银古辅道黄河桥连续梁桥的施工控制

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　　一、连续梁桥施工控制的目的和任务
　　连续梁桥的超静定次数虽然不多，但随跨径的不断增大，简单按设计时制定的预拱度进行施工很难达到设计曲线，理想的几何线型与合理的内力状态不仅与设计有关，还必须依赖科学合理的施工方法，如何通过对施工过程的控制在桥梁建成时得到预先设计的应力状态和几何线型是桥施工中非常关键和困难的问题，施工控制的目的就是通过在施工过程中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对设计的施工过程进行相应的调整，使桥梁在建成时最大可能的接近设计状态。施工控制有两个方面的主要任务，一是使结构建成时达到希望的几何形状，二是使结构建成时达到合理的内力状态，同时在施工中保持结构的安全。
　　二、连续梁桥施工控制的特点
　　连续梁桥由于在悬臂施工阶段是静定结构，合拢过程中如不额外压重，成桥后内力状态一般不会偏离设计值很多，因此施工控制的主要目标是主梁线型，对于砼连续梁桥，已施工梁段上出现误差时，除张拉预留预应力束外，基本上无调整余地，而这一调整也十分有限，因此一旦出现线型误差，误差将永远存在。对未施工梁段可以通过立模标高调整已施工梁段的残余误差。如果残余误差较大则调整需几个梁段才能完成。综上所述，悬臂梁桥施工控制的特点是已完成梁段的误差无法调整，而未完成梁段的立模标高与模拟计算有关，与已完成梁段的误差基本无关，因此参数估计及对计算模拟的修正尤为重要，只有与实际施工过程相吻合的模拟计算出的预测标高才是可实现的。
　　线型控制的关键不只是保证最后合拢段符合设计线型，关键是全桥所有点偏离实际曲线多少。从根本上看，连续梁悬臂浇注立模标高的确定主要是一个预拱度的确定过程。一旦结构构造、浇注过程及施工机具确定，各施工阶段的预拱度随即确定，而且这个预拱度是唯一的。由于连续梁悬臂施工中对线型误差的纠正措施少，控制误差的发生就显得很尤为重要。在施工阶段初期计算模拟误差最大，但由于结构刚度大，挠度小因而误差对结构线型影响不大，随施工阶段的增加模型愈准确，误差愈小，这样控制下来可以保证全桥线型接近设计曲线。
　　在施工过程中主要控制的参数有砼计算容重、砼弹性模量、砼收缩徐变各参数、钢绞线弹性模量、真实张拉面积、预应力损失参数等。各阶段的计算容重、弹性模量、砼的收缩、徐变各参数都因砼组成材料的不同、外加剂的不同而与设计规范取值及其他桥梁不同。预应力是预应力同连续梁桥的一个重要组成部分，与预应力有关的参数如钢绞线弹性模量、真实张拉面积、预应力损失等参数虽然依照规范都会有取值，但由于材质的差异，实际工作条件与规范采用的试验条件的出入都会有变化。砼容重可以通过多次的容重试验来确定，砼弹性模量可通过弹性模量试验来确定，钢绞线弹性模量、真实张拉面积可通过拉伸试验确定。与预应力损失有关的参数有管道摩擦系数μ、管道偏差系数k、锚具变形值△L、钢筋松弛终极值，后两个是由大量试验确定，按规范取值基本不变，只有管道摩擦系数μ、管道偏差系数k两个参数相对独立，且与砼无关，应通过试验确定。
　　三、连续梁桥预拱度、立模标高的确定
　　在主梁的悬臂浇注过程中，梁段立模标高的合理确定是关系到主梁是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终桥面线性较为良好；如果考虑的因素与实际情况不符合，控制不力，则最终桥面线型会与设计线型有较大的偏差。
　　 施工阶段的立模标高，应等于设计标高加上施工时的预抬值。即
　　ｈｉ＝Ｈｉ＋△ｉ
　　式中：ｈｉ――阶段施工时，前断点立模标高；
　　Ｈｉ­――阶段前端点设计标高；
　　△ｉ――ｉ阶段前端点施工标高预抬值。
　　施工时标高预抬值不仅因阶段的不同而不同，而且随着对结构系统参数的不断识别，后期的预抬值也在不断变化，其计算公式如下：
　　△ｉ＝ｆ后期ｉ＋ｆ自重ｉ＋ｆ挂重ｉ＋ｆ成桥ｉ＋ｆ挂重ｉ＋ｆ温差ｉ 式中：
　　ｆ后期ｉ――ｉ节段施工完成后，后面的施工节段、二期恒载、施工过程中混凝土的收缩徐变、预应力张拉等产生的挠度；
　　ｆ自重ｉ――节段的施工（包括节段自重、该节段预应力张拉）产生的原结构的挠度；
　　ｆ成桥ｉ――ｉ节段在成桥以后若干年中，由于混凝土的后期徐变及其他原因产生的挠度；
　　ｆ挂重ｉ――ｉ节段施工时，位于？？节段上的挂蓝、模板等施工荷载对于原结构产生的挠度；
