线型技术.docx

线型技术.docx

《线型技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《线型技术.docx（7页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

线型技术

石中高速公路南段吴忠黄河大桥悬灌梁

线型控制技术可行性研究报告

中铁十三局一处石中高速公路项目部

二OOO年一月二十日

石中高速公路南段吴忠黄河大桥悬灌梁

线型控制技术可行性研究报告

一、概况简介

吴忠黄河大桥是丹东—北京—拉萨国道主干线（宁夏境内）石嘴山—中宁高速公路南段跨越黄河的大桥，全桥长1255.4m，主桥上部结构为54m+4×90m+54m预应力混凝土连续箱梁，单箱双室变高度箱形截面，箱顶宽17m，底宽11m，支座处梁高5.3m，跨中梁高2.5m，梁底按二次抛物线形变化，除0#段和合拢节段外，每个T构划分12个节段，最长4.0m，最重189.9t，采用自制的三角斜拉式挂篮进行悬臂灌注法施工。

二、国内外现状

大跨连续梁线型控制技术，国内在系统研究中，通过国内同类桥梁的施工实践，线型控制效果较理想。

上海吴淞大桥配合施工，应用计算机对非同步双T构平衡悬灌施工进行施工监控，将箱梁施工置于监测、信息反馈、计算机控制与调整的状态中使最后合拢误差控制在6mm以内。

云南六库怒江大桥，通过对挂篮进行加载试验，设置预拱度及结合施工各时态的观测，确定下一节段立模标高，合理选择合拢工艺等，使梁体线形达到预期的效果。

三、立项开发的可行性论述

吴忠黄河大桥是石中高速公路的重点、难点工程，工期紧、质量要求高，而大跨径预应力混凝土连续梁采用挂篮施工，较困难的问题就是挠度的计算和控制，为确保两个T构悬臂端部的合拢精度，及在结构运营相当长时间内达到设计要求的标高，施工时保证上部结构预拱度的精确度是非常重要的。

箱梁从0#节段开始T构悬臂，到边跨合拢，最后中跨合拢，中间需若干个工序和三次体系转换过程，为使桥梁的实际受力状态与计算分析一致，使主桥成形后最终线型符设计纵向线型要求，保持桥梁外形美观，是施工控制的最终目标，为此，本桥对此进行专项技术研究，通过与设计单位积极配合，运用结构内力分析、计算机数据处理技术辅助施工控制，通过对完成混凝土浇筑建立预应力后的结构状况，进行内力位移的模拟分析和相对参数的调整，以便能得到符合实际的结构分析参数，并在此基础上重新模拟结构受力分析，为后面的施工节段提供更为精确的控制参数。

四、开发技术的基本原理

线型控制技术是通过有效控制施工过程中各节段的挠度，使合拢精度达到设计要求，从而使桥梁上部结构达到一个完美的线形。

通过结构的计算和分析，合理地确定主梁的预拱度及立模高程，使成型混凝土外观线型平顺美观。

主梁预拱度及立模高程受以下因素的影响：

1、结构自重；

2、施工荷载（挂篮、吊架重量）；

3、预应力张拉；

4、混凝土的收缩、徐变；

5、施工时的温度、温差、日照；

6、挂篮、吊架等施工设备的非弹性变形。

根据悬灌施工的结构形式、预应力张拉、施工时的气候等因素，计算出主梁各施工阶段的节点位移，与施工观测相比较，进行适当调整，从而合理的选择各梁段的立模高程。

五、关键技术

大跨连续梁施工线型控制关键技术是悬灌梁施工的挠度控制，也就是施工各节段的标高控制。

在箱梁悬臂施工中，箱梁块件自重、张拉预应力、挂篮自重、挂篮桁架挠度和吊杆弹性变形均会引起箱梁施工变位，设计单位提供各荷载阶段的挠度，仅是理论计算值，但受各方面因素的影响，实际挠度与计算挠度有一定的偏差。

