大跨度鐵路懸澆連續(xù)梁冬季施工分析

呂出杰

[摘 要]懸臂澆筑施工的環(huán)節(jié)復(fù)雜、工序太多，往往成為限制工期完成的關(guān)鍵點(diǎn)，因此冬期施工不可避免。本文針對(duì)大跨度鐵路懸澆連續(xù)梁冬季施工進(jìn)行分析探討。

[關(guān)鍵詞]懸澆；冬期；施工；技術(shù)

文章編號(hào)：2095-4085 （2015） 03-0077-02

1 大跨度連續(xù)梁施工監(jiān)控的意義

對(duì)于分號(hào)塊澆筑的懸臂大跨徑連續(xù)剛構(gòu)梁橋來說，施工控制目的是依據(jù)施工前一過程中測量所得真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并調(diào)整下一施工階段的初始數(shù)據(jù)，確定下一個(gè)懸澆澆筑節(jié)段立模標(biāo)高，并在這個(gè)過程當(dāng)中根據(jù)監(jiān)測成果不斷進(jìn)行比較分析、預(yù)測，調(diào)整下一節(jié)段立模標(biāo)高，從而使得橋梁實(shí)際狀態(tài)盡可能地接近理論狀態(tài)，最終達(dá)到橋梁成橋滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求[1]。

2 橋梁施工監(jiān)控的內(nèi)容和方法

2.1 橋梁施工控制的內(nèi)容

2.1.1 幾何（變形）控制

在橋梁施工的過程中有很多因素會(huì)影響橋梁的位移，有些因素對(duì)橋梁的影響程度是已知的，有些則是不能具體計(jì)算出精確值的，鑒于這些問題，對(duì)橋梁進(jìn)行監(jiān)控是必然的，只有這樣才能確保結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段，橋梁的各個(gè)主要參數(shù)的實(shí)測值和模型分析計(jì)算的預(yù)計(jì)值相符或在誤差范圍內(nèi)。

2.1.2 應(yīng)力控制

如果發(fā)現(xiàn)橋梁已完成部分的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)與施工模擬狀態(tài)或設(shè)計(jì)狀態(tài)的差距超過限值，就要停工，分析和查找問題原因，調(diào)整施工中有問題的操作，采取措施，確?？刂普`差在允許范圍內(nèi)。因此，橋梁施工過程中的應(yīng)力監(jiān)測控制比幾何尺寸控制顯得更為重要，必須對(duì)應(yīng)力進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控。

2.1.3 穩(wěn)定控制

目前國內(nèi)施工對(duì)施工過程中存在的一些潛在問題，我們還仍然沒有采取有效的監(jiān)測手段，由此施工監(jiān)控必須有一套行之有效而且全面監(jiān)控系統(tǒng)，這樣才能保證橋梁的安全施工、安全營運(yùn)。

2.1.4 安全控制

安全責(zé)任重于泰山，工程建設(shè)的安全問題越來越受到國家相關(guān)部門的重視，安全是整個(gè)施工工程的第一要?jiǎng)?wù)。[2]所以施工控制不僅是做到對(duì)幾何（變形）控制、應(yīng)力控制、穩(wěn)定性控制三方面的監(jiān)控，而且要根據(jù)具體橋梁的實(shí)際情況，確定其安全控制要點(diǎn)，只有這樣，才能確保橋梁整體以及局部的安全[3]。

3 溫度應(yīng)力的計(jì)算

3.1 溫度場理論

工程建設(shè)領(lǐng)域常用到溫度分布形式主要有兩種：一類為體系升溫降溫，它的溫度變化特點(diǎn)是將整個(gè)梁體結(jié)構(gòu)的溫度變化看成是一致的，即同時(shí)升溫，或者同時(shí)降溫，梁體各部分不存在溫差；另一類為截面溫度梯度，它主要側(cè)重于分析截面各點(diǎn)間溫度差異。

在現(xiàn)實(shí)工程這兩類應(yīng)力是較為常見，大型超靜定結(jié)構(gòu)的自應(yīng)力和次應(yīng)力各有其特點(diǎn)，橋梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)之一是它的狹長結(jié)構(gòu)形式，如果忽略某些全橋影響不大的局部區(qū)域的三維熱傳導(dǎo)問題，就可以近似的認(rèn)為橋梁在沿縱向的溫度是一樣的，溫度變化時(shí)也是同時(shí)變化的。從而橋梁的熱傳導(dǎo)本來是三維的問題便可以視為兩個(gè)方向的熱傳導(dǎo)問題，分別是沿橋梁橫截面的寬度方向既橫向和沿橫截面高度方向既豎向的二維熱傳導(dǎo)進(jìn)行分析計(jì)算，同時(shí)可以將溫度場簡化為沿橋梁橫向和豎向以溫度梯度形式分布的函數(shù)形式。具體到鐵路橋梁來說，梁體一般都會(huì)設(shè)置較長的翼緣板，這樣腹板部分因?yàn)橐砭壈宓恼谑a從而導(dǎo)致太陽輻射對(duì)腹板兩側(cè)溫度的變化影響不大，因此對(duì)箱型截面梁體只分析計(jì)算影響最大的豎向溫差。

