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中图分类号:U41文献标识码: A
引言
我国的公路桥梁检测技术在经济发展的带动下快速的发展,传统的检测方法已经不能对公路桥梁的情况作出准确的检测和判断,无损检测技术正是在这样的背景下发展起来的。计算机技术的进步改变了传统检测的公路桥梁检测的现状,使得公路桥梁的检测更精准安全,实现了检测技术由有损检测到无损检测的转变,为公路起来建设的发展创造了有利的条件,所以检测时要加强运用。
一、无损检测技术简介
无损检测技术就是指在对结构与主体不产生影响的前提下,通过某种物理方法对指标进行确定,从而判断结构是否发生性能改变,能够达到使用要求。无损检测技术基本与最前沿的科学技术相关,借助科技的发展,实现了在现实工程领域的应用。道桥工程中的无损检测技术主要是为了在不影响正常运营使用的前提下完成对质量的检测,应用了机械力学、材料力学与物理学等技术,同时是对电子技术与计算机技术的结合。
二、桥梁桩基的无损检测技术
(一)声波无损检测
声波无损检测主要是利用在混凝土结构声学检测技术的基础上发展而来的,其主要检测桩基的完整性。其主要对在撞击中传播的应力波进行分析,如果应力波的波形、波速、波峰值保持不变,如果应力波在桩基中均匀传播,则表明桩基的完整性比较好。如果应力波的波形、波速、波峰值发生变化,则表明沿桩基在长度方向上存在缺陷。同时,在桩基存在缺陷部位应力波将发生突变,从而使得应力波发生透射波、反射波或者散射波等现象。由于,无损检测对桩基不产生破坏,所以特别适用于桥梁工程的桩基完整性的检测工程中。
(二)高应变检测
这种检测手法应用的时间已经相当长,它主要是对桩的竖向抗压承载能力与设计要求是否相符进行判定。使用这种方法对桩身的预制桩接头以及水平整合型的具体缝隙等各种缺陷进行判定时,能查明其是否能够对竖向抗压的具体承载能力产生影响,并在此基础上对缺陷的程度进行合理判定。这种方法已经普遍应用于一些地区。就目前情况来看,国内外运用的高应变法的测试与结果分析的主要基础还是一维杆拨动的相关理论,没有将桩和土之间互相作用的相关机理考虑在内,因此,在对承载力进行测试时,运用这种方法有一定程度的局限性。
(三)低应变法
这种方法主要是对桩身的完整性进行检测。很多缺陷或者是质量事故都在流水处或者是底层的变化处发生,底层的变化会导致反射波的产生从而影响波形,所以要对地质资料进行查看,了解施工的具体记录,从而确定缺陷的具置。定量分析软件能帮助我们判定基桩缺陷的具体程度,虽然这一软件有一定的不足之处,但是它对应力波在桩身进行传播的具体过程进行了分析,只要保证桩周选择合理的土参数,就能起到一定的效果。在运用低应变法进行检测时,不断缺陷属于什么样的类型,其共同的表现就是桩的阻抗减小,不能区分缺陷性质。
1.低应变动测法的适用范围介绍
公路桥梁工程桩基低应变动测法的适用范围对测量影响是十分巨大的,其中公路桥梁工程桩基测土阻力是主要因素,测土阻力包括两个部分:动土阻力和静土阻力,后者是主要影响因素,其特点可以概括如下:(1)消减反射波峰值;(2)加快应变力衰减;(3)动土阻力波的产生限制了可测桩基的长度。
通过总结实际公路桥梁工程桩基施工过程中的经验教训,在公路桥梁工程桩基中采用低应变动测法对公公路桥梁工程桩基进行检测时,公路桥梁工程桩基的长度通常在5~50m的范围之间,公路桥梁工程桩基的半径一般需小于0.9m,尽管一些长度大于50m的公路桥梁工程桩基仍能够获得桩底的应力波信号,然而因公路桥梁工程桩基的承载力较大,公路桥梁工程桩基的一些局部缺陷、深度缺陷的反映不够准确,同时也会受到公路桥梁工程当地地质条件的影响。
