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    大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工控制

    2021-07-31 11:49:22王永章
    工程技術(shù)研究 2021年11期
    關(guān)鍵詞:梁橋懸臂跨度

    王永章

    中交隧道工程局有限公司南京分公司,江蘇 南京 210000

    新時(shí)代背景下,在進(jìn)行大跨度橋梁的施工建設(shè)中,懸臂施工是最為常見的施工方法,如何推動(dòng)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工建設(shè)實(shí)現(xiàn)有效控制,為橋梁施工的安全性及穩(wěn)定性保駕護(hù)航已成為大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁懸臂施工中不容忽視的探索課題。對(duì)此,文章針對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁懸臂施工的特點(diǎn)及控制措施展開分析與研究,具有積極意義。

    1 項(xiàng)目概述

    某橋?yàn)殍F路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁,主橋(64+120+64)m連續(xù)剛構(gòu)梁采用掛籃懸臂法分段澆筑施工;該連續(xù)梁梁體是單箱單室直腹板變截面箱梁,擋砟墻內(nèi)側(cè)凈寬為9.4m,橋面板寬度為120m,梁體全長(zhǎng)249.4m。箱梁的頂板寬度為12.0m,底板的寬度為7.0m,頂板厚除支點(diǎn)及梁端,其他段均為56cm。邊跨端塊處頂板的厚度從56cm調(diào)整至70cm,支座除外。腹板的厚度應(yīng)根據(jù)拋物線的變化控制在45~90cm。采用掛籃懸臂澆筑施工,共分為63個(gè)梁段,0號(hào)塊長(zhǎng)度為12.0m,合攏段最短為2.0m,梁高最大為9m,梁高最小為5.0m。此次鐵路建設(shè)路段涉及大型橋梁的建設(shè)施工。懸臂施工工藝在為橋梁施工帶來(lái)便捷性的同時(shí),存在以下問(wèn)題:(1)精準(zhǔn)性較弱,要等到每一個(gè)節(jié)段順利完工以后,才可以取得真正的數(shù)值;(2)主梁的剛度較大,導(dǎo)致節(jié)段出現(xiàn)形狀變化的可能性較??;(3)掛籃本身的剛度對(duì)于局部變形發(fā)揮著重要的作用,因此若發(fā)生偏差則后期更改幾乎沒有可能性;(4)在沒有施工節(jié)段進(jìn)行立模標(biāo)高,是由后續(xù)階段決定的,具有不確定性。

    2 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工的控制原理

    大跨度橋梁的施工控制目標(biāo)通常指保障施工的具體情況與理想設(shè)計(jì)情況互相符合,其中包含線形、受力的條件。橋梁涉及眾多的控制方法,如預(yù)測(cè)控制、事后控制、自適應(yīng)控制、最大寬容度等?,F(xiàn)代化背景下,橋梁施工控制通常利用結(jié)構(gòu)計(jì)算,包括正裝、倒裝、無(wú)應(yīng)力狀態(tài)等各種分析方法。

    2.1 有效明確理論立模標(biāo)高的確定

    如今連續(xù)橋梁吊籃現(xiàn)澆的施工建設(shè)中,增強(qiáng)對(duì)梁截面模板標(biāo)高的確定是主梁線形能否順暢、能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的直接影響因素,且屬于施工控制中至關(guān)重要的事項(xiàng),模板高度的計(jì)算公式如下:

    式中:H(i)為待澆主梁第i段底部模板前端的模板高度;H(o)為待澆主梁第i段底部模板前端的橋梁設(shè)計(jì)完成高度;f(i)為在此階段及之后,所有建筑部件的第i段前端的撓度累積值;f(g)為吊籃變形引起的底部模板前端的撓度值;f(t)為橋梁竣工t年后,由收縮徐變以及車輛運(yùn)行引起的撓度。

    通常,掛籃的變形值嚴(yán)格按照掛籃的荷載試驗(yàn)進(jìn)行確定,還要有效依照各種試驗(yàn)結(jié)果,成功繪制掛籃荷載的撓度曲線,可以通過(guò)插值進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

