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[摘要]随着我国桥梁架构工程工业的飞速发展,大跨度预应力混凝土施工已经成为一种常用的施工手段。这种施工技术要求较高,必须保证桥梁的质量和建设过程中的人员安全。针对大跨度预应力混凝土施工技术进行了探讨,分析了施工控制技术及影响因素。
[关键词]桥梁、预应力混凝土、施工技术
中图分类号:K928文献标识码: A
目前,大跨度预应力混凝土桥梁工程的建设受到了广泛的关注与重视,其主要的应用优势除整体结构性能稳定、抗震能力好、承载能力桥梁以外,对于保障车辆通行的平顺性而言也有着重要的作用。但施工过程中存在着混凝土的收缩和徐变、设计参数与实际数值的差异、施工误差、测量误差、温度变化等。因此大跨度预应力混凝土连续梁、T型刚构、连续刚构等梁桥施工过程中结构的实际状态与设计状态很难完全吻合,加上无支架施工方法的应用,必然给桥梁结构带来非常复杂的内力和位移变化。所以,做好对大跨度预应力混凝土桥梁工程的施工控制工作尤为关键,对整个桥梁的施工技术的严格控制就显得十分重要。
1 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制内容
在整个大跨度预应力混凝土桥梁工程施工过程中,施工控制的内容主要涉及三个方面:
1.1 对混凝土桥梁结构变形进行有效控制。在大跨度预应力混凝土桥梁施工作业中,需对实际性的结构尺寸与设计性的结构尺寸进行对比,计算两者之间存在的偏差情况,并通过应用控制措施的方式,以确保偏差能够始终限定在允许范围内。
1.2 对混凝土桥梁结构稳定性进行有效控制。稳定性控制的对象包括局部及整体构件,通过对轴心受压计算公式的应用,对混凝土桥梁结构的安全稳定系数进行衡量,从而判定所对应结构稳定性水平。
1.3 对混凝土桥梁结构应力进行有效控制。即在相关锚具以及张拉装置进入施工现场时,需要由专人对其质量性能进行严格的检查核对,同时也需要注意对压力表、以及千斤顶性能的控制。与此同时,在使用应力控制方法,对预应力钢材进行张拉处理的过程当中,应当严格按照钢材伸长值进行核对[1]。
2 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法
大跨度预应力混凝土桥梁的施工工艺复杂繁琐,影响因素多,技术要求高,施工中经常会遇到某些意料之外的问题。要达到施工控制的目的,确保大桥施工的安全和顺利,保证成桥线形和内力满足设计要求,必须对特大桥梁的施工进行严格监控,及时处理各种误差。
大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法是指理论模型的建立及其计算方法,它包括结构在各个阶段的内力和挠度的计算、各施工阶段控制参数的计算等。结构计算是桥梁监控的理论依据,目前主要的计算方法有:正算法、倒拆法、无应力状态法。
正算法又称正装计算法,它按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析,依次计算各施工阶段架设时结构的施工内力和位移。根据计算原则,选择计算参数,获得相应的控制参数。结构按正算法所控制的参数和顺序施工完毕时,理论上的恒载内力和主梁线形应与预定的理想状态基本吻合。正算法在工程中的应用较为广泛[2]。
倒拆法又称倒装计算法,它按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构行为分析,由成桥的理想恒载状态出发,按照与实际施工步骤相反的顺序,进行逐步倒退计算而获得各施工阶段的控制参数。结构按正装顺序施工完毕时,理论上其恒载内力和线形便可达到预定的理想状态。倒拆法是斜拉桥施工计算中广泛采用的一种方法。
无应力状态法也称零弯矩应力法,它以桥梁结构各构件或单元的无应力长度和曲率保持不变的原理来进行结构状态分析,将桥梁结构安装的中间状态和终结状态联系起来,为分析桥梁结构各种受力状态提供了一种有效的方法。无应力状态法较多应用在大跨度拱桥和悬索桥上。