2.低应变动测试过程分析
低应变动测试过程中,测量人员为了提高公路桥梁工程桩基测量结果的精确性和准确性,要特别注意以下几点:选取测量点和锤击点、安装传感器等。
(1)选取测试点。测试点的选取应该以公路桥梁工程桩基直径为选取依据,选取原则要保证公路桥梁工程桩基测试点满足实际测量的需求,通常情况下,公路桥梁工程桩基直径不小于0.15m,基桩测量点的选取应该大于5个,而且要保证和钢筋笼的间距在15cm以上,选取的方式要保证公路桥梁工程桩基测量点均匀,打磨处理应该仔细认真,保证后续公路桥梁工程桩基施工正常进行。
(2)选取锤击点。公路桥梁工程桩基检测过程中的锤击点适宜点为相距传感器20~30cm的位置,如果锤击点与传感器间距离太近,锤击的冲击力可能对传感器造成干扰,而若锤击点与传感器间距离太远,就可能有横波的影响产生波形震动现象,这将无法准确反映公路桥梁工程桩基的状况。所以锤击点和传感器位置选取的好坏直接决定着公路桥梁工程桩基检测效果,可以聘请公路桥梁工程桩基检测专业技术人才进行测量检测,保证公路桥梁工程桩基检测结果满足设计要求。
(3)传感器的安置。按照公路桥梁工程桩基测试点的选取情况来确定传感器的安装,粘贴方式是最为常用的安装公路桥梁工程桩基检测传感器的方法,因此这就要求在公路桥梁工程桩基的顶部干燥的时候,比较常用的粘贴剂包括:橡皮泥、黄油、石蜡、等,粘贴层的厚度应该适中,避免过厚造成公路桥梁工程桩基检测传感器应力波接收不准确的情况。
三、加强无损检测技术在桥梁中应用的措施
(一)加强无损检测技术的创新
技术创新是将无损检测技术充分运用到公路桥梁检测中的首要前提。因为公路桥梁建设技术的发展会带动公路桥梁结构、用材等的变化,使得检测的难度加大,现有的检测方法不一定都能完成相应的检测工作,所以需要新的测量方法才能有效的完成,所以将加强技术的创新尤为重要。例如引进国外先进的检测技术、建立实验室进行相关研究、对现有检测技术进行改进、结合公路桥梁检测的实际进行相关研究等都是加强技术创新的有效方式。
(二)提高相关检测人员的素质
在公路桥梁的检测中,经常要用到各种仪器设备和各种检测技术,而且使用这些仪器设备和技术的要求很高,因此需要相关工作人员具备较高的专业素质,才能顺利的完成检测的任务。提高相关工作人员的素质可以进行岗前培训、定期组织员工学习无损检测技术的各种知识、开展无损检测技术知识的讲座、录用专业的高水平的相关人才等。只有这样才能为公路桥梁检测的顺利进行提供更多的人员基础,最终取良好的测量效果。
结束语
随着我国交通业的不断发展,已建成的道路桥梁的检测成为维修、维护的重要依据,通过正确有效的检测技术应用,管理者能够更加明确地了解道路与桥梁目前的运营状况,从而形成科学决策,另外检测技术还对道路与桥梁的设计产生正反馈的影响,不断提高。无损检测技术是对道路桥梁进行无损伤性的检测,能够保证交通正常进行,经济活动不受干扰。我国目前要不断加强无损检测技术的研发与人员培养,不断进行技术推广试验,提高适用性,通过技术与管理双重作用,实现道路与桥梁的质量保证。
参考文献:
