筋性骨架、波纹管以及钢筋（4）安装侧模和内模（5）浇筑合龙段混凝土（6）完成预应力束的张拉（7）拆除讲主墩的临时固结、挂篮以及支架。
3.4 中跨合龙段的施工
3.4.1 合龙温度的确定
在温差比较小的阴天，并且是一天当中温度最低的时刻选择中跨合龙的温度，同时不要忘记合龙温度的范围是15--25℃左右。
3.4.2 合龙工序的选择
合龙工序的顺序和步骤：（1）安装合龙段吊架（2）安装两梁端间水平筋性骨架（3）在两悬臂之间各自加上配重（4）进行合龙端混凝土的现浇过程（5）逐级的将压重卸除掉（6）张拉预应力束并接触吊架。
3.5 合龙段施工的注意事项
合龙段施工过程中需要注意的事项有一下几方面：（1）合龙段混凝土的浇筑时要尽可能的选择在温度比较低的时候来进行（2）保障合龙段混凝土与梁体之间的良好连接（3）减小收缩开裂的可能性。
总结：
本篇文章主要是例举工程实例，说明和分析了大跨度连续钢构桥梁的施工工艺流程以及其控制措施和方法，在这其中重点论述和强调的就是其合拢段的施工以及这一施工阶段当中的控制事项。为整个工程的最终的顺利完工，安全有效投入应用，提供了正确的理论依据和实验证明结果，为今后类似的工程建设起到领路的先锋作用，为社会和国家带来源源不断的经济利益和文化积淀。
参考文献
[1] 郭卫军.多跨预应力混凝土钢构连续梁桥的合龙施工[J].黑龙江科技信息，2008（1）
[2] 薛家伟.大跨径预应力连续钢构施工控制[J].四川建筑，2008（3）
谈预应力钢筋混凝土连续刚构的造价 第12篇
关键词：连续刚构,工程造价,施工方案
作者结合本人负责编制的广东省某高速公路上的一座预应力钢筋混凝土连续刚构特大桥项目具体分析造价编制过程,针对造价编制过程中遇到的一些常见疑难问题进行讨论分析,以供各位同行参考。钢筋混凝土预应力连续刚构桥在概预算编制前,要先熟悉工艺流程,熟悉相关定额及文件规定,对现场条件进行详细调查研究,掌握材料价格信息,各项措施费率,征地拆迁补偿政策规定,编制的造价尽量准确,避免造成“三超”(初步设计阶段概算超估算,施工图设计阶段预算超概算,施工阶段结算超预算),合理确定工程造价,以达到造价的有效控制。
1 工艺简介
刚构桥又称刚架桥,是由梁式桥跨结构与墩台刚性连接而形成整体的结构体系。在竖向荷载作用下,梁部主要受弯,墩柱下部具有水平反力,其受力状态处于梁式桥和拱式桥之间。优点是跨中弯矩小可减小跨中建筑高度,结构刚度大、变形小、动力性能好、无伸缩缝、行车平顺。缺点是施工困难,梁柱刚接处易开裂。多跨刚构桥可将主梁做成连续式或非连续式。
非连续式刚构桥在主梁跨中设铰或悬挂简支梁,通常称为T形刚构桥,或简称为T构。带挂梁的刚构桥在挂梁端相应设置支座,属于静定结构。T形刚构桥对基础和桥址的地质条件没有特殊的要求,主梁跨中设铰或悬挂简支梁可有效地减小或免除梁的附加应力,但铰的存在会使梁面接缝增多造成车辆通过时对桥梁的冲击作用,不利于高速行车。因此,一般设计时会考虑做成连续式,即连续刚构。
连续刚构是由T形刚构桥演变而来的,其结构特点是梁体连续、梁墩固结。它的显著特点是全桥所有的墩上都不设支座。这样既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点,又保持了T形刚构不需转换体系的优点。作为梁桥的一种,连续梁桥而且有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度能满足大跨度桥梁的受力要求从而达到较大的跨径,目前世界上已建成的连续刚构桥最大单跨为主跨301 m,国内最大单跨为虎门大桥辅航道桥主跨270 m。
