發布時間:2022-09-23 12:44:43
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【關鍵字】橋梁工程,掛籃施工,問題對策
中圖分類號: U445 文獻標識碼: A 文章編號:
前言
隨著經濟的不斷發展,橋梁建設技術也不斷提高,以預應力技術的發展,也在橋梁工程中高強度、高性能混凝土得到廣泛應用, 從而使混凝土連續梁逐漸向大跨度、寬幅面、輕結構、大規模的方向發展,因此橋梁結構的發展對主梁施工時掛籃的技術指標提出了更高的要求。
二.掛籃概述
掛籃的組成部分分別是承重結構、懸吊系統、錨固裝置、走行系統和工作平臺。掛籃的走行系統可用軌道或滑板,牽引動力一般用電動卷揚機,它有前牽引裝置及尾索保護裝置。為保證澆筑混凝土時掛籃有足夠傾覆穩定性,往往在掛籃的尾部設置后鋪同,一般通過埋存梁肋內的豎向預應力筋實現,當后錨能力不夠時,也可以采用尾部壓重等設施。掛籃的主要功能是支撐模板,承受新澆混凝土重量,出工作平臺提供張拉、灌漿的場地,調整標高。因此,掛籃不僅要求有足夠的強度保證,還要有足夠的剛度及穩定性,自重輕,移動靈活,便于調整標高等。
三.掛籃的設計原則
1、因為橋梁工程中的掛籃采用的是已經澆注段的豎向預應力鋼筋作為后錨,目的是為了取消平衡配重,以便減少自重,使得掛籃在行走時采用梁頂面的滑道,滑動時要輕穩,方向鎖定,除滑道外一次移動到位。
2、設計時要考慮掛籃拼裝完后,在整個橋梁工程的建設施工過程中箱梁頂面有足夠寬敞的作業空間,便于放置各種機具和便于作業人員行走,同時要注意依據天氣和氣候的變化適當的改善作業環境,防止氣溫驟變時保溫。保證機器和人員的安全。
3、要綜合考慮掛籃在工程建設中的整體功能,而不能片面追求的某一項性能指標。
4、設計時為了力求縮短工期,主梁斷面應該一次澆注,使得掛籃一次拼裝成型,行走方便快捷,勞動強度小。
5、力求結構輕巧,掛籃自重及施工荷載控制在1 000 KN以內,要選用高強、輕質的鋼材。
四.掛籃的構造
三角形和菱形掛籃主要由以下幾部分組成:
1、主桁架。主要桿件通常是由2片槽鋼組合焊接而成的,槽鋼的截面要在焊接之前根據掛籃所需要的結構進行分析確定,各桿件間連接主要依靠的工具是高強螺栓或銷接。
2、內外模板系統。內模分頂模和內側模,是由型鋼組合焊接而成的一個模架,它們在工作時是互相配合的,當內模工作的時候,內吊梁的支撐是由滑梁來完成的,脫模的時候只要松開內吊梁就可以使滑梁落在內吊梁上,從而自由的滑行前移。頂模板的成分是組合鋼模板,內側模板由部分木模組成,以適應梁高的變化。外模由側模板和底模構成,側模由外吊梁懸掛,為型鋼和鋼板組焊的整體鋼模板;底模由底縱梁、底橫梁及模板組成,通過底橫梁的前后吊帶懸掛在掛籃主桁的前吊點、已澆梁段和外吊梁上,隨主桁一起前移。
3、懸吊系統。由螺旋千斤頂、小橫梁、吊帶及精軋螺紋鋼組成。用于懸掛模板,調整模板的標高。
4、走行系統。由鋼枕、滑道及上滑板構成,其中鋼枕為槽鋼加l塊鋼板焊接而成,滑道為2根槽鋼組焊而成,上滑板為厚鋼板。滑道由豎向預應力鋼筋錨閻在橋面上,用來平衡掛籃空載走行時的傾覆力矩。
張拉操作平臺。懸掛于主桁上,提供立模、扎筋、灌筑砼、張拉預庇力束及移動掛籃的工作面。桁架、錨固、平衡系統、吊桿和縱橫梁等根據掛籃設計圖紙加工而成。
三角輕型掛籃由三角主梁承重系統、吊桿系統、底模平臺系統、側模及加固系統、內外行走系統和后錨固系統等組成, 結構如圖1 所示。
圖一:掛籃構造圖
橋梁工程中掛籃的安裝
橋梁工程的建設過程中,當掛籃組拼完成后,需要對完成組拼后的掛籃實施加載預壓,目的是為了消除掛籃安裝后出現塑性變形的情況,監測掛籃本身在實際的加載狀態下的彈性變形情況,一般采用沙袋預壓模擬堆砌的方法來進行這項工作,在進行模擬的時候要隨時監測掛籃各個組成部分的實際情況,包括工作情況、彈性情況、連接情況,并依據監測的結果對掛籃所處的狀態進行預測判斷,一旦發現異常的情況,要馬上停止模擬,找到問題,及時處理,做出改進。
在橋梁工程建設掛籃安裝的過程中,在進行到豎向預應力筋安裝時,必須保證橫向的預應力筋與縱向的預應力筋的偏差不超過3毫米,從而保證掛籃的軌道安裝處在一個正確的安裝位置。掛籃拼裝、前移就位后,其中線應與橋梁中線重合,偏差不超過5毫米。
六.掛籃常見的質量事故及其防治措施
1、縱向預應力管道堵塞
在分節段施工時,往往會出現縮孔、孔道堵塞等質量問題,當采用開鑿混凝土的方法進行處理時,往往會影響到梁結構強度,還會進一步阻礙其他工序施工。針對這類問題,往往采取以下防治措施:(一)需要選用高質量的PVC 襯管,這類管道具有質量輕、強度高、韌性耐久性好等優點。當混凝土澆筑過程中未來得及進行振搗,為了防止進漿凝結,需要及時使用清水沖洗襯管;(二)當混凝土終凝完成后,應該及時將襯管取出,然后用清水沖洗管道;(三)當預應力管道安裝過程時,應該先伸出一部分管道,并做好管口封堵處理;(四)在接頭兩端安裝兩個定位網,保證接頭牢固。保證接頭長度控制在30cm 以上,接管要對緊,中間不得出現較大空隙。
2、結底板混凝土脫落
在合龍段以及相鄰梁段上,容易出現底板混凝土脫落質量問題,這是因為底板混凝土受到曲線布置預應力的擠壓,出現分層,從而出現混凝土脫落或壓碎等問題。預應力管道、底板防崩鋼筋數量、混凝土強度以及底板混凝土厚度都是影響施工質量的主要因素。針對底板混凝土脫落問題,一般采用以下防治措施:(一)嚴格按照施工工藝流程進行施工,在施工開始前,應該對模板尺寸、底板厚度等進行校驗,保證每個斷面波形管坐標符合要求;(二)在預應力筋張拉時,確保混凝土的強度達到設計要求,防止端頭張拉錨具擠壞混凝土;(三)做好底板拉鉤鋼筋和防崩鋼筋的安裝,必須嚴格按照工藝標準進行施工;安裝在相鄰底板的拉鉤長度不得過短或過長,并能夠將上下兩層鋼筋網片拉牢固;(四)做好混凝土的振搗工作,保證合龍段混凝土的密實度;(五)澆筑前,應該用高壓水將澆筑混凝土前底板上的木屑等雜物清洗干凈。
結束語
掛籃懸臂澆筑施工技術可以使用少量施工機具設備,避免大量支架。可以方便地建造跨越深谷、流量大的河道和交通量大的立交橋。不影響橋下通航、通車,施工不受季節,河道水位的影響,并能在大跨徑橋上采用,因此得到廣泛的使用。而且施工不受跨度限制,跨度越大,其經濟效益越高,所以大跨度連續梁橋常采用掛籃懸澆施工。。但在具體的承建項目中還應做些必要的改進完善,加大對施工中注意事項的重視力度,以進一步控制施工質量。
參考文獻:
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關鍵詞:深水化;大型化;高樁碼頭;拱形結構
Abstract: This paper put out the research summary and recommendations for the deep water terminal development needs of the arch piers on the basis of full understanding of the wharf structure at home and abroad.Key words: deep; large-scale; high-pile pier; arch
中圖分類號:U65文獻標識碼: A 文章編號:
1、研究的背景及意義
1.1 港口發展趨勢
海運在我國的對外貿易中占有很重要的位置。我國擁有1.8萬公里的海岸線,承擔了近10%的國內貨物運輸和85%以上的外貿貨物運輸任務。港口作為海運體系的樞紐,對社會經濟的發展起到了舉足輕重的作用。
盡管我國港口建設已經取得這樣的成績,但是港口吞吐能力仍然滿足不了貨運量增長的需要。2001年我國沿海港口的吞吐能力為11.6億噸,但實際承擔的吞吐量卻達到13.8億噸;集裝箱碼頭吞吐能力約為1500萬TEU,而實際承擔的量高達2200萬TEU;大型原油接卸碼頭以及礦石碼頭的吞吐能力同樣亦小于實際承擔的吞吐量。我國港口吞吐能力與需求之比達1:1.2,與國際上1:0.7相去頗遠。
為了更好地解決這種矛盾,船舶向大型化發展的趨勢日益明顯。為適應大型船舶的靠泊,碼頭的建設也提出了更高的要求,碼頭建設日益向著深水化、大型化方向發展。深水碼頭的設計、施工等已成為港口工程界重要的研究課題。
收稿日期: 修回日期:
作者簡介:廉芳芳(1983-),女,天津市人,助理工程師,從事港口規劃和土地岸線管理工作。
Biography: LIAN Fang-fang (1983-), female, assistant engineer.