3 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术与影响因素
大跨度预应力混凝土桥梁施工控制的目的是使得实际状态和设计状态尽可能相符,因为,要想达到施工控制的目的,必须全面了解可能使得施工状态偏离设计状态的所有因素,从而进行行之有效的施工控制。
3.1 结构参数
在任何一个桥梁施工过程中,对桥梁施工最重要的影响因素就是结构参数,结构参数的真确性和可靠性对整个工程的准确性和可靠性都有直接的影响。一方面是因为结构的截面尺寸对截面的特性计算有直接的影响,从而,进一步对整个结构的内力和变形产生一定的影响; 另一方面是结构的弹性模量对结构的变形状况有直接的影响,特别是对于超静定结构,但是在实际的施工过程中,成品的弹性模量与所设计要求的弹性模量有所不同; 三是材料自身的膨胀系数通常可以通过抽样调查来进行保障,同时还可以通过与各种材料的相结合来进行桥梁结构的指导工作; 四是材料的容量问题,此问题可以通过其内力和变形的影响来对材料整体工程产生一定的影响。
3.2 结构计算分析模型
简单的说,结构计算分析模型就是对桥梁整体结构的简化作用,使其在简化后可以建立起一个运用数学和力学进行计算的模型。而此模型的建立在计算过程中,就会产生一定的计算误差,但是从整体的工程来看,误差的存在对于整体工程来讲是可以允许的,同时需要进行相应的误差控制工作。对于特征模型的建立和分析来说,有时候需要进行专门的实验进行研究。在对分析模型进行计算时,可以运用多种方式进行计算,最后再进行结构的验证和平衡调整[3]。
3.3 温度变化
温度的变化对桥梁整体的结构受力和变形状况等都具有重要的影响,在不同的温度条件下对桥梁结构受力和变形状况值进行测定,所得出的结果会根据温度的不同而产生一定的变化。特别是对于温度高低过于明显时,相应的桥梁的温度应力问题就会更加的复杂,这些因素都会对控制的实际效果产生一定的影响,所以,在实际的桥梁施工环境中,需要严格的观察温度的变化情况,包括温度长的分布情况、残余温度、日照温度以及季节温度差等,这些问题在实际的施工中都很难进行控制和预测。一般情况下,需要做的就会将理想状态稳定到具体的温度点上,并以此来减小温度对结构的影响。
3.4 施工监测误差
施工监测是桥梁施工控制中最基本的技术手段之一, 包括应力监测、变形监测等。因测量仪器本身、仪器安装、测量方法、数据采集、环境情况等方面存在误差,所以结构监测总是存在误差。该误差一方面可能造成结构实际参数、状态与设计或控制值吻合较好的假象,另一方面也可能造成将本来较好的状态调整变差的情况发生。所以,保证测量的可靠性对控制极为重要。
3.5 材料的收缩和徐变
对于桥梁的施工工程来说,桥梁施工材料的收缩和徐变对桥梁结构内力和相应的变形都具有非常大的影响,这主要是因为在实际的施工过程中,所使用的混凝土加载期一般都比较短,而在各个阶段内的年龄期相差也比较大,所以,就需要在控制中对材料的收缩和徐变进行一定的研究,并进行良好的控制。
3.6 施工管理
橋梁施工控制的对象就是桥梁施工本身,施工管理好坏直接影响桥梁施工的质量、进度等,特别是施工进度一旦不按计划进行,必然给施工控制带来一定难度。以悬臂施工和混凝土连续梁、连续刚构桥为例,如果两相对悬臂施工进度存在差别,就必然使两悬臂在合龙前等待不同的时间,从而产生不同的徐变变形,由于徐变变形较难准确估计,所以容易造成最终合龙的困难。
4 结语
综上所述,通过对预应力混凝土桥梁的施工控制内容、施工控制结构分析方法以及施工控制的影响因素这三个方面的分析、研究,为预应力混凝土桥梁施工控制提供一定的理论依据,但是,在大跨度预应力混凝土桥梁施工的实际进展过程中,还会出现各种各样的困难和问题,这就要求施工人员根据桥梁结构的理想设计方案,寻求最为高效的施工技术,从而确保高速公路桥梁的使用功能和耐久性。
[参考文献]
[1] 赵会强.大跨度预应力混凝土桥梁施工监测监控技术的探[J].工程建设与设计,2011( 05) : 85—87.
[2]徐君兰. 大跨度桥梁施工控制[M]. 北京:人民交通出版杜,2008.