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近年来,随着我国经济的飞速发展,推动了交通运输业的发展速度,各类公路桥梁工程日益增多。在桥梁工程的建设过程中,桩基础是应用较多的一种形式,为了确保桩身的完整性及其质量,需要在成桩后,对其进行检测。声波透射法以其自身诸多的优点,被广泛应用于桥梁工程桩基检测当中。基于此点,本文首先对声波透射法检测技术进行概述,并在此基础上对桥梁桩基检测中声波透射法检测技术的具体应用进行研究。
关键词:桥梁;桩基检测;完整性;声波透射技术
中图分类号: K928 文献标识码: A 文章编号:
一、声波透射法检测技术概述
(一)检测原理
声波透射法检测的基本原理如下:在桩内预埋一定数量的与桩身纵轴平行的声测管,并将声波发射装置置于测管当中,再将由发射系统传送出来的电信号转换为脉冲信号向桩身内部进行辐射,借此来对桩身混凝土进行逐点、逐段的探测。在检测过程中,声波会在混凝土中进行传播,当其到达一个声测管之后,便会被置于其中的声波发射换能装置接收,装置接收到的声波信号会由于各个部分混凝土质量的不同,而使频响和波形发生相应的改变,通过这些特征变化,可对桩身混凝土是否存在缺陷以及缺陷的准确位置进行判断,从而得出桩身的整体质量状况。
(二)声波透射法的优越性
声波透射法在检测方面巨头以下优点:其一,检测较为全面、系统,检测范围能够有效覆盖整个桩身长度的各个断面;其二,检测结构直观、可靠、准确。全桩长的断面扫描检测,加之短距离时声波对小范围的缺陷也十分敏感,能够准确测出桩身上各处缺陷在深度方向的具置以及径向范围,有助于桩身缺陷分析与处理;其三,由于声波透射法能够对整个桩身进行检测,所以检测过程不会受到桩长和桩径的限制,并且整个检测过程也不会受到施工场地的制约。正是因为该检测技术具有的种种优点,使其在桥梁建设工程中获得了广泛应用,通过声波透射检测,能够对桥梁工程项目的施工质量进行有效控制。
二、桥梁桩基检测中声波透射法检测技术的具体应用研究
在桥梁工程建设中,对桩基进行完整性检测是非常重要的环节之一,其直接关系到桥梁的整体质量。下面本文重点对声波透射法在桥梁桩基检测中具体应用进行研究。
(一)检测前的准备工作
1.声测管的选用。现阶段,声波透射法检测中,常用的声测管主要有以下几种:钢管、塑料管和波纹钢管等。这几种声测管在使用方面格局优缺点,但不管选用何种管材,最为基本的要求是其都必须具备足够的刚度和强度,以确保在混凝土灌注过程中,管材本身不会发生变形和破损,并且还要具有足够大的透射率。在上述几种管材中,钢管具有安装方便、刚度大等优点,并且在埋入桩身之后能够基本保持良好的平行度和平直度,此类管材在大直径钻孔灌注桩的检测中应用较多,其唯一的缺点是价格比较昂贵;塑料管本身由于声抗率相对较低,从而使其具备较好的声透性,但因为塑料材料具有热膨胀性,当混凝土固结时,会由于温度下降使塑料管发生径向和纵向收缩,这样极有可能是塑料管与混凝土局部分离,从而形成空气或是水分的夹缝,由此便会造成反射强烈的界面增大,最终可能导致判断失误,此类管材仅适用于小桩径的检测;波纹钢管的优点是管壁较薄、抗渗性好、高耐压、高强度、省钢材等,唯一的缺点是管材本身柔性较大,在安装过程中需要保持其与轴线的平行。在实际工程中,可按照桥梁桩基的性质选取最为合适的管材作为声测管,在没有特殊要求的前提下,尽可能采用波纹钢管,这有助于提高检测结果的准确性。
(二)声测管的绑扎与埋设
1.通常情况下,可以采用焊接或是绑扎的方式将声测管固定在钢筋笼的内侧,并在成孔后、灌注前将其一并随钢筋笼下放至桩孔当中。在埋设时声测管应置于桩底位置处,若是被检测的桩基采用的不是常规配筋,则应当在无钢筋笼的位置处设置加强箍筋,以此来确保声测管的平行度;当声测管壁相对较薄时,若是采用焊接固定的方式,为避免焊接过程中造成声测管被焊透的情况发生,应每隔3m左右使用较粗的铅丝进行绑扎,并且只需要在管口的接头位置与主筋出进行焊接即可。
