支架现浇预应力连续箱梁高架桥施工

【摘要】支架现浇预应力连续箱梁高架桥施工是目前高架桥施工中较常用的方法，文章通过对施工控制的内容和要点进行分析，供读者参考。

【关键词】: 支架现浇预应力连续箱梁高架桥施工控制

中图分类号： U448.28 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

对于大跨度连续箱梁桥梁而言,由于施工阶段划分多,结构在施工过程中一定会发生变形,加上施工误差的随机性等诸多因素的影响,桥梁结构在施工中会偏离理想状态,若要成桥后桥梁的标高都能最大限度的符合设计图纸和规范的要求,必须要对桥梁施工过程进行控制。

二、支架现浇预应力连续箱梁高架桥施工控制的内容

目前对于大跨度连续箱梁桥的施工控制来说,主要是线形控制、应力控制、稳定控制和安全控制。

1、线形控制

线形控制分为两个方面,一是平面线形控制,也就是控制桥梁轴线在平面上符合设计要求以及相关规范的要求,对于不同类型的桥梁应采用不同的控制方法;二是竖向线形控制,对于有合拢段的桥梁施工,竖向线形控制不好,会导致合拢困难,梁桥面纵向产生起伏不平等情况。

2、应力控制

施工的基本要求是桥梁在成桥后,其实际受力状态与设计必须保持一致,否则桥梁的承载能力就达不到预定的设计目标,从而导致桥梁的使用寿命达不到规范要求在施工过程中,混凝土的应力特别是拉应力不得超过规定的限值,否则可能会产生裂缝而降低构件的使用性能,严重者会引起构件的破坏从而导致桥梁坍塌毁坏。

3、稳定控制

随着现代桥梁跨径的越来越大,桥墩越来越高耸化!以及高强度材料的应用,桥梁结构整体以及局部刚度下降,使得结构稳定问题比以往更为重要。因此桥梁结构的稳定性是桥梁结构验算必不可少的一个方面。结构失稳是指在结构在外力增加到某一数值时,稳定平衡状态开始丧失,结构变形急剧增大,从而导致结构失去正常工作能力的现象"桥梁在施工过程要经过复杂的体系转化,结构必须能承受住可能出现的各种荷载并保持稳定,否则一旦结构失稳就会发生桥梁事故。因此在桥梁施工过程中,通过事先预测各种不利工况,采用相应的监测手段,采取必要的预防措施,防止并制止结构失稳现象产生的过程即为稳定控制。

4、安全控制

桥梁施工中安全控制是线形控制、应力控制、稳定控制的综合运用表现。由于桥梁结构形式不同,影响施工安全的各种因素也是不一样的,因此在施工控制中必须根据实际情况,确定各种桥型的安全控制重点。桥梁的施工控制是一个施工一量测一识别一修正一预告一施工的不断循环的过程。在这个过程中主要是对桥梁的标高和内力进行控制施工控制主要包括两个部分:一是数据采集系统，采集施工中的实时数据;另一个是数据分析仿真模拟系统,将采集到的资料数据进行分析处理,得到下一个施工阶段相关参数确定施工控制的准确。通过测试所获得施工各阶段结构内力和变形数据资料是施工控制参数修改的主要依据,同时这也是监督施工、改进设计、保证桥梁结构安全施工的重要手段。

三、施工控制的方法

连续箱梁桥的施工控制方法从控制思路上可以分为三种:开环控制、反馈控制和自适应控制。

1、开环控制

对于一些简单的桥梁施工,一般是按照设计中估算的预拱度施工,成桥后结构就基本上能够达到设计所要求的线形和内力。因为施工过程中控制是单向的,并不需要根据结构的施工中的变形等来改变施工中的预拱度,所以这是一个开环的施工控制过程对于那些桥梁各部件的制造和安装精度很高，是目前大部分中小桥普遍采用的方法。

2、反馈控制

由于在实际中的施工状态和计算状态之间存在误差,特别桥梁跨度的增大,这种误差会积聚起来并且影响是不可忽略的,如果不进行修正成桥后的桥梁结构内力和线形将和理论上存在较大的误差。通过每个施工阶段的误差反馈计算得出下一阶段的修正参数,从而消除误差的的方法就是一个闭环反馈控制的过程。

3、自适应控制

自适应控制法也叫参数识别修正法。在分阶段桥梁施工中实际结构状态达不到相应施工阶段理想结构状态,这就会产生误差,并且使结构有限元分析模型中的计算参数与实际参数之间存在偏差。因此,如果能够在相同施工方法的分阶段施工中,将那些可能引起误差的参数作为未知变量,在各个施工阶段进行实时识别,并将识别得到的参数用于下一个施工阶段的结构分析中,这样重复循环若干个施工阶段的计算和实测数据分析后,就可以使得结构有限元分析模型中参数的取值实际状态,从而最大限度的降低模型中参数误差,再对施工中的结构状态误差进行实时控制。

四、预应力张拉施工和计算控制

预应力张拉施工分为孔道成型、下料编束、穿索、张拉和压浆五个步骤:

