施工单位监理单位监控单位按标高通知单立模调整挂篮底板高程误差为0~<+5mm核对、签收标高通知单《立模标高通知单》调整绑扎钢筋骨架埋设预应力管道NO复核底板标高YES验收钢筋及模板尺寸底板标高签核核查底板标高浇筑前截面挠度混凝土应变测量对称浇筑混凝土浇筑混凝土监理浇筑后截面挠度混凝土应变测量挠度测量挠度测量张拉前截面挠度混凝土应变测量张拉预应力“双控”张拉后截面挠度混凝土应变测量压浆监理工作挂篮就位后挠度混凝土应变测量张拉预应力钢筋挠度测量压浆及移动挂篮下一节段施工图2.2 节段悬浇工作流程图(供参考,正常流程)
悬浇监控工作流程图
第三章 结构控制的计算方法
3.1 施工控制的计算
根据施工图设计文件拟定的结构尺寸、配筋情况及施工顺序,采用桥梁博士及Midas/Civil等大型空间有限元程序对施工过程进行仿真分析计算,计算内容考虑结构恒载、预应力张拉、分阶段施工流程、温度变化、混凝土收缩徐变、施工荷载、体系转换、二期恒载和活载效应,并按照施工组织设计中的桥梁施工顺序,计算结构变形、结构内力和应力分布状况,对设计进行全面的复核计算。
由于理论设计参数与实际参数存在差异,施工荷载、实际混凝土弹性模量、容重及施加的预应力等不可能与理论计算完全一致,因此,在施工过程中,应按照施工和设计所确定的施工工艺,以及实际收集的材料指标及参数,对计算模型进行不断的修正,使计算值与实测值之间的差异最小,以便对结构的当前施工状态实施有效的控制,并科学地预测下一施工阶段的结构状态。
在开始施工之前,为对该桥在每一施工阶段的应力状态和线型有预先的了解,需要对其进行结构计算。该桥的施工控制计算除了必须满足与实际施工方法相符合的基本要求外,还要考虑诸多相关的其它因素。
1.施工方案
连续梁桥的恒载内力、挠度与施工方法和施工程序密切相关,施工控制计算前首先对施工方法和施工程序进行研究,并对主梁架设期间的施工荷载给出一个较为精确的数值。在开始施工前,施工单位应给出挂篮的荷载值及刚度值(或变形),监控单位将根据此数据进行计算分析。
2.计算图式
本桥主梁部分要经过墩梁固结→悬臂施工→边跨合拢→中跨合拢→解除墩梁固结的过程。在施工过程中结构体系不断发生变化,故在各个施工阶段应根据符合实际情况的结构体系和荷载状况选择正确的计算图式进行分析计算。
3.结构分析程序
对于连续梁桥的施工控制计算,采用空间结构分析方法以满足施工控制的需要,结构分析采用梁单元通过桥梁有限元计算软件MIDAS Civil 2011程序进行控制计算。
4.预应力影响
预应力直接影响结构的受力与变形,施工控制应在设计要求的基础上,充分考虑预应力的实际施加程度,为反映工程实际情况,通过前几个悬浇节段回归统计来确定摩阻损失的计算参数。
5.混凝土收缩、徐变的影响
混凝土的收缩、徐变对结构的测试应力和施工阶段中的梁体挠度有较大影响,必须加以考虑,计算按照规范规定的收缩、徐变系数进行分析。
6.温度
温度对结构的影响是复杂的,在本桥的施工监控中,对季节性温差在计算中 予以考虑,对日照温差则在观测和施工中采取一些措施予以消除,以减小其影响。
7.施工进度
本桥的施工控制计算需按照实际的施工进度以及确切的合拢时间分别考虑 各部分的混凝土徐变变形,按照施工单位给出的施工进度计划进行分阶段计算。
3.2 施工控制的计算方法
悬臂浇筑施工桥梁的最终形成需经历一个复杂施工过程以及结构体系转换过程,对施工过程中每个阶段的变形计算和受力分析,是桥梁结构施工控制中最基本的内容。采用合理的理论分析和计算方法来确定桥梁结构施工过程中每个阶段的结构行为。
计算方法:有限元法
计算软件:MIDAS Civil 2011程序、桥梁博士、自编程序误差分析; 模型划分:依据施工阶段的实际状态;
计算荷载:依据施工技术方案提供的施工加载程序设计;
3.3 施工控制计算内容
