连续钢构的控制技术

连续刚构桥施工技术控制

一、工程概况
平安至阿岱高速公路园艺厂立交桥位于平西高速公路西宁机场立交桥和平安立交桥中间，与这两个立交距离均约为2.5km，设置此立交桥的目的主要是为了保证西宁至阿岱间车辆的快速转换，因而园艺厂立交采用的是不完全的互通式立交，在西宁至阿岱和阿岱至西宁两个方向上设置定向匝道，而平安至西宁阿岱的车辆转换则通过窑房互通立交（K3+339.00）来实现。园艺厂立交工程方案采用定向匝道连续方案。由于西平高速公路已建成且路基高度较小，交叉方式采用匝道上跨方案。
园艺厂立交的桥跨形式为预应力混凝土曲线连续刚构，跨径组成35+60+35。下部结构桥墩采用钢筋砼双壁薄墩，基础为钻孔灌注桩，桩径为1.6米，主墩设两排六根桩。桥台为肋板式桥台，基础为钻孔灌注桩，桩径为1.4米。上部箱梁采用单箱单室断面，箱梁顶宽12.5米，底宽8.0米，根部梁高3米，跨中1.5米现浇段腹板厚30cm，悬浇段腹板为等厚30cm，顶板厚25cm，地板厚为27~50cm。箱梁设纵、横、竖三向预应力，跨线桥在桥台上设GPZ2500-DX盆式橡胶支座。施工采用悬臂灌注法。
本桥主要材料
1、
混凝土
现浇箱梁为50好混凝土，墩身、台身、盖梁、搭板、护栏均采用30好混凝土，耳背墙、承台、系梁及桩基采用25号混凝土，桥台防护采用7.5号浆砌片石。
2、
钢材
跨线桥纵、横向预应力筋270级高强度、低松弛预应力钢铰，公称直径φ15.24mm，标准强度Rby=1860Mpa，标准断面面积为140.00mm2，跨线桥竖向预应力采用φ32高强粗钢筋，标准强度Rby=750Mpa。应力钢筋直径φ12以下采用Ⅰ级钢筋，直径φ12以上采用Ⅱ级钢筋。钢板采用A3钢板（GB700-88）。
二、曲线连续刚构梁桥施工控制的特点和目的
  本桥施工采用悬臂灌注法，对于预应力混凝土曲线留恋许刚构桥来说，采用悬臂施工法施工虽有许多优点。然而，这类桥梁的建成要经过一个复杂的过程。当连续跨数增多，跨径增大时，新的问题也接踵而至。例如：如何保证合龙前两悬臂端竖向挠度的偏差和主梁轴线的横向偏移不超过容许范围；如何保证合龙后的桥梁轮廓线形良好，；如何避免施工中主梁截面出现过大的应力等；这些问题若处理不当，不仅会造成结构受力不利，也会使主梁粮底和两侧面曲线不顺畅，形成永久性缺陷而影响外形美观。由于预应力混凝土本身的特点和悬臂施工的需要，一方面，由于节段增加和结构体系的转换，使结构的内力和位移处于复杂的变化之中；另一方面，混凝土的一些基本计算参数，起计算理论与实际值也存在着必然的差异，使得施工过程和成桥是的内力、线形状态均可能与设计不符，留下安全和质量隐患。因此，为了解决好这些问题，施工控制成为曲线连续刚构采用悬臂施工中不可或缺少的环节。
预应力混凝土曲线连续刚钩桥施工一般采用全桥对称悬臂浇筑——边跨合龙——中跨合龙的顺序进行施工，它不但经历悬臂浇筑梁段形成主梁的过程，还要经历边、中跨合龙后结构体系的变化，采用悬臂浇筑施工的预应力混凝土曲线桥梁，较采用膺架法施工的曲线桥梁而言，具有如下特点：
①
结构的空间变位随施工过程不断发生变化，梁的根部扭矩和结构扭转变形随着悬臂的伸长越来越大，内力变的十分复杂。设计时即要考虑后期结构的受力情况，有要考虑前期结构的受力特点。
②
混凝土的收缩及徐变、温度变化等对结构的内力及变形都有不可忽略的影响。混凝土的收缩及徐变、温度变化等使得施工中对梁体各部位的应力和变位的精确把握难度增大。
③
平弯曲线连续刚钩桥梁悬灌施工中各梁段的线形控制过程中，预应力混凝土曲线梁与直线梁有显著的不同，对只有竖向位移和挠曲角位移的直线梁而言，只需设竖向予留位移（即长说的施工予拱度）就可以了。但对具有三个线位移和三个角位移的曲线梁，予留位移理论上将包括三个予留线位移和三个予留角位移。因此，曲线梁逐节悬灌施工的线形控制要比一般悬灌施工的直线梁更重要也更复杂。