[3]张楠.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术[J].河北工业大学学报,2010(03).
作者简介:赵雪敏:女,32岁,汉族,专科,河南中州路桥建设有限公司科员。
[关键词]桥梁、预应力混凝土、施工技术
中图分类号:K928文献标识码: A
目前,大跨度预应力混凝土桥梁工程的建设受到了广泛的关注与重视,其主要的应用优势除整体结构性能稳定、抗震能力好、承载能力桥梁以外,对于保障车辆通行的平顺性而言也有着重要的作用。但施工过程中存在着混凝土的收缩和徐变、设计参数与实际数值的差异、施工误差、测量误差、温度变化等。因此大跨度预应力混凝土连续梁、T型刚构、连续刚构等梁桥施工过程中结构的实际状态与设计状态很难完全吻合,加上无支架施工方法的应用,必然给桥梁结构带来非常复杂的内力和位移变化。所以,做好对大跨度预应力混凝土桥梁工程的施工控制工作尤为关键,对整个桥梁的施工技术的严格控制就显得十分重要。
1 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制内容
在整个大跨度预应力混凝土桥梁工程施工过程中,施工控制的内容主要涉及三个方面:
1.1 对混凝土桥梁结构变形进行有效控制。在大跨度预应力混凝土桥梁施工作业中,需对实际性的结构尺寸与设计性的结构尺寸进行对比,计算两者之间存在的偏差情况,并通过应用控制措施的方式,以确保偏差能够始终限定在允许范围内。
1.2 对混凝土桥梁结构稳定性进行有效控制。稳定性控制的对象包括局部及整体构件,通过对轴心受压计算公式的应用,对混凝土桥梁结构的安全稳定系数进行衡量,从而判定所对应结构稳定性水平。
1.3 对混凝土桥梁结构应力进行有效控制。即在相关锚具以及张拉装置进入施工现场时,需要由专人对其质量性能进行严格的检查核对,同时也需要注意对压力表、以及千斤顶性能的控制。与此同时,在使用应力控制方法,对预应力钢材进行张拉处理的过程当中,应当严格按照钢材伸长值进行核对[1]。
2 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法
大跨度预应力混凝土桥梁的施工工艺复杂繁琐,影响因素多,技术要求高,施工中经常会遇到某些意料之外的问题。要达到施工控制的目的,确保大桥施工的安全和顺利,保证成桥线形和内力满足设计要求,必须对特大桥梁的施工进行严格监控,及时处理各种误差。
大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法是指理论模型的建立及其计算方法,它包括结构在各个阶段的内力和挠度的计算、各施工阶段控制参数的计算等。结构计算是桥梁监控的理论依据,目前主要的计算方法有:正算法、倒拆法、无应力状态法。
正算法又称正装计算法,它按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析,依次计算各施工阶段架设时结构的施工内力和位移。根据计算原则,选择计算参数,获得相应的控制参数。结构按正算法所控制的参数和顺序施工完毕时,理论上的恒载内力和主梁线形应与预定的理想状态基本吻合。正算法在工程中的应用较为广泛[2]。
倒拆法又称倒装计算法,它按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构行为分析,由成桥的理想恒载状态出发,按照与实际施工步骤相反的顺序,进行逐步倒退计算而获得各施工阶段的控制参数。结构按正装顺序施工完毕时,理论上其恒载内力和线形便可达到预定的理想状态。倒拆法是斜拉桥施工计算中广泛采用的一种方法。
无应力状态法也称零弯矩应力法,它以桥梁结构各构件或单元的无应力长度和曲率保持不变的原理来进行结构状态分析,将桥梁结构安装的中间状态和终结状态联系起来,为分析桥梁结构各种受力状态提供了一种有效的方法。无应力状态法较多应用在大跨度拱桥和悬索桥上。
3 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术与影响因素