　　ｆ挂变ｉ――ｉ节段施工时，挂蓝在浇注混凝土时产生弹性变形反映到该节段的挠度。该值由挂蓝试验的结果计算而得，同时应用前几个节段得到的实际变形进行验证；
　　ｆ温差ｉ――ｉ节段施工时，由于原结构处于非均匀温度场，从而使主梁顶、底板产生温度差，引起已成主梁前端点的挠度。其值因早晚情况不同，可正可负，当结构处于均匀温度场时，其值为零。
　　四、工程实例
　　银古辅道黄河大桥全长1254.3m，主桥采用7孔60+5*90+60m预应力混凝土连续梁，单箱单室，箱梁顶面宽12m，底板宽6m，根部梁高5m，跨中梁高2.4m，主梁设纵、横、竖三向预应力体系。主梁混凝土为C50混凝土。
　　（一）在施工过程中针对影响主梁控制的主要做了以下的参数识别：
　　1.钢绞线的弹性模量、真实抗拉面积等参数，由于已通过鉴定部门严格的试验检验，可以直接采用。
　　2.与钢绞线预应力损失有关的锚具变形值△L、钢绞线松弛终极值是由大量试验确定的，规范规定的值基本不变，可直接采用。
　　3.与钢绞线预应力损失有关的管道摩擦系数μ、管道偏差系数k应通过试验确定，在大桥实际施工过程中，在主梁悬臂施工初期我们采用管道偏差系数k=0.0015，管道摩擦系数μ采用规范规定的偏小值0.20，预应力束的实际伸长量与理论计算值是很接近的，但随主梁悬臂长度的不断加大，预应力束的实际伸长量与理论计算值的差距不断加大，特别是底板束C11-C14束由于管道长，平弯与竖弯同时存在，实际值与理论值间的差距较大，我们采用管道偏差系数k=0.0015，管道摩擦系数μ采用规范规定的偏大值0.25。尽管如此有些预应力束仍无法满足规范要求的以应力控制为主，实际伸长值与理论计算值差值在6%范围内双控的要求，后经设计单位同意将次中的跨底板备用束张拉。
　　4.混凝土的弹性模量随着混凝土龄期的增大而不断加大，本桥未进行混凝土弹性模量的识别和修正，根据以往对混凝土弹性模量的试验结果一般38d的弹性模量比28d的约高出3%，60d弹性模量比28d的约高出6%，因此采用规范提供的参考值，并随龄期的不同修正已成结构的混凝土弹性模量。
　　5.混凝土容重采用25.00KN/m3作为大桥钢筋混凝土的计算容重。
　　（二）大桥施工预拱度、立模标高的确定
　　施工阶段的立模标高，应等于设计标高加上施工时的预抬值。在确定施工时下一节段前点立模标高时我们主要考虑了35阶段挠度的相反值；挂蓝在浇注混凝土后产生的弹性变形；安全值；误差值。
　　即△i= -f35i+f挂变i+f安全值i+f温差i ；
　　在本桥施工中设计单位为我们提供了自0#块开始进行悬臂浇注至全桥合拢完成二期恒载及1／２活载加载后共计35个阶段的计算挠度，我们称为35阶段挠度f35i，此挠度包含了节段施工时产生的挠度（包括节段自重，对前一节段的影响，预应力筋张拉，成桥后由于混凝土的后期徐变等原因产生的挠度）。
　　f挂变i指混凝土浇注时产生的弹性变形反映到该节段的挠度。在1#块浇注完成挂蓝拼装完成后我们按照最大块件2#块自重的1.5倍对全桥6个挂蓝进行了荷载试验，测得在混凝土浇注完成后挂蓝最大变形值为18mm，即f挂变i=18mm。
　　为了防止成桥后若干年由于混凝土收缩，后期徐变造成跨中向下变形影响全桥线型，在合拢时应尽量保证合拢口两段标高合拢前理想标高较高，为此我们特设定了f安全值i。安全值的设定以合拢口即11块件抬高20mm，0#块抬高0，全桥按二次抛物线计算值加到相对应的节点上。
　　在每个块件浇注前、浇注后、张拉前后、挂蓝移动前后我们都进行了跟踪观测，以对前一节段设定的立模标高和预抬值进行复核，并为下一节段的立模标高和预抬值的设定提供参考，若有误差产生及时进行调整即f温差i。根据我们对施工各工况的观测，我们发现在悬臂长度较长时，温度的变化对悬臂端的影响愈来愈大，在悬臂长度在??米时，早晚温差对悬臂端产生的挠度达到20mm，因此在对施工进行观测时须充分重视温度的影响，应该在同一时段进行观测，为后续的施工提供误差尽量小的数据。
　　（三）施工控制结果
　　通过对影响主梁控制各参数的识别和修正及基于大量实际观测基础上的立模标高和预抬值的确定，银古高速黄河辅道桥在合拢时两悬臂端的高程差为12mm，全桥各节点桥面标高亦满足规范要求，取得了较好的成果。
　　五、结论
　　连续梁悬臂浇注线型控制是一个复杂的预拱度分析确定的过程，必须以大量的试验和实际的现场观测为基础，不断调整和控制计算与实际间误差的产生。

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