    2.2 施工控制過(guò)程中的灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型

    在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂的施工過(guò)程中,通過(guò)獲取的相關(guān)數(shù)據(jù),可對(duì)日后的施工趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè),并進(jìn)行有效的調(diào)整,最大限度地保障施工的安全開展。灰色理論的特征即利用創(chuàng)建的灰模型合理預(yù)測(cè)施工趨勢(shì),其中常見的模型為GM(1,1)。在建立灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型的過(guò)程中,將橋梁作為灰色系統(tǒng),預(yù)測(cè)模型的創(chuàng)建步驟一般如下:在建造第i+1號(hào)梁段施工之前,如果結(jié)果符合要求,則可以通過(guò)科學(xué)計(jì)算的方式獲取澆筑梁段的撓度變化值,在第i梁段實(shí)現(xiàn)順利施工建設(shè)之后,可以得到前幾個(gè)梁段撓度變化的測(cè)量值,為兩者的誤差序列的創(chuàng)建提供保障,將此視為原始序列,成功進(jìn)行GM(1,1)模型的創(chuàng)建。

    預(yù)測(cè)模型GM(1,1)模型的白化微分方程如下:

    式中:X(1)為原始序列;a、u均為待辨識(shí)參數(shù)。

    解方程的時(shí)間響應(yīng)函數(shù)如下:

    式中:Z(1)為原始數(shù)據(jù);(t)為唯一的變量;Z(1)(1)為原始數(shù)據(jù)數(shù)列;e-a(t-1)為發(fā)展系數(shù)。

    將式(2)離散后可得相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型:

    式中:Z(1)(k+1)為求生成數(shù)列值;e-ak為灰色作用量。

    下一梁段立模標(biāo)高預(yù)測(cè)值如下:

    式中:Z(0)(k+1)為立模標(biāo)高實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值的基本比值;H1(k+1)為立模標(biāo)高的理論計(jì)算值。

    3 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂的施工控制策略

    3.1 明確施工控制具體內(nèi)容

    在進(jìn)行連續(xù)梁懸臂的施工中,需明確施工控制具體內(nèi)容,一般包含如下內(nèi)容:在穩(wěn)定控制施工中,通過(guò)觀測(cè)結(jié)構(gòu)變形,控制結(jié)構(gòu)的整體和局部穩(wěn)定;在幾何控制施工過(guò)程中,通過(guò)觀測(cè)結(jié)構(gòu)變形誤差、橋位主題位置誤差進(jìn)行應(yīng)力控制;在橋梁施工過(guò)程中,有效控制荷載范圍,進(jìn)而控制橋梁的安全狀況,采取有效措施進(jìn)行安全控制,嚴(yán)禁施工過(guò)程產(chǎn)生安全問(wèn)題,保證橋梁的安全穩(wěn)定。

    3.2 嚴(yán)格控制大跨度連續(xù)梁橋施工的預(yù)應(yīng)力

    在進(jìn)行大跨度橋梁的施工建設(shè)中,預(yù)應(yīng)力參數(shù)的數(shù)值和整個(gè)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂的施工質(zhì)量密切相關(guān),因此在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋懸臂的施工控制過(guò)程中,事先要嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力的大小,應(yīng)充分結(jié)合施工圖紙中各項(xiàng)參數(shù),適當(dāng)提高預(yù)應(yīng)力數(shù)值。一般情況下,為了確保橋梁施工過(guò)程中預(yù)應(yīng)力良好,需增強(qiáng)施工圖紙的詳細(xì)規(guī)劃,加強(qiáng)控制施工設(shè)計(jì)圖紙中的各項(xiàng)參數(shù)。在施工建設(shè)過(guò)程中,施工人員應(yīng)充分結(jié)合各種標(biāo)準(zhǔn)展開施工,還要采用張拉鋼絞線實(shí)施施工建設(shè);為了加強(qiáng)大跨度橋梁施工中預(yù)應(yīng)力的控制,施工企業(yè)要確保在具體的施工中進(jìn)行張拉工作機(jī)械設(shè)備精準(zhǔn)性的控制,從而為鋼束模量準(zhǔn)確度提供保障。在開展施工活動(dòng)前,相關(guān)工作人員應(yīng)該對(duì)張拉鋼束進(jìn)行嚴(yán)格檢查,為鋼束彈性模量的良好應(yīng)用提供保障,為施工過(guò)程中擁有精準(zhǔn)的預(yù)應(yīng)力保駕護(hù)航。除此之外,施工企業(yè)還需對(duì)施工過(guò)程中的管道摩阻進(jìn)行嚴(yán)格控制,嚴(yán)禁預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生誤差。