大跨度预应力混凝土桥梁施工控制的目的是使得实际状态和设计状态尽可能相符,因为,要想达到施工控制的目的,必须全面了解可能使得施工状态偏离设计状态的所有因素,从而进行行之有效的施工控制。
3.1 结构参数
在任何一个桥梁施工过程中,对桥梁施工最重要的影响因素就是结构参数,结构参数的真确性和可靠性对整个工程的准确性和可靠性都有直接的影响。一方面是因为结构的截面尺寸对截面的特性计算有直接的影响,从而,进一步对整个结构的内力和变形产生一定的影响; 另一方面是结构的弹性模量对结构的变形状况有直接的影响,特别是对于超静定结构,但是在实际的施工过程中,成品的弹性模量与所设计要求的弹性模量有所不同; 三是材料自身的膨胀系数通常可以通过抽样调查来进行保障,同时还可以通过与各种材料的相结合来进行桥梁结构的指导工作; 四是材料的容量问题,此问题可以通过其内力和变形的影响来对材料整体工程产生一定的影响。
3.2 结构计算分析模型
简单的说,结构计算分析模型就是对桥梁整体结构的简化作用,使其在简化后可以建立起一个运用数学和力学进行计算的模型。而此模型的建立在计算过程中,就会产生一定的计算误差,但是从整体的工程来看,误差的存在对于整体工程来讲是可以允许的,同时需要进行相应的误差控制工作。对于特征模型的建立和分析来说,有时候需要进行专门的实验进行研究。在对分析模型进行计算时,可以运用多种方式进行计算,最后再进行结构的验证和平衡调整[3]。
3.3 温度变化
温度的变化对桥梁整体的结构受力和变形状况等都具有重要的影响,在不同的温度条件下对桥梁结构受力和变形状况值进行测定,所得出的结果会根据温度的不同而产生一定的变化。特别是对于温度高低过于明显时,相应的桥梁的温度应力问题就会更加的复杂,这些因素都会对控制的实际效果产生一定的影响,所以,在实际的桥梁施工环境中,需要严格的观察温度的变化情况,包括温度长的分布情况、残余温度、日照温度以及季节温度差等,这些问题在实际的施工中都很难进行控制和预测。一般情况下,需要做的就会将理想状态稳定到具体的温度点上,并以此来减小温度对结构的影响。
3.4 施工监测误差
施工监测是桥梁施工控制中最基本的技术手段之一, 包括应力监测、变形监测等。因测量仪器本身、仪器安装、测量方法、数据采集、环境情况等方面存在误差,所以结构监测总是存在误差。该误差一方面可能造成结构实际参数、状态与设计或控制值吻合较好的假象,另一方面也可能造成将本来较好的状态调整变差的情况发生。所以,保证测量的可靠性对控制极为重要。
3.5 材料的收缩和徐变
对于桥梁的施工工程来说,桥梁施工材料的收缩和徐变对桥梁结构内力和相应的变形都具有非常大的影响,这主要是因为在实际的施工过程中,所使用的混凝土加载期一般都比较短,而在各个阶段内的年龄期相差也比较大,所以,就需要在控制中对材料的收缩和徐变进行一定的研究,并进行良好的控制。
3.6 施工管理
橋梁施工控制的对象就是桥梁施工本身,施工管理好坏直接影响桥梁施工的质量、进度等,特别是施工进度一旦不按计划进行,必然给施工控制带来一定难度。以悬臂施工和混凝土连续梁、连续刚构桥为例,如果两相对悬臂施工进度存在差别,就必然使两悬臂在合龙前等待不同的时间,从而产生不同的徐变变形,由于徐变变形较难准确估计,所以容易造成最终合龙的困难。
4 结语
综上所述,通过对预应力混凝土桥梁的施工控制内容、施工控制结构分析方法以及施工控制的影响因素这三个方面的分析、研究,为预应力混凝土桥梁施工控制提供一定的理论依据,但是,在大跨度预应力混凝土桥梁施工的实际进展过程中,还会出现各种各样的困难和问题,这就要求施工人员根据桥梁结构的理想设计方案,寻求最为高效的施工技术,从而确保高速公路桥梁的使用功能和耐久性。
[参考文献]
[1] 赵会强.大跨度预应力混凝土桥梁施工监测监控技术的探[J].工程建设与设计,2011( 05) : 85—87.
[2]徐君兰. 大跨度桥梁施工控制[M]. 北京:人民交通出版杜,2008.
[3]张楠.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术[J].河北工业大学学报,2010(03).
作者简介:赵雪敏:女,32岁,汉族,专科,河南中州路桥建设有限公司科员。