大跨度雙線鐵路連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂灌注施工線形控制技術(shù)

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1、大跨度雙線鐵路連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂灌注施工線形控制技術(shù)中鐵十三局集團公司第一工程公司杜玉波【摘要】渝懷鐵路黃草烏江大橋主跨168米，懸臂施工節(jié)段多，重量大，時間長，工況多變，影響因素多，實現(xiàn)設(shè)計的橋梁線形難度較大。通過對線形控制理論計算、計算機有限元模擬仿真分析、梁體線形控制的精密測量和有關(guān)的施工工藝及施工方法的研究，確立各階段立模標高，保證懸灌梁的線形達到設(shè)計及規(guī)范的要求。【關(guān)鍵詞】大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂灌注施工線形控制技術(shù)線形控制理論計算計算機有限元模擬仿真分析精密測量各階段立模標高1工程概況黃草烏江大橋是渝懷鐵路的重難點工程，位于重慶市武隆縣黃草鄉(xiāng)，為跨越烏江峽谷而設(shè)。橋梁主跨

2、為（96＋168＋96）m雙線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，剛構(gòu)梁部為變截面變高度單箱單室箱梁，中支點梁高11m，跨中梁高5.5m，梁底按二次拋物線變化。箱梁頂寬11m，箱寬7.8m，設(shè)置三向預(yù)應(yīng)力。主跨2、3號墩為圓形空心橋墩，頂部漸變?yōu)榫匦?，過渡段長度為12m，2號墩采用嵌固基礎(chǔ)，3號墩采用鉆孔樁基礎(chǔ)。大橋于2001年4月開工，2號與3號墩兩個T構(gòu)各用一對菱形掛籃對稱懸灌至21號和21’號梁段后，在1號墩和4號臺側(cè)安裝支架，進行預(yù)壓后在支架上澆灌邊跨23、24、25號梁段，2003年11月15日合攏邊跨22號梁段，2003年11月24日合攏中跨22’號梁段，至此主體工程全部竣工。

3、2線形控制的要求及流程圖在《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中，對線形控制設(shè)計基本規(guī)定為：當由恒載及靜活載引起的豎向撓度等于或小于15mm或跨度的1／1600時，可不設(shè)預(yù)拱度，宜用調(diào)整道渣厚度的辦法解決；大于上述數(shù)值時應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度，其曲線與恒載及1／2靜活載所產(chǎn)生的撓度曲線基本相同，但方向相反。預(yù)應(yīng)力混凝土梁，計算預(yù)拱度時應(yīng)考慮預(yù)加應(yīng)力的影響。線形控制的內(nèi)容包括兩部分：施工節(jié)段撓度的預(yù)測以及誤差的調(diào)整，流程如下：圖1線形控制流程圖3線形控制的基本原理3.1立模標高的確定為全面分析箱梁在整個施工過程中的撓度變形情況，并為下一節(jié)箱梁立模提供依據(jù)，每澆筑一段箱梁，應(yīng)分

4、為五個階段進行撓度觀測：⑴澆筑混凝土后；⑵張拉預(yù)應(yīng)力前；⑶張拉預(yù)應(yīng)力后；⑷移動掛籃后；⑸澆筑下一節(jié)混凝土前。立模標高公式如下：（公式1）式中：——立模標高；——設(shè)計標高；——各梁段自重在i節(jié)點產(chǎn)生的豎向變形總和；——張拉預(yù)應(yīng)力束在i節(jié)點產(chǎn)生的豎向位移變形總和；——掛籃自身在自重作用狀態(tài)下產(chǎn)生的變形，包括掛籃的非彈性變形；——后序段對當前澆筑i節(jié)點產(chǎn)生的下?lián)现担弧炷恋氖湛s徐變在i節(jié)點引起的豎向變形值；——第i節(jié)點的誤差調(diào)整值。3.2施工過程中精度控制要求結(jié)合施工測量中的實際條件，要求各箱梁頂、底面標高誤差小于10mm；各截面的垂直度誤差小于箱梁高度的1/1000；各斷面的

5、長度誤差小于10mm。箱梁懸臂施工過程中的撓度監(jiān)測控制，要求能反映1mm的變化值。3.3剛構(gòu)橋合攏精度要求《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中對合攏精度的控制提出了要求，對剛構(gòu)橋施工中線合龍精度的要求見表1。表1剛構(gòu)橋施工中線合龍精度要求項目允許偏差懸臂梁端高程與設(shè)計高程之差15mm合攏前兩懸臂端相對高差15mm梁段模板中線與設(shè)計中線之差5mm軸線偏差15mm頂面高程差10mm3.4誤差產(chǎn)生的原因橋梁施工控制是一個預(yù)告—施工—量測—識別—修正—預(yù)告的循環(huán)過程。施工過程中應(yīng)對主梁斷面應(yīng)力和標高進行雙控。為了避免在懸臂澆筑過程中及合攏后主梁出現(xiàn)拉應(yīng)力，要求控制系統(tǒng)除

6、了具備常規(guī)的結(jié)構(gòu)分析計算手段外，還應(yīng)具備測量主梁斷面應(yīng)力和主梁標高的數(shù)據(jù)，通過誤差分析，正確判斷誤差原因，并在下一節(jié)段施工中進行修正。3.4.1結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括：⑴結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸⑵結(jié)構(gòu)材料彈性模量⑶材料容重⑷施工荷載⑸預(yù)加應(yīng)力⑹掛籃變形誤差3.4.2材料收縮、徐變對于混凝土橋梁而言，材料收縮、徐變對結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形有一定的影響，這主要是由于大跨度混凝土橋梁施工中混凝土普遍存在加載齡期小、各節(jié)段齡期相差大等引起的。3.4.3結(jié)構(gòu)計算分析模型無論采用什么分析方法和手段，總要對實際橋梁結(jié)構(gòu)進行簡化和建立計算模型，這種簡化使計算模型與實際情況之間存在誤差，包括各種假定、邊界條

7、件的處理、模型化的本身精度等。3.4.4施工工藝除要求施工工藝必須符合控制要求以外，在施工控制中必須計入施工條件的非理想化而帶來的構(gòu)件制作、安裝方面的誤差，使施工狀態(tài)保持在控制之中。施工控制是個連續(xù)的過程，任何后期荷載的影響或施工方案的改變都會影響橋梁的線形和內(nèi)力。3.5誤差調(diào)整的原理及方法參考數(shù)值分析方法中二分法原理，對于標高誤差的調(diào)整方法如下：由于前述各種因素的影響，導致同一梁段的橋面板實際標高值與按立模標高設(shè)置的設(shè)計施工標高不一致，產(chǎn)生標高殘差值。如果差值小于10mm，可不進行調(diào)整；如果差值大于1