预应力连续刚构桥一般都采用变截面的箱形结构形式。桥梁跨度在60 m以内时,可考虑采用等截面高度,构造简单,施工快捷。超过60 m时,一般采用变截面梁。预应力刚构桥修建时,在落地支架上浇筑边跨现浇段和合龙段,这是在大多数连续刚构桥上采用的方法。在高墩的情况下,落地支架费材费力,如果支架搭在水中或边跨现浇段处于复杂地质地形条件下,难度更大,需探索不用落地支架的施工方法,这是连续刚构桥发展的必然趋势。通常采用悬臂或导梁的施工方法,施工时首先搭设托架现浇墩顶块件(0号块件),然后进行悬浇或悬拼,待T构按设计完成后,再进行简支挂梁的安装工作。
2 工程实例
2.1 工程概况
本工程河道宽278 m,水深9.5 m,主桥桩基为水中桩基础,引桥为陆上桩基础承台高4 m。主桥采用76 m+126 m+76 m预应力混凝土连续刚构的方案,引桥采用30 m预应力混凝土先简支后桥面连续小箱梁,共300片预制梁(中梁200片,边梁100片)方案,孔跨布置为(21×30)m+(76+126+76)m+(4×30)m(见图1)。设计防洪标准为300年一遇,通航净空按照Ⅲ级航道单孔双向通航标准预留,单孔通航宽116.5 m,通航净高10 m。主墩采用双薄壁矩形墩,主墩下部结构为桩基础承台。过渡墩为单薄壁墩,主桥承台部分出露现状河床面外。引桥桥墩采用圆柱墩(见图2)。工期按12个月考虑。
2.2 主体施工方案
钢便桥搭设→桩基平台搭设→桩基施工→钢套箱围堰承台施工→薄壁墩柱施工→托架安装及预压→现浇0号块→在0号块Abstract:上对称悬浇主梁至合龙前段→在支架或托架上现浇边跨现浇段→在挂篮上现浇合龙段。
2.3 具体问题分析
在施工图预算编制过程中,主要有以下几个关键点易出错或遗漏,根据施工程序依次分析如下。
2.3.1 基础工程
1)桩基施工:深水桩基础,拟采用回旋钻施工,搭设钢便桥连接桩基施工平台和施工便道。工作平台按承台平面尺寸每边加宽1 m～2 m考虑,钢护筒顶考虑高出施工最高水位1.5 m～2.0 m以上,底端埋置深度应穿过透水层到粘土层内2 m或砂性土内3 m,再加上常水位水深度,钢护筒长度拟采用15 m。套用桩基定额时注意桩径的套用,当设计桩径与定额采用的桩径不同时要乘以相应系数调整(JTG/T B06- 02-2007,P339)。至于泥浆船的费用,一般来说在采用工作平台时才考虑,江河中大孔径钻孔桩按有泥浆船计算,河道宽度较小时不考虑泥浆船。
2)承台施工期间,因为要求保持河道通航,拟采用钢套箱法施工以少占用河道。钢套箱顶按施工水位加上0.5 m～0.7 m高度计,底面高程按承台设计底面高程加封底混凝土厚度计算,钢板厚度按8 mm～12 mm计,周长按承台外围尺寸计算,套箱以t计,总质量按钢板总重的2倍～3倍计(一般取1.5 t/m2)。除要计算钢套箱制作安装费用外,还应计算挖清基底,封底混凝土,抽水台班费用等。当承台厚度超过3 m时要考虑外加剂费用外,还要计算冷却管费用,按管径40 mm～60 mm壁厚4 mm的焊管,水平间距按50 cm垂直间距按1 m考虑。
2.3.2 下部结构施工