因此，要合理控制施工标高，采取以下控制措施：

1、由设计单位提供箱梁施工各阶段的计算挠度，提供箱梁的立模标高，作为施工控制的基本资料；

2、制定切实可行的方案，进行挠度观测，将每一梁段施工过程中混凝土块件浇筑、预应力张拉以及挂篮前移产生的实测挠度汇总；

3、与设计单位配合，及时了解和掌握箱梁施工标高的变化情况，对箱梁施工各阶段的实测挠度与计算挠度相比较，确定下一梁段的施工标高，提供测量放样。

六、主要技术内容简介

1、确定0#段的抬高值

0#段是联接上、下部结构的关键块件，施工时为避免永久支座受力，0#块抬高只有通过临时支座来实现，同时必须锁定临时支座以保证施工安全，通过熔化临时支座中的硫磺砂浆夹层来实现体系转换，根据以往类似桥梁的施工经验确定0#段的抬高值（主桥17#墩与0#段刚性联接，不存在抬高问题）。

2、用静力加载法消除0#段托架、挂篮桁架和吊架的非弹性变形，确定其弹性变形值。

对于0#块的托架可采用在承台预埋构件，用千斤顶进行对称反压加载，后用高精度水准仪测托架顶的竖向变形。

当主梁墩顶11m梁段施工结束后，在梁顶安装三角挂篮，挂篮组拼完成后，按各级悬灌节段作用下挂篮三角桁架、吊杆的受力情况，进行分级等效加载试验，试验采用现场自制水箱加载，加载时用高精度水准仪测量挂篮上横梁、底模、托架、吊带的竖向位移，消除非弹性变形，对各分级实测数据进行线性回归分析，推算各梁段对挂篮的弹性变形值。

分级加载的数值根据各节段的结构自重与施工荷载之和而定。

3、悬灌施工挠度观测

（1）挠度观测点的埋设

为监测悬臂中各块箱梁在施工过程中的挠度变形并指导施工，在每一梁段箱梁腹板顶面上下游方向埋置φ8mm钢筋，长10cm～12cm，顶部磨圆，在浇筑混凝土时预埋，端头露出混凝土面约５mm，作为挠度的观测点。

观测点的埋置本着能保证观测点本身的稳定性和最大限度反映挠度变形，又不妨碍挂篮前移的原则。

埋置两观测点可观察箱梁的扭转情况，也可互相验证，以确保各段箱梁挠度观测结果的正确无误。

（２）挠度观测

用精密水准仪和因瓦水准尺，采用水准测量的方法，周期性的对每一段箱梁观测点进行监测，对挂篮前移、浇筑混凝土、张拉预应力前后的各观测点挠度变形进行监测。

４、模板调整

底模采用整体钢模板，面板用6mm厚钢板，肋板用[10槽钢，每一梁段挂篮前移就位后，利用经纬仪测定模板纵轴线有无偏差，利用精密水准仪测设底模前端高程。

高程的设置除根据计算及实测分析调整值外，还应考虑前一节段的施工误差。

若在浇筑混凝土过程中产生的竖向变形出入较大，可通过挂篮的前吊杆调节，但每次调节量不得超过5mm，且应在混凝土可塑状态下进行。

5、　合拢段施工工艺及方法

1边跨现浇节段施工

边跨现浇节段在悬灌节段施工后期进行，采用在边墩侧用万能杆件搭设膺架进行施工，膺架应保证伸入合拢段不小于0.5m，膺架拼装时，连接螺栓不宜一次拧得过紧，待整个膺架搭完后，再自上而下依次紧固。

膺架使用前用自制水箱加载预压，以消除其非弹性变形，并为现浇梁段底模板预留下沉量获得数据。

2边跨合拢段

利用三角挂篮前移，将底模前横梁置于膺架上，底模后横梁仍锚于悬灌节段上，合理选择合拢期，一同在悬臂端标高最高时，用支撑撑住悬臂端使之不能上翘也不能下挠，这样既避免悬臂端竖向位移，又无需庞大的压重。