2.在没有特殊要求的前提下,声测管的内径应尽可能选取50-60mm的为宜,同时导管的底部应当采用钢板或是套管封堵,并再上端加盖,管口位置应当略高出桩顶10mm左右,并确保所有声测管的高度一致。此外,在同一标段内的声测管应当采用同一种管材,这样便于扣除零声时中的误差。
3.声测管的连接与埋设质量不仅是确保检测工作顺利进行的关键之所在,而且也是决定检测数据准确性与否的重要环节,在工程实践中必须对本环节予以足够的重视。桩身内部的混凝土波速应以该距离除以两根管间的声时得出,若是桩身某一段声测管向内部弯曲时,它的波速有可能偏大,这样容易造成等级偏差,必须采取相应的措施确保声测管的垂直度。
(三)桩基检测
1.检测仪器。通常情况下,声波透射法的检测仪器主要是由数据采集系统和换能装置组成。所谓的换能装置又被称为发射与接收探头,此类设备的生产厂家较多,在选择时应当选取质量较好的设备,这有助于提高检测的准确性。设备购入后应当对其进行率定,确保声时准确、波形清楚后方可使用。在实际监测过程中,除了需要考虑换能装置的精确度之外,还应当按照测距的大小以及混凝土质量的优劣状况,确定最为合适频率。在正式检测前,应对系统的零声时进行确定,常用的方法有以下两种:一种是按照规范的规定要求进行公式计算,另一种是在现场进行率定,由于公式计算需要具体的数值,在此不进行详细介绍,仅对现场率定进行介绍。首先取现场切割下来的声测管两根,并向管内注满清水,然后将两根声测管紧靠在一起放置到水池当中,测量3个以上的数据取平均值作为零声时。
2.现场检测。对桩基的现场测试工作主要分为两个部分,一部分是检测数据的采集,另一部分是换能装置的升降,这两个部分的工作需要互相配合完成。首先,采用直尺对两根声测管的外径距离进行两侧,精确到厘米级,然后将该数据报给采集作业人员,并输入到检测参数的测距一栏当中。进行正式检测前,可先用假探头进行试放,以此来检查换能装置是否能够在声测管内自由升降,确保声测管畅通后便可进行正式检测。将接收换能装置通过放大器与声波检测仪进行连接,设定好仪器参数后便可开始检测,先将换能装置下放至测管底部位置,从下向上每间隔20-30cm左右设一个测点,进行数据采集,测试完毕后看是否存在异常测点,如波速或是波幅较低等情况,若是存在应当进行复测。
3.数据处理。现场检测工作完成之后,应当将图形用打印机打印出来,并将全部检测数据传输到计算机中进行保存,检测结果则应通过检报的形式发给有关部门,检测仪器应当妥善保管。
参考文献
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关键词:桥梁桩基;施工技术;市政工程;应用
Abstract: Combined with the author’s practical work experience, this paper analyzes the common construction technology in the municipal bridge engineering pile foundation construction, and puts forward the corresponding measures, for your reference.