同時隨著港口數量的增多,有著優質地質、水深、氣象等自然條件的岸線資源已經大多被開發。新建碼頭一般建設在自然條件相對復雜的區域,為了克服這些不利因素,新建碼頭一般選擇建造在離岸較遠的深水區中。深水化和大型化已經成為高樁碼頭未來發展的主要趨勢,但同時也對碼頭樁基礎的承載力提出了更高的要求。
1.2 高樁碼頭發展趨勢
高樁碼頭的發展趨勢可歸納為以下幾個個方面:
(1)減小構件自重,節約材料。如:在碼頭中采用拱形結構。例如拱形梁和雙曲板等。
(2)提高樁基承載力,減少樁基數量。如:采用大直徑管樁,通過增大樁尖底面積和樁側表面積來增大樁尖承載力和樁側摩阻力。以此達到提高樁基承載力,減少樁基數量,節約成本的目的。
(3)簡化樁基。如:減少樁的種類、簡化布置。
(4)簡化上部結構,加快施工速度。如:通過加大構件尺寸,統一構件規格來減少構件數量。目前國內每跨碼頭的預制構件數量已經從23件減少到10件作用,大大地縮短了工期。
(5)碼頭排架之間跨度增大。如:隨著船舶向大型化發展的趨勢日益明顯,為適應大型船舶的靠泊,碼頭建設日益向著深水化、大跨度方向發展;隨著排架間距的加大,所需樁基的數量降低,從而大幅降低碼頭造價。
近年大直徑混凝土管樁和大直徑鋼管樁在工程中的推廣應用和施工技術的成熟,確保了高樁碼頭深水化和大型化的可行性。大直徑混凝土管樁和大直徑鋼管樁的承載力比一般的樁都有很大的提升,從而在確保碼頭深水化和大型化的基礎上,還使得用加大碼頭排架間距來減少碼頭成本的辦法變成可能。加大碼頭排架間距可以大幅減少樁基數量,并以此節省碼頭建設經費。但這同時也帶來碼頭上部結構跨度變大,上部結構內力急劇增大,普通梁板式結構無法承受的問題。
為了解決以上問題,有關學者借鑒橋梁工程中的拱橋提出了拱形圬工縱梁、拱形桁架縱梁等結構。但對碼頭結構中拱形縱梁的研究才剛剛起步,還沒有一個統一的規范和通用的設計方法。本文在充分了解國內外碼頭結構形式的基礎上,對可適用于深水大碼頭發展需求的大跨度拱形縱梁碼頭的研究現狀進行了總結,并提出建議。
2、拱形結構在碼頭上應用的研究現狀
2.1 拱形結構的特點
拱結構與梁結構的區別,不僅在于外形不同,更重要的是兩者受力性能有著本質的區別。梁式結構在豎向荷載作用下,支承處僅產生豎向支承反力,梁體主要承受彎矩和剪力;而拱式結構在豎向荷載作用下,兩端支承除了有豎向反力外,還將產生水平推力。正是這個水平推力,使拱體的彎矩大大減小,拱截面主要承受軸向壓力,主拱圈以受壓為主,使之成為以受壓為主的壓彎構件。由此使之成為大跨度結構的優選型式。
拱形的主要優點是:(1)跨越能力大;(2)抗風穩定性強,結構整體性好;(3)能就地取材,造價較低;(4)耐久性能好,維修、養護費用低;(5)建筑藝術造型簡介優美。
拱形結構用于高樁碼頭的主要缺點是:自重較大,自重和受力會對樁基產生較大水平推力。
2.2 拱形結構在碼頭中應用的研究現狀
拱形結構在碼頭上的應用主要借鑒于橋梁工程上的拱橋。拱形結構因其良好的抗壓能力,被運用在碼頭結構中可增加碼頭的承載力,減少構件數,達到節省碼頭成本的效果。
華東水利學院水港系雙曲拱碼頭研究小組于1978年提出了有雙曲拱板的高樁碼頭的設計構想,具體設計如圖1所示。本碼頭面板采用雙曲拱板,其結構借鑒于橋梁工程中常見的雙曲拱橋。雙曲拱形較之一般拱形可以更加均勻的傳遞壓力給樁基,有更 等地得到小規模推廣,但因為施工麻煩,設計理論也不夠成熟,未在全國范圍內得到大規模推廣。
圖1高樁雙曲面板碼頭典型斷面圖
浙江省交通局于1978年在浙江省6905碼頭工程中,使用了設置拉桿的拱形橫梁結構。具體設計如圖2所示。拱形結構可以將上部荷載更好的傳遞給樁基,同時減小橫梁上的彎矩,更好地發揮混凝土的抗壓性能。相對普通的梁板式碼頭,采用本結構可以節省混凝土和鋼材20%以上。但是這種結構因為施工較一般梁板式碼頭復雜,未能得到大規模推廣。
圖2高樁拱形橫梁碼頭典型斷面圖
2007年曹源在傳統的高樁梁板式碼頭結構中,應用拱式縱梁代替傳統的簡支縱梁,提出了大跨度懸鏈線拱式縱梁碼頭的新型結構型式(如圖3所示)。但是由于該結構將拱腳固結在樁臺上,所以樁基礎要承受很大的水平承載力。為了提供足夠大的水平承載力,樁基礎被設計成由多根直樁和叉樁組成的樁臺。這種設計加大了施工難度,并且較大地提高了施工成本,并不能很好地達到減少碼頭造價的目的。
圖3懸鏈線拱式縱梁碼頭正面圖
2007年于忠偉在普通梁板式高樁碼頭結構型式的基礎上,借鑒橋梁工程中的拱梁,在高樁碼頭結構中,應用拱式縱梁代替傳統的簡支縱梁,提出了由拱梁、拉桿、吊桿、立柱組成的新型結構型式(如圖4所示)。本結構在拱梁之間設置了一個拉桿,雖然可以部分的平衡兩拱腳對樁基礎的水平荷載,但剩余的水平荷載依然需要通過多根樁組成的樁臺來抵消。這樣就提高了施工成本,并且拉桿和吊桿的設置加大了施工難度。拉桿在極端環境下的破壞也會給整個碼頭結構帶來安全上的隱患。
圖4桁架式拱形縱梁碼頭斷面圖
2009年翟秋針對碼頭結構的特殊性,借鑒拱橋結構,提出了適用于外海深水條件的拱式縱梁新型碼頭結構型式,并進行了結構整體布置,從材料特性、截面類型、構件尺寸范圍等方面闡述了主要構件的設計要求,具體結構如圖5所示。并首次將拓撲優化的概念及方法引入碼頭結構的優化中,基于拓撲優化方法對拱圈梁的合理拱軸線進行研究。但本結構和圖4中的結構存在著同樣的問題。
圖5桁架式拱形縱梁碼頭斷面圖
3 總結及建議
雖然拱形結構有跨越能力大、耐久性能好、構造簡單等優點,但運用在碼頭結構上時,依然存在以下問題:(1)設計理論不夠成熟。(2)施工較一般梁板式碼頭復雜。(3)對樁基礎的水平承載力要求較高,難以很好地達到減少碼頭造價的目的。所以建議:1、采用有限元軟件:對拱形縱梁內力進行計算。包括拱形縱梁在不同約束下的最大承載力、撓度變化、內力分布、最大應力位置等。并以此為依據對拱形梁進行結構優化,在承載力達到實際工程需求的基礎上解決拱腳對樁基礎的水平推力過高的問題;2、參照實際工程中的樁基布置,設計出適合拱形縱梁結構的樁基構造,并從工程造價的角度將本方案與原設計方案進行比較分析。
參考文獻
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【關鍵詞】大跨度;預應力混凝土;連續梁橋結構;設計
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
前言
文章對預應力混凝土的概念進行了介紹,對大跨度預應力混凝土連續梁橋的設計內容及步驟進行了闡述,通過分析,并結合自身實踐經驗和相關理論知識,對大跨度預應力混凝土連續梁橋的具體設計進行了探討。