此外，在合拢段支架下端设滚轴，消除纵向变位产生的内力，浇筑混凝土和预应力筋张拉，也选择适当的时机进行。

3中跨合拢

边跨合拢后，将过渡墩（14#、20#）活动支座临时锚定，依次拆除15#、19#、16#、18#墩顶临时支座，全桥形成简支外伸梁，两悬灌端采用6×２[24槽钢劲性骨架刚性连接，为保证浇筑前后两悬臂端标高不变，在两悬臂端加水箱压重，并在浇筑砼过程中逐渐卸载。

混凝土浇筑选择在凌晨温度较低时（10℃~15℃）进行，并在上午９点开始升温时结束。

在边跨和中跨合拢时，要对箱梁合拢段进行高差控制，通过合理的计算和调整，使箱梁合拢段混凝土施工后，箱梁标高接近设计标高，合拢精度在设计要求的范围之内。

七、研究内容

大跨连续梁线形控制研究有如下两个方面内容：

1、悬臂箱梁的挠度及预拱度的设置

（1）挂篮承载后的弹性变形；

（2）预应力张拉引起的节段竖向位移；

（3）各墩、各段悬臂灌注施工T构静定体系的挠度；

（4）体系转换后各阶段连续梁体系的挠度和主桥连续梁体系形成由于静活载及混凝土后期收缩徐变引起的挠度。

这些计算由设计单位提供，但计算值和施工实际观测有一定偏差，根据各阶段挠度计算分析结果与施工观测相比较，进行适当调整，确定预拱度。

２、体系转换—边跨、中跨合拢的施工控制及合拢期施工工艺的选择。

悬臂端在温度变化、日照、风力等影响下会发生纵向伸缩、竖向挠曲及水平向偏移变形。

合拢段预应力钢束张拉之前，尤其是混凝土浇筑初期，这些变形可能导致混凝土开裂。

体系转换的施工工艺应保证合拢期间适应这些变形。

八、采用的研究方法

1、观测法

通过高精度水准仪观测挂篮的走行前后、混凝土的浇筑前后、预应力张拉前后6个时态的挠度变化，并观测各个不同温度时期每段梁的挠度变化。

每节段施工后，整理出挠度曲线进行分析，及时准确地控制和调整施工中的偏差。

２、计算分析法

通过计算机数据处理技术，对各阶段的结构状况进行内力、位移的模拟分析，为下一阶段施工提供依据。

此项工作需由设计单位协助完成。

八、开发项目的准备情况

预应力混凝土连续梁的悬灌施工控制是项较复杂的施工技术，技术含量高、施工难度大，为此，项目部成立了技术开发小组，并积极进行施工准备和技术准备。

现在，挂篮施工设计工作已完成，挂篮正在制作之中，施工所需材料、机具均已到位，各项工作正在有序的进行之中。

参加此项技术研究的人员：

沙权贤、李春跃、于太平、孙会敏、何奔、张莉。

九、效益分析

1、采取有效的方法对连续梁线型控制，能提高各节段施工效率，大大地加快施工进度，提高工程质量，缩短施工工期。

2、吴忠黄河大桥位于吴忠市郊3公里，建成后将是该市一大景观，因此，保持桥梁完美的外形，将对我处在西北的声誉产生很大的影响。

十、研究成果的适用范围

预应力混凝土连续梁线形控制技术的研究成果，适用于同类桥梁，部分成果适用于预应力混凝土连续刚构桥。

十一、结论

大跨预应力混凝土变截面连续箱梁在悬灌施工中的挠度控制非常重要，直接关系到合拢精度和合拢成功与否，因此，在施工中，应系统地研究挂篮的弹性变形和非弹性变形、预应力张拉、混凝土的收缩、徐变、施工时的温度、温差、日照等对悬灌梁施工挠度的影响，收集和整理挠度观测数据、研究规律，及时调整梁段施工标高，从而得到合乎设计要求的箱梁标高，提高合拢精度，为同类桥梁施工提供宝贵的经验。