本特大桥主跨通航净高10 m,主墩为双薄壁矩形墩,高度都在20 m以内,直接套相应定额计算即可。根据定额应用释义(P288),根据需要可以适当考虑设置施工电梯和塔式起重机配合施工。按经验,一般墩高大于40 m时才需考虑提升模架、施工电梯、塔吊等辅助工程费用。水中墩柱防撞护舷,因暂无定额套用,在计算时可先向厂家询价,加上相应人工费用,按数量乘单价计算。
2.3.3 上部结构施工
主桥现浇连续刚构:
1)0号块的施工:即墩顶部分的箱梁,长度一般约10 m,通常利用在墩顶设置的托架作为支承结构完成施工,作为后继悬臂施工的施工场地。0号块托架设备根据0号块的长度(桥面横向长度)按定额提供的参考重量(7 t/m)计算,至于混凝土浇筑定额泵送和非泵送的选择,暂无明文规定。一般根据混凝土量、施工进度、施工环境综合考虑确定是否采用泵送。2)悬浇段施工:0号块施工完成后,在0号块上安装悬浇挂篮,向两端对称依次地分段利用专用设备(挂篮或吊机)悬臂浇筑或拼装预制块件(现行定额下册P599)至合龙段。3)合龙段施工:在跨中将悬臂端刚性连接或整体合龙的结构部分,长度约为1.5 m～2.0 m,一般利用悬浇挂篮或吊机、临时托架上现浇合龙段。4)主桥边跨支架现浇箱梁:在临时支架或梁端与边墩的临时托架上现浇悬浇段,若为水中平台应考虑钢管桩和支架预压费用;若在陆地上搭设支架应做地基处理,一般采用15 cm～30 cm厚灰土垫层加混凝土硬化处理。根据支架的高度、长度计算支架的立面积套用桥梁支架定额计算。定额中桥梁宽度是按木支架8.5 m宽、钢支架12 m宽计算,当宽度不同时应进行定额系数调整。5)引桥预制小箱梁先简支后桥面连续施工:先计算预制梁预制底座:根据梁的片数、工期、每片梁的预制周期计算各尺寸类型预制梁的台座数量;场地允许条件下尽量在桥头两端路基就近设预制场,考虑运梁及安装方便,底座方向按顺桥方向布置,梁端与梁端间净间距可按4.5 m,每行支座间净间距按2.5 m考虑。在桥头与预制场间设一存梁区,存梁区长度按梁长加梁端间距4.5 m考虑。运梁轨道长度考虑路基上轨道和桥上轨道和预制场轨道之和:路基上轨道长度为预制场存梁区长度之和的2倍考虑,考虑拌和堆料、加工、生活等需要,预制场范围增加200 m,全部场地平整,除地座和生活区外区域进行硬化处理;桥面轨道长度按桥全长减一跨的长度考虑,如果是分幅桥,轨道长度应乘以2。
2.3.4 工程造价
参照2011年第三季度当地造价水平,全桥建筑安装工程费18 668万元。主桥指标7 800元/m2,引桥指标3 200元/m2。指标在合理范围内。
3 总结
在进行预应力钢筋混凝土连续刚构桥概预算造价编制时,首先要理清思路,熟悉施工工艺流程,对各施工环节的临时工程、辅助工程做到准确算量,对主体工程量录用时要进行复核,发现较大的偏差或错误时要与设计人员进行及时沟通,找出原因所在。正确套用定额和相关费率,合理计价,不重不漏,确保能够合理准确地确定工程造价。
4 结语
我们造价人员不但要具备精湛的业务水平,同时也要具备高尚的职业道德和吃苦耐劳的敬业精神,一丝不苟地做好造价编制工作,才能更好地将预算编制正确合理、尽量符合实际造价,做到一个造价人员的基本职责。
参考文献
[1]刘立英.论建设工程造价的有效控制[J].广西大学学报,2009(2):95-97.
[2]任国强,尹贻林.全生命周期工程造价管理研究[J].中国软科学,2003(5):105-108.
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