摘要：采用先按規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙取值計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)理想狀態(tài)，后根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)識(shí)別修正模型參數(shù)的方法，較好地預(yù)測(cè)施工階段的立模標(biāo)高。應(yīng)用于觀音沙大橋的監(jiān)控過(guò)程中，確保了合攏精度，使成橋后的結(jié)構(gòu)線(xiàn)型和內(nèi)力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：施工控制；連續(xù)剛構(gòu)
1工程背景
京珠北段觀音沙大橋是北京至珠海高速公路廣州北段上的一座特大型橋梁。觀音沙大橋的設(shè)計(jì)荷載為汽超一20，驗(yàn)算荷載為掛一120，按雙向6車(chē)道設(shè)計(jì)。主橋橋面寬35m，分兩幅，每幅橋箱梁采用單箱單室斷面，箱梁頂板寬17．00m，底板寬9．00m，箱梁頂面設(shè)4％單向全超高橫坡。墩頂0號(hào)梁段長(zhǎng)9．0m，三個(gè)“T構(gòu)” 的懸臂梁各分l5對(duì)梁段，其梁段數(shù)及梁段長(zhǎng)度從根部至跨中各為：3．0mx3．0m，5．0mx3．5m，7．0mx4．0m，累計(jì)懸臂總長(zhǎng)54．5m，懸臂澆筑梁段最大控制重量約為1620kN，跨中合攏段的邊跨合攏段均為2．00m長(zhǎng)，兩個(gè)邊跨現(xiàn)澆梁段各長(zhǎng)4．00m。墩頂處箱梁梁高為6．5m，各跨跨中以及現(xiàn)澆梁段梁高均為2．5m，箱梁高度按二次拋物線(xiàn)變化；觀音沙大橋主橋單幅共有梁段99個(gè)，其中采用落地支架現(xiàn)澆的梁段有5個(gè)，合攏梁段4個(gè)，掛籃式平衡懸臂現(xiàn)澆施工的梁段有90個(gè)。因此，主梁施工的主要工法為掛籃式平衡懸臂現(xiàn)澆。與其它工法相比，掛籃式平衡懸臂現(xiàn)澆工法須對(duì)施工過(guò)程中各梁段的標(biāo)高和內(nèi)力進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能使合攏精度、成橋后的主梁線(xiàn)型和內(nèi)力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。觀音沙大橋主橋立面見(jiàn)圖1。
2觀音沙大橋施工監(jiān)控的內(nèi)容
根據(jù)觀音沙大橋結(jié)構(gòu)和施工方法的特點(diǎn)，大橋施工監(jiān)控的工作內(nèi)容主要包括：
?、偈┕み^(guò)程的仿真計(jì)算；
?、谑┕み^(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量；
?、凼┕み^(guò)程的參數(shù)識(shí)別；
?、苁┕み^(guò)程的標(biāo)高預(yù)測(cè)與調(diào)整。
第① 項(xiàng)工作的目的是獲取施工過(guò)程大橋的理論數(shù)據(jù)，第②項(xiàng)工作的目的是獲取施工過(guò)程大橋的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在上述兩項(xiàng)工作的基礎(chǔ)上即可進(jìn)行第③ 項(xiàng)工作，對(duì)大橋的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別。上述三項(xiàng)工作均是為第④項(xiàng)工作服務(wù)的，通過(guò)第④項(xiàng)工作即可對(duì)大橋的施工實(shí)施控制。
3觀音沙大橋施工監(jiān)控的仿真計(jì)算
大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工多采用節(jié)段懸臂施工法，結(jié)構(gòu)隨著施工階段的進(jìn)展不斷轉(zhuǎn)換體系，超靜定次數(shù)由低到高，逐步組成最后的結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)的彈性?xún)?nèi)力和徐變收縮引起的次內(nèi)力都需要分階段計(jì)算。有限元逐步計(jì)算法可更好地模擬實(shí)際的施工過(guò)程，考慮各節(jié)段徐變收縮值的差異。
觀音沙大橋的施工模擬計(jì)算在建立計(jì)算模型時(shí)考慮了以下因素：
(1)采用空間桿系結(jié)構(gòu)模型，橋墩和主梁都模擬為梁?jiǎn)卧?。結(jié)構(gòu)的離散除在墩頂受力復(fù)雜處布置了測(cè)點(diǎn)的截面及薄壁墩外，其余都按主梁施工梁段劃分，共劃分為381個(gè)結(jié)點(diǎn)，380個(gè)單元。其中124個(gè)主梁?jiǎn)卧?50個(gè)剛臂單元，6個(gè)墩單元。施工過(guò)程中的支架用臨時(shí)支座，主梁與墩的連接采用主從節(jié)點(diǎn)處理。
(2)永久支承通過(guò)約束支承點(diǎn)的自由度模擬，臨時(shí)豎向支承用桁架單元模擬并承受豎向力作用。
(3)在不同的施工階段，掛籃的位置是不斷變化的，它們沿主梁移動(dòng)。掛籃自重按施工單位提供重量(包括模板等)，將掛籃模擬成臨時(shí)豎向集中力荷載。
(4)預(yù)應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的作用按等效荷載的方法由程序自動(dòng)處理。計(jì)算預(yù)應(yīng)力時(shí)，考慮了孔道摩擦、錨具變形等引起的預(yù)應(yīng)力損失。