Key words: bridge pile; construction technology; municipal engineering; application
中图分类号:[TU997] 文献标识码:A 文章编号:2095-2104
市政工程中桥梁桩基的施工技术在桥梁的修建过程中占据极为重要的位置,如何改进市政桥梁桩基的施工是如今桥梁事业中的热门话题。论文首先分析了当前市政工程中桥梁桩基常见的施工技术,并分析了施工过程中存在的问题,最后提出了应对措施。随着我国公路建设规模的进一步扩大,市政桥梁取得了前所未有的发展,其施工技术也有较大的提高,其中桩基施工尤为明显,如何保证市政桥梁桩基的质量控制至关重要。旨在对类似工程提供借鉴。
1.桥梁桩基常见的施工技术
1.1 钻孔灌注桩施工
钻孔灌注桩施工方法有反循环钻成孔法,正循环钻成孔法和潜水钻成孔灌注法。岩溶区的桥梁桩基多采用钻孔灌注桩施工,且以反循环钻进成孔较为常见,下面主要说明反循环钻成孔施工方法。
施工注意事项:a.规划布置施工现场时,应首先考虑冲洗液循环、排水、清渣系统的安设,以保证反循作业时,冲洗液循环通畅,污水排放彻底,钻渣清除顺利。b.冲冼液净化清水钻进时,应清除沉淀池内钻渣,且沉淀池应交替使用:并及时清除沉渣。泥浆钻进时,宜使用多级振动筛和旋流除砂器或其它除渣装置进行机械除砂清渣。振动筛主要清除粒径较大的钻渣,筛板网)规格可根据钻渣粒径大小分级确定。并应及时清除循环池沉渣。c.钻头吸水断面应开敞、规整,减小流阻,以防砖块、砾石等堆挤堵塞;钻头体吸口端距钻头底端高度不宜大于250mm;钻头体吸水口直径宜略小于钻杆内径。在填土层和卵砾层中钻进时,碎砖、填石或卵砾石的尺寸不得大于钻杆内径的4/5,否则易堵塞钻头水口或管路,影响正常循环。
1.2 冲钻成孔桩施工
在岩溶地层中钻进应注意下列事项:a.冲击钻头操作要平稳,尽可能少碰撞孔壁;b.选用圆形钻头钻进,冲程宜小不宜大,加大钻头重量,悬距不宜过大;c.遇裂隙漏失时,可投入粘土,冲击数次后,再边投粘土边冲击,直至穿过裂隙;d.遇溶洞时,应减小冲程和悬距,慢慢穿过,必要时可边冲边向孔内投放小片石或碎石,以冲挤到溶洞充填物中作骨架,稳定充填物;e.遇无充填物的小溶洞时,如果施工需要,可投入粘土加石块,形成人造孔壁。
1.3 人工挖孔桩施工
人工挖孔桩是指采用人工挖掘的方法成孔,然后安装钢筋骨架,浇筑混凝土成为支承上部结构的桩。人工挖孔桩在桥梁桩基中有广泛应用,其突出的优点主要有:环境适应能力强,不象钻孔灌注桩基础对场地要求严格,易于检测,施工设备简单,无振动,噪音小;工作效率高。
1.3.1 施工工艺:
人工挖孔桩的基本施工工艺为:平整场地施放中线埋设护筒安设提升设备布置出渣道路布设通风照明设备人工掘进护壁检验成孔质量安设钢筋骨架浇筑桩身混凝土。土质较好,深度较浅的情况下,可采用孔口护筒法,护筒略高于地面,以保护孔口不致坍塌外,还可防止地表水、地面杂物滑落孔中。
1.3.2 施工注意事项:
安全措施:施工场地内的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作,电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器;防止有毒气体危害人员安全;要采取措施防止孔口杂物落下伤人,如加高孔口护壁、设置孔动盖板等。
挖孔注意事项:开挖前,应从桩中心位置向桩四周引出四个桩心控制点,用牢固的木桩标定。当一节桩孔挖好安装护壁模板时,必须用桩心点来校正模板位置,并应设专人严格校核中心位置及护壁厚度。修筑孔圈护壁应符合施工规范规定。多桩孔同时成孔,应采取间隔挖孔方法,以避免相互影响和防止土体滑移。遇到流动性淤泥、流砂或塌孔时,可按下列方法进行处理。应清除护壁污泥、孔底残渣、浮土、杂物和积水,并通知建设单位、设计单位及质检监)部门对孔底形状、尺寸、土质、岩性、入岩深度等进行检验。
