某大橋曲線連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)
摘要：本文作者根據(jù)自己多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合具體工程實(shí)踐對某連續(xù)剛構(gòu)橋梁工程施工過程中扭轉(zhuǎn)預(yù)拱度的設(shè)置及分析影響扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的因素等相關(guān)問題進(jìn)行分析探討，同時提出了自己的看法和意見，僅供參考。
關(guān)鍵詞：橋梁,預(yù)應(yīng)力,曲線梁,扭轉(zhuǎn)預(yù)拱度
隨著我國高速公路事業(yè)的迅速發(fā)展，全國各地修建了大量的橋梁，其中一些橋梁由于線形及地形的要求而采用了曲線橋梁的形式。曲線橋梁相對于直線橋梁而言，最大的不同在于曲線橋梁存在“彎-扭”耦合作用，即當(dāng)外荷載作用下，梁截面產(chǎn)生彎矩的同時伴隨著產(chǎn)生“耦合扭矩”作用，在產(chǎn)生扭矩的同時也伴隨著產(chǎn)生“耦合彎矩”作用。相應(yīng)地，橋梁的豎向擾度變形與扭轉(zhuǎn)角之間也將產(chǎn)生耦合效應(yīng)。因此曲線連續(xù)剛構(gòu)橋的施工控制不僅要控制豎向撓度，而且還要控制扭轉(zhuǎn)角度。本文就此做一簡要論述。
1 工程概況
某大橋是一座多跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)曲線梁橋，主跨布置為66米+3×120米+66米。分左右兩幅，全橋平面位于R=1125米的圓曲線上，立面位于R=3000米的凹型豎曲線上，縱坡2%。主梁采用單箱單室截面，變截面箱梁底板線形按2次拋物線變化，根部梁高6.8米，跨中梁高2.7米，單副箱梁頂板寬12米，為滿足超高要求在箱梁頂板設(shè)置3%的橫坡，因此本橋?qū)�形的控制比直線梁橋更為復(fù)雜，為了保證橋梁施工成橋后符合設(shè)計要求和安全施工，需要進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測橋梁的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形情況，以保證橋梁的最終順利合攏。另外扭轉(zhuǎn)預(yù)拱度的設(shè)置與控制也是施工控制過程中應(yīng)該考慮的重點(diǎn)問題之一。
2 撓度控制分析
連續(xù)剛構(gòu)橋梁懸臂施工的特點(diǎn)是：已完成梁段的誤差無法調(diào)整，而未完成梁段的立模標(biāo)高只與正裝模擬計算有關(guān)，與已完成梁段的誤差基本無關(guān)。這就決定了其控制方法應(yīng)以預(yù)測控制為主，輔以后期修正。
示例橋的成橋線形是在施工過程中通過現(xiàn)澆各個節(jié)段的立模標(biāo)高來控制的，在混凝土每一施工節(jié)段設(shè)立梁頂標(biāo)高控制點(diǎn)，懸臂施工法每一節(jié)段施工的撓度控制包括三個關(guān)鍵工況標(biāo)高控制：掛藍(lán)定位標(biāo)高控制，混凝土澆筑后標(biāo)高測控，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后標(biāo)高測控。
2.1 掛藍(lán)標(biāo)高定位
安裝空掛藍(lán)的定位標(biāo)高由設(shè)計標(biāo)高與理論預(yù)拱度及相應(yīng)的誤差調(diào)整值組成，這個標(biāo)高對全橋的成橋線形起重要作用，選擇的掛藍(lán)及掛藍(lán)安裝位置的準(zhǔn)確性都將對變形存在影響，并且在安裝的過程中錨雇點(diǎn)一定要緊固。
2.2 掛藍(lán)加載后標(biāo)高控制
在混凝土濕重上去以后，應(yīng)對該節(jié)段控制點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)高測控，收集數(shù)據(jù)，校核理論分析時的計算參數(shù)的準(zhǔn)確性并給予及時修正。
2.3 預(yù)應(yīng)力鋼束張拉
預(yù)應(yīng)力鋼束張拉以后將使梁段向上撓動并伴隨梁截面的扭轉(zhuǎn)，在分批張拉鋼束的時候每一小步都需要進(jìn)行監(jiān)測。張拉工作完成以后以實(shí)測的標(biāo)高值與設(shè)計值再次比較修正計算參數(shù)。
3 影響扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的主要因素分析
3.1 曲率
曲線連續(xù)剛構(gòu)橋的曲率對扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的效果用空間有限元軟件對左幅橋進(jìn)行了模擬分析，施工過程中梁截面向外扭轉(zhuǎn)。扭轉(zhuǎn)角最大的截面出現(xiàn)在1/4截面附近，最大懸臂階段最大扭轉(zhuǎn)角為0.00046rad(0.0264度)，支點(diǎn)處扭轉(zhuǎn)角最大為0.000423rad((0.024度)，全橋的各個截面在最大懸臂施工階段的扭轉(zhuǎn)角度如下圖所示：