1、孔道成型

预应力管道成型选择塑料波纹管，塑料波纹管在使用前要逐根检查，沾有油污、泥土或有裂口的波纹管禁止使用。塑料波纹管在放置时候，根据管道的坐标值，根据设计图纸的设计要求设置定位筋，并用绑丝固定牢固，在曲线的部位用U 型定位环和定位筋绑扎，一定要卡牢波纹管。在波纹管的接头处和跟锚垫板喇叭的接头部位，用宽胶带粘牢，保证其密封性良好。

2、下料

下料之前，先对钢绞线质量进行检验，是否满足设计的规定要求，钢绞线表面不能有裂纹毛刺，机械损伤，油迹，钢绞线在下料的时候要先在切口两端各50mm 处用铅丝线捆绑好，防止散开。钢绞线的下料长度可以根据公式计算，L = ( 两锚头间的设计长度) + 2( 锚具厚度+ 限位板厚度+ 千斤顶长度+ 预留长度) 。钢绞线切割用砂轮机切割。

3、穿束

箱梁钢绞线要逐根进行穿束。

4、 张拉

预应力筋的张拉是保证梁体整体质量的关键工序，只有梁体砼强度达到90%以上才能够进行张拉。张拉设备可以选择2台YCD350千斤顶和两台ZB4－500的油泵，为确保张拉工作进行安全可靠和准确，所使用的设备的额定张拉力要大于拉预应力筋的张拉力。预应力筋的张拉力计算如下:

Ny = N × δk × Ag

式中: Ny—预应力筋的张拉力;

N—同时张拉的预应力筋的根数;

δk—预应力筋的张拉控制应力;

Ag—单根钢绞线的截面积。

根据计算可以得知，本施工段预应力张拉的最大张拉力为:

Ny = 15 × 1339 × 139 = 279( t)

因此，现场要采用2 台350 吨千斤顶进行同步张拉才能够满足需要。

根据规范和张拉应力的要求，采用的油压表的量程为0～100Mpa，精度为1. 5 级，其读数盘的直径要大于150mm。

油压千斤顶的作用力是由油压表来测定和控制，为了正确控制张拉力，因此需对千斤顶、油泵、压力表进行配套标定，标定合格后才能在施工中使用。在张拉前应有专人检查油表所对应的千斤顶，并每隔一段时间要进行一次校验。

预应力筋按技术规范和设计图纸的要求进行张拉，张拉程序为: 010%δconδcon( 持荷5min 锚固) 。张拉时，边张拉边测量伸长量，采用张拉力和伸长量双控法，实际伸长量与理论伸长量相比误差控制在±6% 以内，如发现伸长量异常则暂停张拉并通知监理工程师，张拉现场记录及时整理，并报监理工程师，按监理工程师批示的措施进行处理。各批钢绞线张拉时应按照设计图纸要求组织进行张拉作业。

张拉过程要有统一的指挥，两端张拉速度保持相同。如果有响动或者异常的现象就要马上停止施工进行仔细检查，在查明原因之后才能再进行张拉。

钢绞线理论伸长量L 计算: L = ( Pp × L) /( Ap × Ep)

式中: Pp—张拉力( N) ;

L—预应力筋的长度( mm) ;

Ap—预应力筋的截面面积( mm2 ) ;

Ep—预应力筋的弹性模量( N/mm2 ) 。

预应力筋张拉的实际伸长值L，可以通过下面公式进行计算:

L =L1 +L2

L1—从初应力到最大张拉应力间的实测伸长值;

L2—初应力以下的推算伸长值，通常可以采用相邻级的伸长值。

5、 孔道压浆

对于张拉完的构件要尽早压浆。压浆前为保持孔道压浆无堵塞并使浆液与孔壁良好结合，要用高压水流不断冲冼孔道保证畅通，再用无油脂的压缩空气对其吹干。孔道处理完毕之后，用水泥砂浆封堵锚环及夹片缝隙，水泥浆的调制要根据设计要求和规范进行。

选择真空灌浆技术进行灌浆，压浆的作业要边搅拌边压浆连续进行。压浆时，对曲线的孔道和竖向孔道都要从最低点压浆孔开始进行压浆，最后由最高点的排气孔进行排气和泌水。所以，压浆顺序要先从下层孔道开始。对于单孔压浆，整个过程不得中断，还要有专人按照压浆方向依次封堵排气孔，直至从另一端流出浓浆之后进行封堵，持压0. 5 － 0. 7Mpa，然后按照顺序打开通气孔检查是否有空气和清水流出，在全部排除清水和空气之后封堵通气孔。继续加压到0. 8Mpa，持续压2分钟，等到油压表数值稳定之后，关闭截止阀，再拆除压浆管。如果孔道长度较长，需在30分钟之内在另一端进行二次压浆，保证足够的压浆压力。压浆工作完成之后，切除多余的钢绞线。这样，此节段张拉压浆工作才算全部完成。

五、结束语

施工控制是一项复杂的工作,他受到多方面的影响影响,因此根据不同的桥梁采用合理的施工控制计算理论和方法显得尤为重要。在施工作业过程中注重各个环节的操作，严格控制原材料的质量，提高施工作业人员的业务水平、技术素质和责任心，精心组织好施工过程中每一个环节，保证现浇预应力连续箱梁的施工质量。

参考文献：

【1】贺栓海谢仁物《公路桥梁荷载横向分布计算方法》人民交通出版社 1996

【2】胡肇滋《桥跨结构简化分析荷载横向分布》北京，中国建筑， 2010