在施工控制开始前,根据设计图及施工单位提供的施工技术方案,对结构进行全过程施工模拟计算。根据计算结果对桥梁结构在施工过程中的应力按规范要求验算,并与设计单位核对计算结果。
主要结果为:
1、各梁段挂篮前移定位前后的各关键截面应力及挠度的验算; 2、各梁段浇筑混凝土前后的控制截面应力及挠度的验算; 3、各梁段挂篮前移定位的控制截面应力及挠度的验算;
4、合拢段临时连接前后的控制截面的应力及挠度的验算;
5、合拢段浇筑混凝土前后(假定为荷载)的控制截面的混凝土应力和结构挠度;
6、合拢段浇筑混凝土前后(已成为结构)的控制截面的混凝土应力和结构挠度;
7、桥面铺装完成后的控制截面的混凝土应力和结构挠度; 8、运营三年后的控制截面的混凝土应力和结构挠度。
3.4 主要计算参数和假定
1.主要材料特性
主梁采用C50混凝土,混凝土比重采用2.6t/m3,C50混凝土抗压弹性模量为3.45×104MPa,混凝土的收缩、徐变对结构的测试应力和施工阶段中的梁体挠度有较大影响,必须加以考虑,计算按照规范规定的收缩、徐变系数进行分析,以便更加符合结构的实际变化。
混凝土抗压强度、弹性模量及容重由施工单位提供,每节混凝土浇筑时,现场取样1-3组,试验时取几组试件做混凝土3、7、14、28、60、90天的静弹性模量测试,试件从施工现场取样后进行试验室试验。试验前的试件应保持与原结构养护地点相似的干湿状态。用其平均值作为混凝土施工控制计算中的实测值。混凝土的容重、强度参数直接使用施工单位进行的此类常规测试的资料。
预应力采用钢绞线束施加,钢绞线弹性模量取1.95×105MPa,钢绞线符合《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224-2003)的规定,抗拉标准强度为1860MPa,控制应力采用钢绞线抗拉标准强度的75%,为1395MPa,预应力钢绞线的参数值根据施工单位的试验或生产厂家提供的参数确定。
2.计算图式
连续梁桥要经过墩梁固结→悬臂施工→合拢边跨→合拢中跨→解除墩梁固结的过程。在施工过程中结构体系不断发生变化,故在各个施工阶段应根据符合实际情况的结构体系和荷载状况选择正确的计算图式进行分析计算。
3.挂篮及施工临时荷载的取值
根据施工单位提供数据。合拢时平衡压重采用合拢段箱梁一半的重量压重,边浇注混凝土边卸压重。
4.施工进度
本桥的施工控制计算需按照施工单位提供的施工计划以及确切的合拢时间进行分阶段计算。
5.箱梁方量测量
根据误差分析理论,桥梁上部混凝土重量对悬臂施工的大跨径连续梁桥影响很大,必须尽可能减小混凝土超方的影响。具体做法是:每浇筑一节段梁,统计好所浇筑的方量与设计方量进行对比,计算出浇筑误差,由施工单位提供。
6.挂篮变形误差
浇筑混凝土过程中,挂篮会发生变形,这包括纵向变形和横向变形,也包括弹性变形和非弹性变形。
挂篮非弹性变形对施工控制质量有较大影响,再有就是挂篮的刚度不足导致挂篮横向的竖向变形不一致,一侧变形量大,另一侧变形小。由于挂篮变形的不确定性本次计算中没有考虑,在监控过程中逐步拟合出挂篮变形曲线,尽量减小与实际变形的误差。
7.温度影响
温度影响是施工控制中较难掌握的因素,这主要是因为温度始终变化无常,而且在同一时刻,结构各部分也存在温差。所以,在结构计算中一般不把温度影响作为单独工况,而是将温度影响单独列出,作为修正。温度测量也比较困难,一般情况下,只能测气温,而气温和结构温度是有很大差别的。
温度影响产生桥梁挠度变化有两种情况:均匀温差、箱梁内外侧的相对温差。温度变化虽然随时存在,但其对施工控制的危害主要表现在挂篮定位时,选择夜间或者早晨进行挂篮定位比较合适。温度影响变化无常,每座桥都有各自特点,所以施工控制前必须加强观测,及时掌握规律,尽可能排除温度影响。