对于分节段浇筑施工的预应力混凝土曲线连续刚钩桥来说，施工控制就是根据施工监测所得的结构参数的真实值进行施工节段监控计算，确定出每个悬臂梁段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的结果对误差进行分析、预测，并对下一立模标高进行必要的调整，以此来保证成桥后桥面线形，合龙段两悬臂端高程的相对偏差不应大于规定值，以及结构内力状态符合设计要求。确保保证施工过程中结构的可靠度和安全性，保证桥梁成桥线形及受力状态符合设计要求。
三、
线连续刚钩桥的施工控制内容与方法
1
施工控制内容
预应力混凝土曲线连续刚构桥的施工控制包括两个方面的内容；变形控制和内力控制。变形控制就是严格控制每一节段箱梁的竖向挠度和横向位移及扭转，若有偏差并且偏差较大时，就必须进行误差分析确定调整的方法，为下一梁段更为精确立模作好准备工作。对于采用的控制方法，针对实际情况必然有所差异。内力控制则是控制主梁在施工过程中的以及成桥后的应力，尤其是合龙时间应力控制，使起不致过大而偏于不安全。
   悬臂施工属于典型的自架设施工方法。由于曲线连续刚构桥在施工过程中的已成结构（悬臂节段）状态是无法事后调整的，所以，施工控制主要采用预测控制法。曲线连续刚构桥施工控制主要体现在施工阶段计算机模拟施工过程的结构分析、施工监测（包括结构变形与应力监测等）、施工误差分析以及后续施工状态的预测等方面。
曲线预应力混凝土连续刚构在悬臂施工每一节段过程中，都需要观测箱梁顶面、底面的竖向和横向挠度，为理论分析提供实测的比较数据。同时，在节段立模、混凝土浇筑、预应力张拉前后，也需要观测主梁挠度的变化和相应的应力变化，以便与理论预测值进行比较，并为后续施工状态的修正提供依据。在进行这些变位和内力观测的同时，还需要对梁体的温度进香观测，在测试结果分析时要考虑温度变化的影响。混凝土的弹性模量、徐变收缩系数及容重的测试通过取样在室内完成与“规范”值进行比较；对有条件的要对预应力钢绞线和预应力管道的摩阻损失进行测试，根据实测的结构内力和位移来调整下一工况监控分析。
施工监测的具体内容有：
（1）
部分结构参数的测定
在进行结构设计时，结构设计参数主要是按“规范”去用，由于部分设计参数的取值一般都小于实测值，因此，在大多数情况下，采用“规范”设计参数计算的结构内力与位移均较实测值大，这对设计是偏于安全的，但对结构施工控制来说是不容忽视的偏差，因此它将直接影响到成桥后结构线形及内力是否符合设计的要求。因此，应对部分主要设计参数提前进行测定，以便在施工前对部分结构设计参数进行依次修正，从而进一步修正原设计结构线形。我们在本桥施工监控中是通过前两个梁段实测挠度、内力与理论计算值进行对比分析后适当调整主要参数（如混凝土的弹性模量、混凝土的重度），当两者吻合较好时，说明所采用内的册按说是符合实际情况的。这样为保证成桥后满足设计要求奠定基础。
影响结构线形及内力的基本技术参数有很多个，就对结构行为影响程度大小而言，可将基本参数分为两大类：主要技术参数与次要技术参数。主要技术参数对结构行为影响较大，次要技术参数对结构行为影响较小。在这些基本技术参数中，有些参数是可以测定的，而一些册是难以用实验来确定的。因而我们只考虑主要的、而且可测定的参数。具体测定工作要本桥的所在地的自然环境情况、所用材料、施工工艺及工序情况记忆测定。需测定的参数如下：
（1）
混凝土的参数模量
（2）
预应力钢绞线弹性模量
（3）
混凝土容重
（4）
混凝土收缩徐变系数
（5）
材料热胀系数
（2）.主梁结构变形监测
主梁结构变形监测主要包括：①在每一节段施工完成后（挂栏行走就位后）与下一工况底模标高定位前的桥面标高观测；②混凝土浇筑前后、预应力张拉前后、挂栏行走前后的挠度观测。为了尽量减少温度对观测的影响，观测时间安排在早晨9点之前。在施工工程中，对每一梁段都进行数次（至少一次）的观测，以便观察各点的挠度及箱梁梁轴曲线的变化过程，以保证箱梁悬臂端的合龙精度及桥面的线形。
（3）.主梁应力监测
对较大跨度预应力混凝土曲线连续刚构桥，内力测试主要测试大桥的桥墩和箱梁截面连接处的应力。一般来说，主梁上测点布置在悬臂根部处、L/4、L/2等关键截面上。测试仪器采用丹东三达测试仪器厂生产的刚

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