二、預應力混凝土的概念預應力混凝土就是事先人為地在混凝土或鋼筋混凝土中引入內部應力,且其數值和分布恰好能將使用荷載產生的應力抵消到一個合適程度的混凝土結構。而預應力混凝土連續梁橋預應力設計是主橋上部結構設計的重要組成部分。如果預應力設計恰當,不僅能使結構的跨越能力大幅提高,使工程質量提高,而且可大幅度減輕結構自重,使結構變得美觀輕巧,從而節約大量鋼材和混凝土[4]。反之,如果預應力設計不恰當,不僅浪費材料,而且會造成混凝土箱梁開裂,甚至破壞的嚴重后果,因此預應力設計問題對于工程實際意義重大。
三、大跨度預應力混凝土連續梁橋結構設計資料
1.技術標準
(1)標準跨徑:23+35+23m;(2)橋面寬度:凈7+2×0.5m,共8m;(3)橋梁橫坡:1.5%;(4)設計荷載:公路-Ⅱ級;兩側欄桿重量分別為6kN/m。
2.材料及特性
(1)材料及特性
1)混凝土:C50混凝土。立柱、蓋梁及橋頭搭板采用C30混凝土,基樁采用C25混凝土。橋面鋪裝層采用10cm厚C50混凝土。2)鋼絞線:采用符合GB/T5224-1995技術標準的1860級高強低松弛15.20鋼絞線,抗拉強度標準值,彈性模量。3)普通鋼筋:采用符合新規范的R235,HRB335鋼筋。凡鋼筋直徑≥12毫米者,采用HRB335(20MnSi)熱軋螺紋鋼;凡鋼筋直徑
(2)錨具:YM15-7,YM15-9
3.施工工藝
上部結構采用整體現澆施工,預應力采用后張法施工,利用滿堂支架,泵送現澆混凝土施工,預留預應力鋼絲孔道,由Φ=90mm和90×19mm的預埋波紋管形成。施工工序:1)施工臨時支座并固結,進行主梁的布置,整體對稱平衡澆筑混凝土;2)進行橋面鋪裝,包括橋面板的鋪裝和防撞護欄的設置;3)擬定十年的收縮徐變的影響。
4.設計依據
(1)《公路工程技術標準》(JTGB01-2003);
(2)《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60-2004);
四、大跨度預應力混凝土連續梁橋的設計內容及步驟1.預應力混凝土連續梁橋設計的內容。
①荷載。施工時的荷載條件中,預應力荷載應按扣除第一批預應力損失后的有效應力來確定;其他荷載應根據施工階段可能的最不利荷載情況來定。而施工時的支撐條件應考慮施工方案的具體情況來定,模板周轉情況影響施工階段的結構分析模型的支撐條件與荷載條件的選取。
最大抗彎承載力包絡 圖(kN.n1)
最小抗彎承載力包絡圖(kN.In)
②極限設計。對預應力板各截面進行多種可能的荷載效應組合的受彎強度設計,計算時要考慮預應力產生的次彎矩的影響。采用混合配筋設置非預應力筋,提高結構在地震作用下的延性和能量吸收,可有效分散受拉區裂縫,改善結構的受力性能。對無粘編者按預應力砼連續結構作補充設計,選取合適的荷載效應值與材料參數,驗算抵抗預應力筋失效時連續倒塌所需的非預應力筋用量。2.預應力混凝土連續梁橋設計的步驟。
①進行結構布置,選取恰當的力學模型。
②根據工程的具體情況,選擇合適的橋梁高跨比,初步選定構件的截面尺寸,并進行內力與組合效應的計算。
計算模型圖
③主要根據桿件的彎矩分布圖形確定預應力筋的索形,并按經驗用預應力度法或平衡荷載法初步估算出所需要的預應力筋根數。
④進行預應力損失和次應力的計算,驗算預應力和撓度控制限值以及正常使用階段的結構性能。
⑤按計算的各項控制結果,選擇需要變動的參數進行修改,再重新計算。⑥根據選定的預應力筋方案計算預應力筋的極限應力,按承載能力要求補充普通鋼筋用量,按預應力筋的實際方案及普通鋼筋的實際配筋直徑與根數,計算允許開裂的控制截面的裂縫寬度及構件的撓度。
五、大跨度預應力混凝土連續梁橋的具體設計
1.橋梁跨徑布置
預應力混凝土連續梁橋的邊跨與主跨比選用是否恰當直接影響到結構受力的合理性。若邊跨太大,則邊跨支架現澆梁段長度偏長,施工時要防止支架不均勻沉降。邊路一長其整體剛度偏小,在恒載與活載作用下,現澆段會出現較大的主拉應力,容易發生混凝土開裂;當在邊跨加載時對中跨箱梁的受力不利。若邊跨與中跨之比過小,則邊跨支點可能會出現負反力,使得邊墩與邊跨受力不合理。
2.箱梁斷面尺寸擬定
自大噸位錨具、1860MPa鋼絞線和高強度混凝土在大跨徑預應力混凝土橋梁中采用以來,箱梁的自重大大減輕,使得上部結構有條件向輕型化方向發展。現行公路橋梁設計規范是采用極限狀態設計的,結構均應通過承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的計算。除此,對構造上及施工工藝方面的要求必須得到滿足。
通過以上分析,并考慮縱、橫、豎三向預應力鋼束的布置等因素,本橋箱梁橫斷面主要尺寸確定情況如下:懸臂長度取為3.25m,腹板外側至箱梁中心線距離為5.625m;支點附近底板厚度取為100cm,為跨徑的(1/135),支點底板厚度取為120cm,頂板厚度取為60cm;跨中頂、底板厚度為常用的28cm和30cm;跨中腹板厚50cm,在跨徑的3/8處向支點方向變化到65cm,再在約跨徑的1/10處向支點方向變化到85cm。具體尺寸如下圖所示。
箱梁橫斷面圖( 單位:cm)
3.出現剪切裂縫的預應力混凝土箱梁橋中,發現這樣一個共同點,就是在縱向預應力鋼束布置時往往偏重施工方便的要求,而忽視了對腹板下彎束和邊跨現澆箱梁端部一定范圍內腹板彎起束的有效利用問題。實際上箱梁腹板由豎向預應力鋼筋長度一般較短,鋼筋的張拉伸長量較小,施工時若發生少量的壓縮變形,將會產生較大的預應力損失;加上錨固系統和施工操作上的問題,一般很難保證設計所要求的預應力度。從對豎向預應力的敏感性分析來看,若箱梁斷面尺寸偏小一點,一旦豎向預應力不到位,則結構的主拉應力將超過規范的許可值,從而使結構應力處于不利狀態。
4.預應力儲備
由于理論計算模式和計算結果往往與工程實際情況存在差異,加上一些在設計時難以計入的因素,因此在設計過程中,有必要考慮結構各個截面的應力要有一定的安全儲備,即對使用荷載作用下截面的正應力和混凝土主拉應力,提供一定的應力儲備,以便在設計上帶來可靠保證。
5.要重視溫度應力
計算表明橋面局部升溫或降溫將會在結構中引起較大的內力變化,雖然這部分內力不是永久的,但卻是不可避免的。若考慮不當,溫度應力會造成支點附近和跨中斷面的裂縫。即使這些細微裂縫不至于影響結構的正常使用,但設計時必須給予重視。除了對這些截面進行必要的應力驗算滿足規范要求外,有必要采取一些構造措施,如在驗算截面附近布置一定數量的非預應力鋼筋,使得溫度應力分布均勻,控制溫度裂縫的產生或發展。
結束語
關鍵詞: 過程管理;工程質量;橋梁施工