該扭轉(zhuǎn)作用可以使梁截面左右端產(chǎn)生0.6厘米的高差。從分析過程可以看出扭轉(zhuǎn)效應(yīng)并不是很大，本橋的平曲半徑為1125米，相對來說是比較大的。隨著半徑的減少、曲率的增大，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)也會越來越大。在半經(jīng)較小的曲線連續(xù)剛構(gòu)梁橋上就要重視這個影響了。
3.2 高墩作用
左幅橋四個主墩2#墩與3#墩是高達(dá)71米的空心墩，1#墩與4#墩是厚度為1.5米的雙薄壁墩，高度達(dá)33米，這些柔性高墩將對梁截面的扭轉(zhuǎn)會產(chǎn)生較大的影響，通過不考慮高墩的作用，應(yīng)用有限元分析得到的結(jié)果：梁截面扭轉(zhuǎn)角最大處也出現(xiàn)在L/4截面左右，扭轉(zhuǎn)角度相比要小很多，只有 0.0085度，這個扭轉(zhuǎn)作用使梁截面產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)誤差最大只有0.2厘米左右。從這個分析可以看出，汽車荷載作用在橋面上會引起柔性高墩的扭轉(zhuǎn)，高墩扭轉(zhuǎn)反作用于梁截面，從而引起梁截面更大的扭轉(zhuǎn)。在曲線連續(xù)剛構(gòu)橋工程實(shí)踐中要重視墩的高度與柔性對梁截面扭轉(zhuǎn)作用。
3.3 預(yù)應(yīng)力
通過用有限元分析，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束階段將使梁截面產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)角，使梁截面向內(nèi)扭動，將使外弧上扭而內(nèi)弧下扭，而安裝掛藍(lán)與掛藍(lán)加載階段(施工荷載)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角非常的小，現(xiàn)選取L/4截面(28節(jié)點(diǎn))處在各施工階段的預(yù)應(yīng)力鋼束的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)及相應(yīng)的恒載扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、施工荷載扭轉(zhuǎn)效應(yīng)圖表如下，通過圖表比較得出：恒載扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、施工荷載扭轉(zhuǎn)效應(yīng)是很小的，與鋼束的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)相比，恒載的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、施工荷載扭轉(zhuǎn)效應(yīng)幾乎可以忽略不計。因此在施工控制的過程中主要監(jiān)測預(yù)應(yīng)力鋼束張拉工況下扭轉(zhuǎn)角。
另外，還有其他一些諸如混凝土的彈性模量以及季節(jié)溫差與梁體的局部溫差，收縮徐變等等一些因素也將對梁截面扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生作用，但這些因素與上述幾種主要因素相比甚小，而其理論分析與實(shí)踐控制又很困難。在這里就不做討論了。
4 結(jié)束語
1.本文使用灰色理論預(yù)測連續(xù)剛構(gòu)梁橋節(jié)段標(biāo)高誤差，通過工程實(shí)踐結(jié)果表明這種方法的可行性。
2.通過考慮與不考慮柔性高墩的作用對梁截面產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效果比較得出：柔性高墩會對產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)有較大影響，考慮高墩的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)比不考慮而將其直接作用固結(jié)懸臂根部后扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大幾倍，因此在曲線梁橋的施工控制中對墩的作用考慮是十分必要的。
3.曲線橋梁的曲率對梁截面的扭轉(zhuǎn)也是隨著曲率的變大而加劇的，因此在半徑較小的曲線梁橋上，該因素引起的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)不可忽略。
4.預(yù)應(yīng)力鋼束張拉比施工荷載及恒載引起的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)要顯著的多。在施工過程中鋼束張拉工況的扭轉(zhuǎn)角的監(jiān)測與調(diào)整是控制扭轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。
參考文獻(xiàn)：
[1]JTG D62-2004. 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范 [S]
[2]顧安邦，張永水. 橋梁施工監(jiān)測與控制[M].北京：人民交通出版社，2001
[3]周牧，宋一凡，趙小星. 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁懸臂澆筑的施工控制[J]. 長安大學(xué)學(xué)報，2005，(6)