钻孔灌注桩施工:确保孔壁任何部位的静水压力在0.02MPa以上,护筒内的水位要高出自然地下水位2m以上。钻进时保持孔内的泥浆流速比较缓慢。保持适当的钻进速度。清水钻进时,应清除沉淀池内钻渣,且沉淀池应交替使用:并及时清除沉渣。泥浆钻进时,宜使用多级振动筛和旋流除砂器或其它除渣装置进行机械除砂清渣。钻进时应认真仔细观察进尺和砂石泵排水出渣的情况;排量减少或出水中含钻渣量较多时,应控制钻进速度,防止因循环液比重太大而中断反循环。
2.市政桥梁桩基施工中常遇问题及对策
2.1 坍孔
钢护筒过短,没有穿透砂砾和卵石层落在不透水层上,当冲击到溶洞后,突然漏浆造成水头高度急剧下降,砂砾和卵石层失去稳定,形成漏斗状的坍孔。坍孔的处理办法:当成孔深度不大时,可全孔回填粘土和片石,在暂停一段时间后,再深埋钢护筒至不透水层方可重新钻孔;当成孔深度较大时,可将钢护筒一直座落在坍孔的喇叭口下缘的不透水层上,护筒周围回填干粘土,挤实后,再重新钻孔。坍孔后,由于回填土的密实度低于原来土体的密实度,致使桩周摩阻降低,对于摩擦桩应适当增加桩长以满足设计要求。
2.2 漏浆
漏浆是岩溶地层钻孔桩施工常见故障之一,主要是由于岩溶裂隙透水、桩孔与溶洞突然贯通,或钢护筒底部漏浆等原因所造成的。其预防措施有:a.穿透溶洞时,应密切注意护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降漏浆,应立即提出钻头,向孔内补充泥浆或注水,保持住孔内水头压力并投入粘土和片石混合物;b.当岩溶裂隙较大,因透水性强而发生漏浆时,应采取加大泥浆比重,改善泥浆稠度和控制钻进速度等措施进行处理;c.当钻头击穿顶板进入溶洞时,若能保持桩孔内水压力,可向桩孔内抛填封堵漏浆的混合料,经小冲程反复冲砸后,形成新的造孔壁;d.当钢护筒底部漏浆后,可继续下沉钢护筒,并用粘土封闭护筒周围缝隙,防止地表水继续渗入,然后向孔内填掷粘土块和碎石,填筑高度以高出钢护筒底1m为宜,最后用小冲程反复冲砸,达到加固钢护筒底部孔壁与堵漏的目的。
2.3卡钻
使用冲击钻钻孔时,由于钻头的抖动往往会有冲破孔壁,致使孔壁不圆,或形成梅花孔现象;此外,由于钻头磨损未及时补焊,钻孔直径逐渐变小,新钻头或补焊后钻头直径过大,以及在施钻过程中,由于冲程过大,突然击穿溶洞顶板,使钻头旋转不能提钻等均可导致卡钻。预防措施有:a.及时更换或补焊钻头,并向桩孔中回填片石,在钻进面先用小冲程钻进,然后逐渐加大到正常冲程,转入正常钻孔;b.在溶洞顶板施钻时应先用小冲程开孔,并注意旋转钻头,溶洞开口后,要及时抛填片石和粘土块填筑,逐渐进入正常钻孔。
2.4埋钻
埋钻是钻孔中常见的而不易处理的故障,主要是由于孔壁塌陷造成的。在岩溶地层钻孔,钻孔穿越的溶洞顶板较薄、埋深较浅时,由于冲程过大,砸击溶洞顶板就可能出现溶洞坍塌,地表下陷,施工不慎便会发生掩埋钻头的情况。预防措施有:a.发现漏浆应及时提起钻头,向孔内补水注浆,保持水压力,采取相应措施,堵住漏浆;b.穿越溶洞时应改用小冲程钻进,防止击垮溶洞顶板,并准备好拖拉设施,系好滑车钢丝绳,做好钻机撤离准备。
3.结语
总之,论文对市政桥梁桩基施工技术及多种常遇问题的处治进行了探讨,并针对某些特殊情况,提出了若干既能解决工程实际问题,又较经济合理的桥梁桩基的处治方法,可供类似工程参考。
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[2] 张恒. 浅谈桥梁桩基施工中的挖孔灌注桩技术[J]. 科技信息, 2010,(07) .