中圖分類號:U448文獻標識碼: A
1 橋梁施工控制的涵義與意義
隨著交通運輸事業的迅速發展和公路工程的增加,各種施工隊伍大量涌入橋梁工程建筑市場。每種體系的橋梁所采用的施工方法均按預定的程序進行,施工中每一階段的內力與變形是完全可以預計的,同時通過監測手段得到各施工階段的實際內力與變形,從而可以跟蹤掌握施工進程和發展情況,及時發現施工中可能存在的較大偏差,消除事故隱患,確保橋梁安全。由此可見,橋梁施工管理是現代橋梁建設,尤其是大跨度橋梁建設的必然趨勢,對施工過程的管理成了大跨徑預應力混凝土連續梁橋修建和發展必不可少的保證措施。
2 橋梁施工的影響因素
橋梁施工控制的主要目的是使施工實際狀態最大限度地與理論設計狀態(線形與受力)相吻合。要實現上述目標,就必須全面了解可能使施工狀態偏離理論設計的所有因素,以便對施工過程實施有效的控制。
2.1 結構參數
不論何種橋梁的施工控制,結構參數都是必須考慮的重要因素,結構參數是施工控制中結構施工模擬分析的基本資料,其準確性直接影響分析結果的準確性。實際橋梁結構參數總是會與設計參數存在一定的誤差,施工中如何計入這些誤差,使結構參數盡量接近橋梁的真實結構參數,是必須首先解決的重要問題。
2.2 施工工藝
施工控制是為施工服務的,反過來,施工的好壞又直接影響控制目標的實現。除要求施工工藝必須符合控制要求外,在施工控制中必須計入施工條件非理想化而帶來的誤差,使施工狀態保持在控制之中。
2.3 施工監測
監測是橋梁施工控制的最基本手段之一,使大橋順利、成功修建的重要工序,也是為后期調控提供基礎數據的重要手段包括對應力、變形、溫度以及建材力學指標的監測。
2.4 溫度變化
溫度變化對橋梁結構的受力與變形影響很大,其程度隨溫度變化而變化。在不同時刻對結構狀態(應力、變形)進行量測其結果是不同的,溫度變化的影響必須考慮。
2.5 混凝土材料收縮與蛻變
對預應力混凝土橋梁而言,混凝土收縮、蛻變對結構內力、變形有較大的影響,這主要是因為預應力混凝土橋梁施工必須經歷一個比較長而又復雜的施工與體系轉化過程,普遍存在加載齡期小、各階段齡期相差大等情況,在管理控制中必須采用合理的、符合實際的蛻變參數和計算模型。
3 橋梁施工過程中的管理措施
3.1 建立完善的施工質量保證體系
首先,要建立嚴格的工程質量內部監理制度,項目經理部根據“總公司工程質量內部監理細則” ,制訂“工程質量內部監理制度”。工程內部監理工程師在檢查中發現造成返工損失或質量事故的,有權做出扣減項目經理部工資含量的裁決;對違反操作規程、弄虛作假、隱瞞質量事故的人員或班組,有權向項目經理提出給予處罰的建議;對提高質量有突出成績者有權建議項目領導給予表彰和獎勵;各級質檢人員都有越級反映質量問題的權力。其次,要充分發揮工地試驗室對工程質量的控制功能。工地試驗室是開展全面質量管理的基礎部門,是質量保證體系中的重要一環。路橋建設的施工,必須有功能完善的工地試驗室。
3.2 堅持工地現場安全管理
堅持“安全第一,預防為主”的思想觀念,能不斷增強施工過程全方位、全員的防范意識,這是抓好施工現場安全管理的核心。企業各級管理工作者、項目經理、作業人員要認真學習關于“隱患險于明火”、“防范勝于救災”、 “責任重于泰山”的重要指示,以高度的責任感,充分認識施工安全對企業、項目、個人的重要性;在施工中,對高空作業、交叉施工、施工用電、機械吊裝、洞口臨邊等空間部位要進行重點防護;對高空墜落、觸電傷害、物體打擊、機械傷害等多發性事故,要有預見性地進行專項治理;還要通過定期可不定期安全檢查,發現隱患及時整改,不斷完善施工技術方案,有效地把安全生產事故消滅在萌芽狀態。
項目經理要不定期地對全體員工進行現場安全教育,把安全防范工作前移、深化施工現場安全管理,這是抓好施工現場安全管理的基礎。按科學規律組織施工,遵守施工安全規程和標準,對施工現場組織的行為規范加以約束,這是抓好施工現場安全管理的關鍵。
3.3 建立和完善項目任務的動態平衡系統
與工期控制網絡系統項目經理部從工程開始,便在總體上做好該項目的需求預測,并納入總體運籌網絡。事先預測分析各分項生產要素的需求產量、需求結構及時間要求,分別繪出需求曲線進行優化。通過有效管理,合理利用各項目的施工高峰與低谷的時間差,形成較為均衡地總需求曲線。工程進入籌備階段,項目經理部應將各項目納入工程工期網絡控制系統之中,以甲方要求的竣工時間為終點,倒排生產計劃,確保工期正點運行。
3.4 完善質量管理的組織機構
要建立一套完整的安全網絡體系并進行實踐總結歸納,科學開展道路橋梁施工工地質量管控,配備充足的檢驗測試儀器機械,履行實時報告反饋管理體制。對于可能發生的安全事故要進行合理科學的分析,針對道路橋梁工程要合理確定安全管理目標和制定相應的安全責任制度,注重實踐工作和落實制度,能夠組織起一個由企業領導高位負責,底層施工管理人員配合管理控制的安全網絡體系,對道路橋梁施工現場作業進行全面管理,落實到每個人負責的環節。完善質量管理的組織機構,這就要求我們在形式上設置一個機構, 而且要制定相應的制度和措施,也可以針對每個項目成立專門的質量管理機構。對施工隊的每一道工序進行嚴格的評定,對施工中每一位施工人員出現的情況,都詳盡的制作賞罰制度,并及時檢查施工情況,這樣不僅可以提高工作人員的積極性,而且可以保證工程建設的質量。對可能發生安全事故通過項目的各種施工資料數據、技術方案機械科學合理的分析和總結以往的相關施工經驗,作為一項重要依據,依據現實狀況全面調節管控,進而營造良好的施工環境,杜絕質量隱患問題,提升道路橋梁工程綜合建設水平。
3.5 加強科技管理
在施工技術中實行“科技人員負責制” ,充分發揮高級技術人員的作用,有組織分層次地開展技術攻關。充分挖掘廣大科技人員和技術工人的智慧,把他們的精力引到解決生產難題,促進生產的發展。對解決了重大技術難題的技術人員及時給予獎勵,并加強對技術人員的跟蹤考核,對技術人員以工作實績作為評定職稱和晉升的標準,由此可在科技隊伍和技術人員中形成了務實求足,真抓實干的良好風氣。
4結束語
道路橋梁工程的質量問題,是建設工程安全生產管理的一項重要內容。隨著我國經濟的迅速發展,交通行業的道路橋梁工程行業的發展也日益繁榮。希望通過本文以上關于道路橋梁工程質量問題與維護的探討,通過加強管理手段,使整體道路橋梁工程提供一個安全的施工作業的環境。在工程施工階段中,應基于工程目標樹立質量控制意識,引入安全施工理念,創建完善健全的管控質量網絡體系。
參考文獻
[1]常悅. 城市道路橋梁施工質量問題分析與預防[J]. 黑龍江科技信息,2012,09:267.