    3.3 嚴(yán)格控制線形施工

    在進(jìn)行懸澆的施工過(guò)程中,橋梁線形的控制發(fā)揮著重要的作用。在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的施工中,橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)受到眾多因素的影響,很可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)偏離實(shí)際,若偏離非常嚴(yán)重將會(huì)給橋梁的正常合攏造成影響。因此,在橋梁結(jié)構(gòu)的施工中,要嚴(yán)格控制線形施工,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的每一塊段提前開展模型計(jì)算,充分考慮橋梁恒載、活載、可變荷載作用下的撓度,明確不同控制點(diǎn)的立模標(biāo)高,有效調(diào)整模板的高度,確保將誤差控制在合理的范圍內(nèi)。在科學(xué)設(shè)置預(yù)拱度之后,應(yīng)為連續(xù)梁受力狀態(tài)和設(shè)計(jì)要求互相一致提供保障,從而為無(wú)砟軌道線路的平順性提供保障。線形控制施工選用橋梁靜力線形綜合分析程序,充分結(jié)合實(shí)際的施工情況,如應(yīng)變、標(biāo)高等,合理調(diào)整各個(gè)環(huán)節(jié)模板的高程,有助于消除梁段施工撓度變化的影響。

    3.4 嚴(yán)格控制混凝土彈性模量

    在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工中,混凝土的彈性模量直接影響橋梁形體的美觀性。在實(shí)際的施工過(guò)程中,在各種因素的影響下,混凝土彈性模量與強(qiáng)度之間的差異性非常大?;炷恋膹?qiáng)度與彈性直接影響整體橋梁的施工質(zhì)量,要想最大限度地提高橋梁的施工質(zhì)量,需嚴(yán)格控制混凝土的強(qiáng)度與彈性模量。在進(jìn)行橋梁的施工過(guò)程中,應(yīng)多次試驗(yàn)測(cè)量混凝土彈性模量,嚴(yán)格遵照各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)整改善,進(jìn)而為混凝土的建設(shè)質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)提供保障。

    3.5 嚴(yán)格控制大跨度連續(xù)橋梁懸臂施工

    要想嚴(yán)格控制大跨度連續(xù)梁橋懸臂的施工,企業(yè)需嚴(yán)格結(jié)合懸臂的長(zhǎng)度、重量、撓度等各種數(shù)據(jù),利用一元線性回歸法實(shí)施線性分析,充分結(jié)合具體情況創(chuàng)建滿足標(biāo)準(zhǔn)的線形回歸數(shù)學(xué)模型,利用線性回歸模型深入探索分析線性回歸模型對(duì)于箱撓度的變化方向,針對(duì)大跨度連續(xù)梁橋懸臂的施工進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè),為大跨度橋梁懸臂施工的安全性提供保障。現(xiàn)代化條件下,數(shù)學(xué)模型分析法在我國(guó)大跨度橋梁懸臂施工控制過(guò)程中的運(yùn)用非常廣泛。

    4 結(jié)束語(yǔ)

    總而言之,隨著大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工建設(shè)的良好發(fā)展,為確保橋梁施工過(guò)程的安全穩(wěn)定是如今我國(guó)急需研究的課題。相關(guān)企業(yè)應(yīng)在進(jìn)行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工過(guò)程中,有效結(jié)合施工區(qū)域的具體情況與企業(yè)的施工水準(zhǔn),加強(qiáng)企業(yè)的施工方法和方案的合理選擇,在保障施工安全的條件下,推動(dòng)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工實(shí)現(xiàn)有效控制。文章充分結(jié)合某橋的實(shí)際情況,重點(diǎn)分析了大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工的控制原理,并提出了切實(shí)可行的施工控制策略,為推動(dòng)我國(guó)道路交通的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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