3.2 溫度裂縫

3.2.1 年溫差影響

當(dāng)溫度作用下，縱向位移受到多余約束時(shí)，才會(huì)導(dǎo)致溫度應(yīng)力增大并產(chǎn)生裂縫，連續(xù)剛構(gòu)橋便是如此，定性計(jì)算日照溫差和年溫差的影響，分析橋梁運(yùn)行期間的安全。

3.2.2 水化熱影響

在施工中，大體積混凝土一次性澆筑的方量較大，但是混凝土所產(chǎn)生的水化熱往外部傳遞的卻較少，如果沒采取適宜的散熱措施，混凝土內(nèi)部溫度將遠(yuǎn)高于外部溫度從而導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生。對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)0號(hào)塊澆筑完成后，短時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)混凝土裂縫的現(xiàn)象。因此，為了減少此類裂縫，應(yīng)盡量選擇水化熱較低的水泥，在混凝土中加入粉煤灰和其他外加劑，盡量降低水泥用量，另外在結(jié)構(gòu)的底層和表面設(shè)置必要的抗裂鋼筋網(wǎng)也是較好的預(yù)防措施。

3.2.3在混凝土養(yǎng)護(hù)期間或者冬季施工時(shí)，養(yǎng)護(hù)比較實(shí)用的措施是在箱體內(nèi)部加熱，這樣箱體內(nèi)部溫度較高而外部溫度較低，箱體內(nèi)外產(chǎn)生溫度差，而規(guī)范規(guī)定預(yù)應(yīng)力的張拉必須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后才能進(jìn)行，因此在此一段時(shí)間內(nèi)，很容易發(fā)生產(chǎn)生的溫度拉應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度的情況，從而產(chǎn)生溫度裂縫。因此必須控制內(nèi)外溫差在一定范圍之內(nèi)。

4 冬季施工期間懸臂澆筑塊的溫度分析

冬季施工時(shí)，在預(yù)應(yīng)力張拉前的養(yǎng)護(hù)期間，由于箱體內(nèi)外溫度差的存在，很容易產(chǎn)生拉應(yīng)力，拉應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致塊體開裂。隨著設(shè)定的溫度差的增大，計(jì)算所得的最大拉應(yīng)力也相應(yīng)增大，經(jīng)反復(fù)試算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)內(nèi)外溫度差在24.5時(shí)，塊體的拉應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，因此應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)期間的內(nèi)外溫度差的設(shè)定，同時(shí)在施工過程中控制混凝土的澆筑質(zhì)量，澆筑完成后做好養(yǎng)護(hù)措施和監(jiān)測工作，以防止拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度值，從而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

溫度變化對(duì)梁體的應(yīng)力影響大，因此必須保證預(yù)應(yīng)力橋梁施工時(shí)預(yù)應(yīng)力的張拉質(zhì)量，這樣才能確保在成橋后，在溫度變化的作用下不出現(xiàn)拉應(yīng)力，才能防止橋梁出現(xiàn)裂縫。冬季養(yǎng)護(hù)施工時(shí)，在澆筑完成之后未張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線前，塊體很容易產(chǎn)生拉應(yīng)力，所以在養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)特別注意控制箱體內(nèi)外溫度差，控制箱體內(nèi)外溫差不超過一定的限值，并做好觀測和監(jiān)控的工作。預(yù)防在未張拉之前，由于拉應(yīng)力導(dǎo)致裂縫，由此，冬季養(yǎng)護(hù)施工混凝土必須考慮養(yǎng)護(hù)內(nèi)外溫差的控制。

5 冬季養(yǎng)護(hù)施工保障

大跨度懸臂澆筑連續(xù)梁的工藝復(fù)雜，施工周期長，往往成為整個(gè)工程的工期制約點(diǎn)在施工過程中，要求對(duì)每個(gè)施工階段的變形、應(yīng)力大小進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算。采用合理的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，確定橋梁在各個(gè)施工階段的變形和受力的理想狀態(tài)，在施工過程中進(jìn)行比較，以達(dá)到施工控制的目的。

在冬季施工期間，施工質(zhì)量保證措施在本工程中得到很好應(yīng)用，尤其養(yǎng)護(hù)溫度的設(shè)定適當(dāng)，施工質(zhì)量從在整個(gè)冬季施工期間均處于受控狀態(tài)，混凝土未出現(xiàn)凍壞及溫差裂縫等，抗折、抗壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也均達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語

懸臂施工的特點(diǎn)即它在原來的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上是不斷延伸最后完成合攏的過程，且箱體內(nèi)部空間相對(duì)封閉，而且許多連續(xù)梁均為節(jié)點(diǎn)控制性工程，直接制約著架梁及總工期，所以采取合理的冬季施工措施，來保障連續(xù)梁在冬季順利完成施工，并保證質(zhì)量、安全、進(jìn)度尤為重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝春輝，多跨長聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工技術(shù)與施工控制研究[D].中南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

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[3]常啟玉，面向連續(xù)剛構(gòu)橋的施工控制技術(shù)應(yīng)用[J].中國科技博覽，2010（18）