關鍵詞:市政道橋;高強混凝土;應用
中圖分類號:TU99文獻標識碼: A
1、市政道橋施工中高強度混凝土的概況分析
1.1、高強度混凝土的特點
(1)環保性好
高強度混凝土通過減少混凝土的使用,可以節約在橋梁建筑工程中煤、礦石、砂、水、土地等能源的消耗。此外,能有效減少廢渣和有害氣體的排放,有效降低維護費用,達到節能減排的目的,其環保性較好。
(2)經濟性強
高強度混凝土比普通水泥的水泥用量少,不但能夠降低減水劑的使用量,而且能節約水泥使用成本,達到節省原材料成本的目的。一些特殊工程,如跨海大橋中使用的混凝土要摻入抗滲劑、抗腐劑等各種外加劑,此外,普通混凝土的耐久性和強度不夠,在使用中容易出現病害,后期維護費高,而高強度混凝土的使用能夠有效節省這些成本。
(3)適應性好
混凝土橋梁工程逐漸向大跨度與高負荷力方向發展,要讓混凝土的拌合物具備高強度并且便于澆灌,在施工中不能出現離析現象,能廣泛應用于預應力箱梁、混凝土鋼管拱橋、斜拉橋塔等各類橋梁施工。性能好的混凝土能保證澆灌的質量,確保其強度、密實性、穩定性和耐久性。在配置高強度混凝土時要用大量的細礦渣并改善其粘性。
(4)耐久性高
混凝土耐久性指的是其抵抗化學腐蝕、大氣作用、磨損等劣化環境的能力。劣化的誘因主要是混凝土內含有部分有害物及水分,因此,混凝土的強密實性是其高耐久性的有利保障。要獲得混凝土的強密實性,必須控制水量,少用水泥并摻入高活性礦物質,使有害物質及水分不被滲入,由此得到混凝土的高耐久性。
(5)強度高
對于混凝土而言,最根本的要求就是強度達標。由于混凝土結構各不相同,對于強度的要求也很難統一。例如,在道路橋梁工程中,要求混凝土的強度非常高,因此,使用高強度混凝土能達到穩固橋梁構造的作用。
1.2、市政道橋建設施工中應用高強度混凝土的優勢
(1)高強度混凝土符合施工需要
高強度混凝土具有耐久性好、強度高、結構穩定等特點,這些特點是橋梁施工的必須條件,基于這種要求,施工單位設計時應該把應用高強度混凝土納入標準規劃。在橋梁施工過程中使用高強度混凝土不但能使資源發揮出更大的優勢,同時也能縮短施工周期,提高工程效率,大量橋梁工程的實踐表明,在總荷載中,很大比例的重量是橋梁自身的重量。因此,使用高強度混凝土能夠減輕橋梁自身重量,加強結構的耐久性,使截面高度降低;前期就達到高強度,便可加快進度,提高工程效率。
(2)高強度混凝土能提升橋梁跨度
現代社會經濟高速發展,對橋梁跨度也提出了新的要求。隨著我國交通運輸事業的高速發展,公路、鐵路橋梁建設所使用的混凝土也隨之變化,強度等級不斷提高,這些因素都對混凝土性能要求更高。在我國大型的跨河、跨江、跨海的橋梁建筑工程中,許多已經嘗試使用C50~C60級泵運輸混凝土,如廣東的虎門大橋和江蘇的楊浦大橋等,從對高強度混凝土使用的回饋情況可以判斷其能夠很好地提升橋梁的跨預應力。
(3)高強度混凝土能延長橋梁使用年限
在橋梁建設中使用高強度混凝土不但能讓資源優勢充分發揮,而且對延長橋梁的使用年限起到很好的促進功效,高強度混凝土能有機結合其他建筑原材料,效果大大強于普通的混凝土,所以說高強度混凝土能有效延長橋梁的使用年限。世界上其他國家的高強度混凝土通常用在跨度大的橋梁建設工程上。例如日本著名的明石海大橋和加拿大的聯盟大橋等,其使用壽命均較長。
2、高強度混凝土在市政道橋中的應用
2.1、原材料
(1)優質原材料
高強混凝土它的安定性比水泥好,并且質量比水泥穩定。一般選用的525#硅酸鹽水泥,同時還要確定水泥的初凝時間,其標準稠度需水量以及活性都要在標準值以上。
(2)粗骨料
粗骨料的強度、表面特征、級配、雜質的含量、含水率、顆粒形狀等都要符合要求。將這些高強度材料混合在一起才能配制出高強混凝土,粗骨料也應該選用堅硬的石灰巖碎石,因為粗骨料的礦物成分能和水泥形成良好界面,同時還能發生化學作用,使材料結構更堅固。卵石的粗骨料可以有效提高拌合物的易性,通常情況下,高強混凝土使用于鋼筋密集的地方,所以集料粒直徑不能太大,并且要保證集料空隙控制在15~25mm,卵石粒直徑應該控制在25~30mm內。
(3)細骨料
細骨料的質量好壞影響著高強混凝土的強度,其含泥量、顆粒級配、云母含量等指標都應該符合要求。因為江砂、河砂、石英含沙量小,所以經過攪拌的混凝土粘稠度很高,難以振搗,所以在施工中不能使用。為了迎合混凝土的易性特點,勢必會加大水泥用量,從而導致成本的增加,這種混凝土的耐久性不好,在后期會出現收縮裂縫的現象。
(4)外加劑
外加劑主要是為了保證混凝土在高流態、低水灰比特性下獲得高強度的重要材料,它可以有效的緩解、延長凝結時間同時還提高強度硬性,在工程建設中,減少了水泥的用量,明顯的改善了混凝土的流動性和易性,常用的外加劑主要有以一萘磺酸鹽、芳香族樹脂、萘磺酸鹽,三聚氰胺甲醛縮合物,磺化瑪隆為主要成分。
2.2、高強度混凝土的施工工藝
(1)高強度混凝土在施工的過程中,水膠比低,因為需要的用水量比較少,但是進行拌合的時候卻比較稠,所以應用的攪拌設備必須具有良好的拌合性能。在進行高強度混凝土攪拌的時候,為了保證短時間內的攪拌均勻,可以使用逆流式或者臥鋪式的攪拌設備。如果選擇應用其他的減半設備,則需要先進行一定的實驗,保證攪拌后的拌合物具有一定的均勻性之后,才能繼續投入使用。
(2)在明確高強度混凝土的配置比的時候,配置人員必須對不同的材料進行準確的計量,并且保證設備出機口工作狀態的穩定性,避免產生較大的波動。在保證高強度混凝土具有較高精度的稱量裝置之后,配置人員還需要對砂石的含水量進行精準的控制。實現這一目的,操作人員不僅需要嚴格檢測攪拌設備上的含水量控制和測定設備,還需要在進行攪拌的時候,密切注視混凝土的攪拌情況。如果混凝土的攪拌稠度出現一定的波動,需要進行及時的調整。
(3)在完成高強度混凝土的攪拌之后,操作人員還需要應用泵或者是罐車實現對高強度混凝土的澆筑和運輸。如果在進行澆筑和運輸的過程中,工作人員應用手推車,不僅會增加工作難度,還不能完成對高強度混凝土外加劑的添加,不利于高強度混凝土的配置。
(4)高強度混凝土具有獨特的特點,水灰比小,在制作完成后,一般情況下都不需要泌水或者是需要進行少量的泌水。但是,在完成高強度混凝土的澆筑之后,施工人員需要加強對高強度混凝土的濕度養護,避免因為高強度緩凝土中的含水量太小,而造成高強度混凝土出現塑性裂縫。
(5)高強度緩凝土的制作過程中,會應用到較多的膠凝材料,需要施工人員重視加強保溫工作,避免混凝土的內外溫差產生較大的差異,而產生溫度裂縫。
總之,隨著市政道橋的不斷發展,混凝土的技術革命也即將開始。高強混凝土由于強度高、耐久性好、變形小等特性,可以滿足建筑需求:橋梁結構、承載標準、承受惡劣環境等,所以能夠適用于現代橋梁建設當中。同時這種高強混凝土減小了橋梁構架的界面,增大了橋梁的使用面積,在一定程度上,還降低了工程造價成本。
參考文獻
[1]丁建彤,郭玉順.高強輕質混凝土在公路橋梁上的應用[A].交通部科技教育司、交通部公路司、中國公路學會.第一屆全國公路科技創新高層論壇論文集新技術新材料與新設備卷[C].交通部科技教育司、交通部公路司、中國公路學會:,2002:6.