(5)對(duì)于懸臂澆筑施工的連續(xù)梁橋，墩頂塊是連接上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，為了以較大的剛度來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全，墩頂塊的尺寸都設(shè)計(jì)得很大。在擬定計(jì)算圖式時(shí)，橫隔梁處的剛度按實(shí)際剛度輸入。
(6)混凝土徐變收縮的影響與加載程序及齡期等因素有關(guān)，徐變收縮的計(jì)算作如下處理：混凝土采用同一彈性模量；同一節(jié)段懸臂澆筑的混凝土具有相同的齡期。
根據(jù)連續(xù)剛構(gòu)橋的施工特點(diǎn)，對(duì)于已經(jīng)完成節(jié)段的誤差是無(wú)法調(diào)整的，而未完成節(jié)段的狀態(tài)就與精確的仿真計(jì)算有關(guān)，與已完成的節(jié)段的誤差無(wú)關(guān)[3]。這就決定連續(xù)剛構(gòu)橋的施工控制應(yīng)重在預(yù)測(cè)，即準(zhǔn)確給定梁端的立模標(biāo)高。首先，假定結(jié)構(gòu)處于理想狀態(tài)，各種結(jié)構(gòu)參數(shù)分別按規(guī)范或設(shè)計(jì)圖紙取值，給出理想狀態(tài)下的預(yù)拋高以指導(dǎo)上部結(jié)構(gòu)的施工。對(duì)已完成的節(jié)段進(jìn)行應(yīng)力和標(biāo)高的測(cè)量，當(dāng)?shù)玫降臏y(cè)量標(biāo)高和測(cè)量應(yīng)力與計(jì)算值不符合時(shí)，分析可能產(chǎn)生誤差的原因，對(duì)一些重要的參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，得到修正的結(jié)構(gòu)參數(shù)，重新計(jì)算各施工節(jié)段的理想狀態(tài)[31。
4觀音沙大橋施工控制的成果
按照上述介紹的方法對(duì)觀音沙大橋整個(gè)施工過(guò)程的橋面標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)控，理論計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果符合較好，取得了良好的效果，為觀音沙大橋高精度合攏和主梁線(xiàn)形平順提供了有力的技術(shù)保證。
(1)邊跨與中跨合攏精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。京珠北段觀音沙橋邊跨合攏精度和中跨合攏精度見(jiàn)表1所示，左幅邊跨合攏精度為8mm和－5mm，右幅邊跨合攏精度為12mm和5mm；左幅中跨合攏精度為7mm，右幅中跨合攏精度為7mm。中跨合攏段實(shí)測(cè)標(biāo)高與理論計(jì)算標(biāo)高的偏差左幅最大為1．8cm，右幅為1．6cm。合攏處標(biāo)高偏差控制在+20ram范圍內(nèi)，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
(2)線(xiàn)形平順滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。京珠北段觀音沙大橋施工控制有效地保證了該橋的順利施工，各節(jié)段標(biāo)高偏差完全控制在3cm內(nèi)。沒(méi)有出現(xiàn)明顯的折點(diǎn)現(xiàn)象，表2列出了4號(hào)墩右幅在中跨合攏后實(shí)測(cè)值與中跨合攏后的理論計(jì)算值的比較，主梁線(xiàn)形平順，合攏后線(xiàn)形優(yōu)美(如圖2所示)。
5結(jié)論
(1) 在觀音沙大橋施工監(jiān)控中，采用了結(jié)果參數(shù)先按規(guī)范取值，取實(shí)測(cè)完成節(jié)段的彈性模量和收縮系數(shù)以及對(duì)徐變系數(shù)和主梁節(jié)段重量誤差進(jìn)行參數(shù)識(shí)別來(lái)修正計(jì)算模型參數(shù)的方法，達(dá)到計(jì)算模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)的符合，從而更好地預(yù)測(cè)了施工的立模標(biāo)高。
(2)監(jiān)控單位針對(duì)整個(gè)施工過(guò)程及有關(guān)影響因素進(jìn)行了詳盡的模擬計(jì)算，同時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)大橋施工過(guò)程的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，在此基礎(chǔ)上及時(shí)識(shí)別有關(guān)參數(shù)并提出有效的調(diào)整措施，為大橋的高質(zhì)量、高速度施工提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保證。實(shí)踐表明，在觀音沙大橋施工監(jiān)控過(guò)程中所采用的技術(shù)流程與管理流程具有很強(qiáng)的實(shí)戰(zhàn)性，不僅為大橋的成功修建起了關(guān)鍵的作用，也為同類(lèi)型大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工監(jiān)控積累了經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
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