【關鍵詞】:橋梁工程;預應力應用;
[Abstract]: This paper application of Prestressed Technique in bridge construction is introduced in detail, illustrates the application of the problems in the construction of prestressed concrete, and the correction method is also presented. Application of bridge can show that, using the adaptive control theory combined with the use of BP artificial neural network, can predict reasonable pre - girder camber; expounds the prestressed construction of the problems, and puts forward some suggestions to solve these problems.
[keyword]: bridge engineering; prestressed application;
中圖分類號:TU37 文獻標識碼:A 文章編號:
一.引言
最近幾年以來,被大量修建的大跨度預應力混凝土以及T型剛構、連續鋼構橋、連續梁大多都采取對稱懸臂澆筑的方法來進行施工。這種方法能夠在不影響橋下行車或者通航的情況下進行施工,此外還充分利用了預應力混凝土能夠承受高強度的負彎矩能力的優點,促進提升工程橋梁的跨越能力。懸臂澆筑施工,在這個過程當中會經過逐節段的立模澆筑混凝土節段,分批進行張拉預應力鋼束,逐跨合攏以及轉換結構受力體系,到最后產生成橋結構。因為參數選取、施工狀況以及結構計算模型和現場的實際情況存在著很大差異。本文通過分析混凝土徐變、收縮、溫度等因素對應變測試產生的影響,提出了具體的修正方法。
二.主梁線型控制
1.分析橋梁結構
計算橋梁結構主要方法有從正裝分析法、有限元分析法,實時跟蹤分析法、倒裝分析法等方面進行著手,相互結合。通過具體的方法來計算確定橋梁工程施工過程當中的每個階段變形和受力的結構,最終能夠實現受力狀態與成橋線型均滿足設計規范的要求。在進行計算仿真的時候,要準確考慮到混凝土徐變、收縮效應。混凝土的徐變、收縮效應要3年左右的時間才能夠完成,所以分析要從初始狀態施工開始進行分階段的計算直到成橋后1000天,為了保證橋梁施工各個階段的橋面標高和預留撓度狀態過程成曲線形,需要依據橋梁上面的設計曲線自成橋之后l000天按照和前進分析完全相反的過程來進行倒退分析。在進行控制的過程當中一定分析主梁節段的實際施工高程和控制高程的誤差,調整修正計算模型和計算參數。
2.識別和修正參數
按照自適應控制理論,當施工實測標高與理論計算值不符時,可以將誤差輸入到參數識別算法中去調整計算模型的參數,使模型的輸出結果與測量值一致,得到了修正的計算模型參數后,重新計算各施工階段的理想狀態。
2.1 塊件自重集度。塊件質量變異主要是由截面尺寸和混凝土容重偏差引起的,為保證塊件質量,可預先在懸臂根部某截面距懸臂根部1.5m處的箱梁頂底板內埋置傳感,對于施工階段 K,在塊件混凝土澆筑前后,觀測到截面頂底板的應力變化量分別為,令對應于頂、底板應力觀測值的
懸臂端塊件質量分別為Ps、Px只,則有
并依據設計的鋼筋質量以及現場實際澆筑混凝土放量來進行修正。
2.2 彈性模量。彈性模量是混凝土的物理參數,高標號的混凝土彈性模量的增長速度通常要比混凝土強度的增長速度慢,因此在箱粱塊件施工的周期比較短的時候,就會對梁端撓度產生很大的影響。現場取樣所測到的混凝土彈性模量和規范取值所到的結果偏差較大,通常依據設計的配合比在施工時制作試件,在實驗室進行測定,并依據試驗方法由實驗室展開測量,最后與設計值進行比較和修正。
2.3 徐變系數。混凝土徐變是影響主梁撓度的主要因素,通常能夠依據現場環境不同條件狀況下的混凝土徐變、收縮試驗結果來獲得混凝土的徐變曲線。先處理觀測值,然后再引進來徐變綜合變異系數,按經驗來進行取值。
2.4 施工周期偏差。實際施工周期的安排往往與施工圖設計周期偏差較大,因此結構變形也就不可避免地產生偏差。設計要求各“T”對稱同步施工,實際上各“T”的施工進度往往相差2~3個節段。
3. 確定施工階段的立模標高
主梁懸澆段施工階段的立模標高公式為
在上式當中:Hi是待澆筑段主梁的前端底模標高;H0是本施工節段和后續澆筑各段的自身靜載影響本標高的值;fi是本節段以及后續個節段縱向預應力束張拉后影響本點標高的值;f掛鹽是本節段的掛籃變形值,為徐變、溫度、收縮、二期恒載、體系轉換、施工荷載影響本點標高的值,是靜活載作用下而產生的下撓值。
三.BP人工神經網絡預測主梁預拱度
三層BP人工神經網絡是一個有著導師學習的網絡,它的學習過程是由反向傳播和正向傳播所組成的。在正向傳播的過程當中,訓練樣本由輸入層經過單元層處理之后再傳向輸出層,每一層的神經元狀態只會影響到下一層神經元的狀態。輸出層的輸出值和目標值之間產生的誤差也會經過誤差來進行反向傳播,按照梯度下降法來調整各個層面之間的閥值和連接權值,從而使誤差函數達到最小值,在最后由本網絡進行新問題的檢驗、預測與求解。
最近幾年,神經網絡逐漸廣泛應用在土木工程的領域,例如識別結構損傷、分析結構的可靠度、交通工程、道路工程等等各個方面。而針對采取對稱懸臂澆筑施工這種具有共性的橋梁,通常可以將BP人工神經網絡應用于預測主梁預拱度。在預測實際產生的橋梁表面標高偏差時可以采取:節段自重、時間、混凝土彈性摸量、測試溫度、有效預加力、張拉后理論撓度值、截面至T型結構中心的距離來作為神經網絡的輸入變量,實測撓度為樣本的期望輸出值。從而構造出一個BP網絡模型,通過進行樣本的統一歸化處理、分析訓練誤差、BP網絡訓練、仿真輸出等環節獲得主梁任意節段的標高偏差的預測值。
運用上述方法來預測主梁的預拱度,不僅克服了灰色理論輸入參數十分單一的缺點,而且還改進了卡爾曼濾波法中只能考慮輸入值與輸出值之間的線性關系的缺點,最終建立了網絡輸入、變量輸出之間的非線性、多參數的映射關系。
四.結束語
1. 施工線形監測和有限元理論計算相結合,應用自適應控制理論來識別參數能夠產生比較合理的施工預拋高,使橋梁的線形顯得順暢,滿足使用和設計要求。
2.應用BP神經網絡模型來實施預測高程偏差,能夠得到施工的預拱度,但是需要繼續長期跟蹤觀測,進而檢測設置的預拱度是否合理。
3.在預埋的控制斷面傳感器,分析、測試結構應變,研究混凝土的收縮、溫度以及徐變影響應變測試的程度,并且采取適當的方法來進行修正,這也是掌握真實的結構應力狀況關鍵所在。通過實施應力監測,來對安全儲備不足的截面、有可能發生開裂的部位來采取有效的補救措施,以實現防患于未然。
4.所提出的實測應變修正方法概念十分清楚,使用起來也很方便,另外理論值和修正值偏差也很小,橋梁工程結果驗證了計算模式的實用性和正確性。
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關鍵詞:先簡支 后結構 連續梁 施工
中圖分類號:TU74文獻標識碼: A
先簡支后結構連續橋梁施工技術是一項應用于橋梁建設施工中的施工方法。這種施工技術可以有效地提升橋梁建設施工的效率以及質量,尤其對于一些大跨度和一些大規模的橋梁工程而言,先簡支后結構連續橋梁施工技術可以有效地節省工程的工期,使得工程的成本從某一方面得到控制,同時工程的質量可以取得更好的效果,導致橋梁工程的經濟效益提升。先簡支后結構連續橋梁施工技術可以有效地回避簡支橋梁施工以及連續橋梁施工過程中的缺陷,發揮兩種施工方式的優勢,因此成為了連續橋梁施工過程中的一項優越性很大的施工技術。因此未來的橋梁建設中,先簡支后結構連續橋梁技術還會有更加廣闊的應用前景。
一、先簡支后結構連續橋梁施工技術的概述以及優點分析
我國的經濟得到高速發展的同時,交通的需求量也不斷增加。為了有效實現交通的效率,我國很多的公路橋梁建設工程得到了開展,工程量不斷增大的同時,也對于公路橋梁的施工質量提出了更高的要求。同時隨著橋梁施工技術的不斷發展,橋梁結構也變得越來越復雜,這對于橋梁施工技術也提出了更高的要求。通常情況下,對于大跨徑的橋梁結構而言,所使用的大都為混凝土連續橋梁施工技術,這種施工技術可以有效的滿足橋梁本身的使用需求,但是整體的施工環節與施工流程要求復雜,施工周期長,且施工過程中耗費的人力物力資源巨大,同時混凝土橋梁施工技術機械化程度偏低,這無疑對于施工人員的技術要求就會相對增加,同時施工安全管理要求將會相對提升。
為了有效實現大型連續橋梁結構的施工工序的簡化,相關的技術人員便開發出了先簡支后結構連續橋梁施工技術方法,通過有效結合預制梁的生產和連續梁的施工,實現發揮簡支梁施工與連續梁施工過程中兩者的優勢發揮,最大限度提高大型連續橋梁的施工技術水平,同時縮短橋梁的施工工期,提升橋梁的經濟效益。從先簡支后結構連續橋梁施工技術的施工理念而言,這種施工方式本身可以發揮簡支梁施工與連續梁施工過程中兩者的優勢,可見其技術層面的優越性。
具體體現在以下幾個方面:首先,先簡支后結構連續橋梁施工技術可以有效提升大型連續橋梁的結構剛度,使得對于橋梁后期運行過程中的變形控制在標準范圍之內。同時隨著剛度的提升,對于結構本身的伸縮縫設置將相應減小,如此便可以有效提升施工效率,同時增加橋梁運行過程中行車的舒適性。其次,先簡支后結構連續橋梁施工過程中,簡支梁以及簡支柱的施工環節可以有效提升施工的機械化程度,將簡支梁以及簡支柱在施工場地之外進行制作,同時可以在場地之外進行鋼束的張拉,如此可以有效地保證現場的施工面積不受施工環境影響。最后,簡支梁以及簡支柱作為一種標準的預制構件,可以通過工廠進行批量化的生產,實行統一管理的模式,如此一來,可以有效節省大型橋梁施工過程中的施工成本,同時有效控制施工的工期,提高大型連續橋梁的實際經濟效益。
二、先簡支后結構連續橋梁技術的施工工藝流程
第一,主梁的預制。在施工場地之外完成橋梁的主梁預制工作,待混凝土的強度滿足橋梁的設計強度時,便可進行主梁的預應力張拉。一般情況下,對于橋梁主梁的預應力張拉使用的是預應力鋼束,通過對于主梁的正彎矩區域進行張拉,有效提升主梁的抗拉性能;同時通過壓漿的施工方式,來實現鋼束的穩定。
第二,臨時支座與永久支座的設置與安裝。通過橋梁的設計要求進行逐孔安裝施工完成的主梁,同時設置相應的臨時性支座以形成橋梁的簡支結構,并通過橋面鋼筋與橫梁鋼筋的設置有效保證簡支梁結構的整體穩定。
第三,接頭段鋼絞線的連接。接頭段鋼絞線連接方式為將鋼絞線貫穿接頭鋼束波紋管,進行連接結構的澆筑,保證橋梁的中橫梁與頂板的鋼束構成橋梁結構的整體,如此可以有效地確保接頭混凝土澆筑的密實性。當混凝土的強度滿足設計強度之后,進行張拉鋼束以及壓漿工序的施工。
第四,完成接頭段的鋼筋連接之后,開始橋梁剩余部分面積的混凝土澆筑工作,完成橋梁結構的整體性,進行剩余面積的澆筑施工時,通常的澆筑順序為先跨中部位,再向兩側進行延伸。完成整體橋梁混凝土澆筑之后,可以拆除部分臨時支座,完成橋梁結構的轉換。值得注意的是,進行臨時支座的拆除工作時,應注意橡膠支座在高溫條件下的影響,拆除之后,應有效保證橋梁整體結構不受影響。
第五,設置橋梁路面的防水層,同時安裝橋梁的檢測設備,有效掌握橋梁的撓度變形情況。
三、先簡支后結構連續橋梁施工技術的要點分析
第一,進行簡支梁的預制時,應對其進行必要的強度檢測,簡支梁的強度滿足實際的技術需求之后,方可進行鋼束的張拉預應力施工,如此方可有效保障簡支梁的預制質量。
第二,進行箱梁與現澆段的組合設計與施工過程中,應設置出相應的臺階施工空間,其臺階的形式應根據實際的施工技術需求進行布置。
第三,先簡支后結構連續橋梁技術施工過程中,需要通過臨時支座布置進行設計初期支護,為了保障支護狀態的穩定性,進行臨時支座制作的設計時,需要結合實際情況的考慮,同時要保證臨時支座的施工便利以及拆卸的便利。
四、先簡支后結構連續橋梁技術施工的質量控制措施
為了有效地保障先簡支后結構連續橋梁技術的施工質量,進行橋梁的施工時,應加強對于該技術施工的質量管理措施,主要有以下幾個方面:
1.設置臨時支座的質量控制
臨時支座設置時,應在滿足其應有的結構強度與剛度的前提下,還應保證其施工便利,拆除方便,在梁部位布置均勻。通常情況下,完成簡支梁的預應力張拉之后,通過灌漿至簡支梁的強度大于標準規定的強度之后,方可進行臨時支座的拆除工作,進行臨時支座的拆除時,應保證逐孔對稱均勻,拆除工作完成之后,使用永久支座進行密合。
2.連續現澆梁的施工質量控制
進行連續現澆梁的施工時,其主要問題在于現澆混凝土與之前混凝土的連接處的縫合,為此需對預制板的端頭部位進行鑿毛。如此可以有效地防止現澆混凝土的凝固過程中發生混凝土的塑性變形,使得鋼束張拉過程中產生裂縫,影響橋梁整體的性能。通常情況下,現澆混凝土與舊混凝土的結合部位應加入少量的微膨脹劑,且盡可能控制施工時,溫度條件較低。
3.現澆的主梁接頭與濕接縫的質量控制
接頭混凝土的質量直接關系著其后期裂縫的產生,我們知道,裂縫對于結構的整體強度有著很大的影響;通常而言,主梁的預制完成到澆筑橫向濕接縫的時間不宜超過三個月,其施工的質量保證根本在于依據設計文件要求進行施工,因此設計過程中應盡可能從多方面的因素考慮,綜合各種外界條件因素以及自身設計要求,進行綜合考量。
4.臨時支座的拆除
根據設計要求,整個體系中簡支梁之間的連續段混凝土及橋面鋪裝混凝土澆筑完畢 7 天后,且混凝土強度達到設計強度的90% 時可以進行橋面負彎矩預應力張拉,負彎矩張拉完成后即可拆除臨時支座。臨時支座拆除前,應在正上方的橋面處設置測量點,并做好記錄。臨時支座拆除時應兩側對稱統一、緩慢擰開沙漏螺栓,讓砂筒中的砂自然流出、上承塊自然下降,梁體荷載自然落至永久支座上。拆除臨時支座時嚴禁采用強力蠻力,防止將沙漏造成破壞從而造成砂筒中的砂無法流出。同時,嚴禁在砂漏過程中猛然拔出臨時支座,以免梁體荷載驟然落至永久支座上對支座或梁體造成損傷。
五、結語
綜上所述,先簡支后結構連續橋梁技術成為了現代大跨度橋梁施工中的一種常用方法,這種方法的主要優勢在于提高施工質量,縮短施工周期,擴大橋梁的經濟效益。因此未來的橋梁建設中,先簡支后結構連續橋梁技術還會有更加廣闊的應用前景。因此我們應當不斷提升先簡支后結構連續橋梁技術的施工質量,為我國的橋梁建設快速發展做準備。
參考文獻
關鍵詞:連續梁;施工監控;線形;應力
中圖分類號:K928文獻標識碼: A
大跨度橋梁是國民經濟和社會發展的重要基礎設施,也是交通行業新技術集中應用與創新的綜合體。近幾年來,隨著我國交通事業的飛速發展,大跨徑預應力連續梁橋因其線形美觀、結構剛度大、跨越能力強、造價低和施工技術成熟等優點得到了廣泛的應用。大跨徑連續梁橋通常采用節段施工法,此種方法施工需要經歷懸臂施工節段和體系轉換節段。但由于受到施工誤差、測量誤差、溫度等的影響,以及施工工藝的復雜性,其成橋狀態與設計目標往往有出入[1]。因此,我們必須對橋梁進行施工監控。
實施有效的施工控制是橋梁成功施工的關鍵。施工監控是隨施工進程逐漸實現的,它是將結構測試和現場分析技術應用于施工,并結合施工過程形成結構計算分析、監測及反饋控制系統。通過施工現場的結構測試,跟蹤計算分析及成橋狀態預測得出合理的反饋控制措施,給施工過程提供決策性技術依據,也為結構行為控制提供理論數據,從而正確的指導施工,確保成橋線形與受力狀態符合設計要求。也就是說,施工控制既是橋梁施工質量的保證措施,又是施工過程安全的保證措施,最終使橋梁達到設計理想的幾何線形與合理的內力狀態。
1 工程概況及施工監控系統
1.1 工程概況
該橋為一座城市橋梁,全橋設計總長為853.14m,主橋分為3跨,兩邊跨跨徑為70m,主跨跨徑為115m, 橋梁上部結構為雙幅單箱單室箱形截面,采用預應力混凝土直腹板變截面箱型連續梁結構。該橋跨中梁高3.5米,梁高按二次拋物線變化,底板厚度按拋物線變化。
1.2 施工監控系統及流程
橋梁施工監控系統是橋梁建設的安全系統。該系統是一個預告施工 量測識別修正預告的循環體系,其工作流程為:(1)掛籃靜載試驗;(2)監控單位提供節段立模施工預拱度及底模標高數值;(3)掛籃前移就位;(4)掛籃立模施工;(5)立模標高測量;(6)綁扎鋼筋;(7)混凝土澆筑前主梁標高及應力測量;(8)澆筑節段混凝土;(9)混凝土澆筑后主梁標高及應力測量;(10)張拉預應力前主梁標高及應力測量;(11)預應力束張拉;(12)預應力束張拉后主梁標高及應力測量;(13)移掛籃前主梁標高及應力測量;(14)移掛籃操作;(15)移掛籃后主梁標高應力測量;(16)監控單位結合施工方數據對本節段施工情況監控進行小結并反饋;(17)重復(2)~(16)步,節段循環;(18)全橋合攏。
2 施工過程監控的內容
大跨徑施工連續梁橋施工過程中監控的主要內容包括兩方面:1.線形監控 2.應力監控 。
2.1線形監控
懸臂施工法中每個節段節點坐標位置的變化都會影響最終的成橋線形,因此,必須在主梁施工過程中進行線形的控制。為使最終線形達到最佳設計成橋狀態,必須先預先計算結構各施工階段的內力和位移,確定各施工階段的結構線形。通過設置合理的節段立模高程,能使最后合龍階段的兩懸臂端接近同一水平線,也才能保證運營一段時間的橋面線形盡可能的與設計線形吻合。
箱梁懸臂澆筑段各節段立模高程可按照下式計算
式中:―i位置的立模標高(主梁上某確定位置);
―i位置的設計標高;
―由梁段自重在i位置產生的撓度總和;
―由張拉各預應力在i位置產生的撓度總和;
―混凝土收縮、徐變在i位置引起的撓度;
―施工臨時荷載在i位置引起的撓度;
―二期恒載在i位置引起的撓度;
―支架變形值。
經過仿真計算,該連續梁橋部分施工段的預拱度,如圖―1所示。該圖僅顯示右幅橋梁的半幅,橫坐標為各施工節塊號,0號塊右側為主跨數值,左側為邊跨數值。
在測量時,每個施工節段斷面頂板布置3個測點,分別是箱梁中心線和兩側腹板的位置上,測點布置如圖―2所示。
圖―2觀測點布置圖
在每一懸澆梁段的施工過程中,對混凝土澆筑前后、預應力張拉前后的高程進行監測,能客觀反應出實際施工過程中主梁的撓度變化,這是對結構線形監控的重要依據。而設計高程由設計院給出。由于篇幅有限,這里列出合龍后成橋的部分梁頂高程偏差的情況,詳見表―1。
由表―1可以看出,連續梁各梁段的高程偏差控制在10mm以內,最大偏差為8mm,滿足成橋后主梁高程控制誤差,則反映橋梁線形得到較好的控制。
表―1 主墩9號塊成橋線形高程
2.2應力監控
PC連續梁橋施工中的應力監測是一項長期的工作,也是橋梁施工監控的主要內容之一。由于設計計算時采用的各項物理力學或時間參數和實際工程中的相應參數值不可能完全一致,導致結構的實際應力未必能達到設計計算預期的結果。因此也有必要在施工節段的控制截面進行施工應力監控測量,為設計、施工控制提供參考數據。本橋梁采用智能型溫度振弦式混凝土應變計配合振弦式數據采集儀進行監控,而監控應力是由應變計應變的數據間接計算得到。
主梁應力測試斷面選擇在0號塊附近、合龍段L/2處、L/4處。每幅主梁共設置9個斷面,斷面位置分布圖見圖―3。
圖―3斷面位置分布圖
在懸臂梁根部及跨中合龍段的關鍵控制截面上布置6個應力傳感器,傳感器布置如圖―4所示;在一般控制截面上,即在每一個1/4跨斷面上布置4個應力傳感器,傳感器布置如圖―5所示。
圖―4 關鍵截面布置圖圖―5 一般截面布置圖
混凝土的應變可分為受力應變和非受力應變2種,其中包括混凝土的收縮徐變和溫度帶來的應變,在實測的應變中它們是混雜在一起的。溫度對于應變的影響在結構屬于靜定時為非受力應變,而轉換體系成為超靜定結構后,溫度產生的應變則會帶來應力[2]。
由監控應力反應的混凝土應力變化情況來看,應力實測值與有限元的理論值變化趨勢基本一致,應力相差不大且實際混凝土應力狀態一直處于安全有效的控制之中。
另外PC連續梁橋施工過程中,受日照溫差影響很大,截面各部分形成較大的溫度梯度,致使結構變形。溫度對梁體線形影響的規律[3]:(1)日照溫差對梁體線形影響明顯且懸臂施工狀態較合龍后更顯著;(2)溫差越大懸臂長度越長對梁體標高的影響越大;(3)采用固定時間觀測法和相對立模能很好地消除溫度對梁體線形的影響。
由以上規律可知,大跨徑PC連續梁橋的施工監測應在溫差相對穩定的情況下進行,一般宜在早晨八點之前進行測試工作。
3 結語
對該PC連續梁橋的監控分析可以得出如下結論:
(1)主梁的線形控制中,各節段的線形偏差均在控制范圍10mm以內,符合規范的要求。
(2)橋梁的應力監控中,應力實測值與理論計算值變化規律基本符合,說明此橋計算結果可靠。
橋梁監控不僅是橋梁施工的組成部分,也是確保橋梁施工質量的關鍵。為了保證橋梁施工的安全與穩定,進行大跨度橋梁施工監控具有重要意義。
參考文獻
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