【关键词】 旧桥梁、加固设计、改进方法。
现役混凝土桥梁的损伤形式表现多样,例如钢筋锈蚀、混凝土结构损坏开裂、沉降变形、支座脱空等,这些损伤的出现,直接体现在结构裂缝的进一步发展和应变挠度的不断加大。容易造成桥梁结构整体安全度下降和结构承载力不能满足受力要求,引起这些现象的原因有多方面,需要对桥梁损伤结构进行详细的研究及分析评价。
1、概述
桥梁加固改造技术是一项重要复杂的工作,需要灵活运用桥梁专业知识,并且根据桥梁病害情况,将相关理论知识与病害进行实际结合,还要考虑其他方面所涉及到的问题。旧桥加固设计是一门综合学科,对于旧桥加固的施工工艺、加固方案和加固设计等,其复杂程度大于新桥的建设。
随着使用年限的增加,旧桥加固趋势变大,桥梁加固维修的目的主要是为了使桥梁承载力得以恢复或提高,改善原有桥梁结构的受力性能,满足其正常的通行能力,提高桥梁的安全性能。由于桥梁加固技术进一步提高,加固方法日趋成熟,一些新型加固材料和工艺也随之出现,并且经常用于一些旧桥加固的工程实践。以下就主要加固方法做简要评述。
2、旧桥加固方法
据不完全统计,桥梁常用加固方法根据不同分类有很多种,本文主要根据桥梁的结构类型对加固方法简要探讨。
(l)桥面板的加固方法
对桥梁上部结构混凝土桥面板而言,如果桥面出现碎裂、破损、孔洞等病害,需要进行局部范围的补强,先将表面破坏的地方凿除,然后浇筑新的混凝土。若混凝土桥面板表面出现严重的裂缝、剥落等现象时,旧的桥面板已不符合要求,需要铺设新面层。这样,桥面铺装层的加固不仅能增加桥面板的横向联系和整体性,还能提高桥梁整体的承载力。
(2)主梁的加固补强方法
①增大截面法。增大混凝土截面加固技术是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土,这是对钢筋混凝土桥加固的一种常用的改造技术。有两种常用方式,一是对桥面板进行加厚,二是增大主梁肋的宽度和高度。在桥梁结构下缘加设主筋,可以很好提高结构的承载力,此种方法适用于有梁肋的桥梁,尤其对小跨径的T梁桥更为适用。
②粘帖碳纤维。粘贴碳纤维加固技术是一种新型的桥梁加固改造技术。碳纤维材料抗拉强度极高,粘结剂采用环氧树脂,粘结剂作为碳纤维和加固构造物之间的中介,使其成很好的整体,碳纤维片与结构共同受力,很好地提高了结构的刚度、强度、抗裂性和延性,还可限制裂缝的进一步发展,提高了结构的抗剪和抗拉能力。碳纤维加固法对于钢筋表面锈蚀严重的桥梁,加固效果明显,对混凝土板桥和梁桥的抗弯抗剪加固非常适用。
③粘帖钢板加固法。粘帖钢板法是采用粘结剂或锚栓,在梁或板的主要部位,将钢板粘帖在结构受拉、压、剪的部位,使钢板与结构形成有效整体,共同承受荷载的作用。将钢板粘帖在桥梁结构的的受拉区,可以提高结构的正截面承载力;将钢板粘帖在桥梁结构的侧面,可以提高结构的斜截面承载力。粘帖钢板可以提高结构刚度和抗裂度,增强桥梁结构的抗弯及抗剪承载力。由于粘帖钢板加固法的施工工艺复杂,需要专业队伍。
④体外预应力法。相对被动加固法而言,体外预应力加固法是一种主动的加固方法。将预应力筋设置在混凝土构件截面之外的一种技术。由于其独特的优点,在自重不大的情况下,可以改善结构的承载力,对于桥梁上部结构的应力和变形更为明显。虽然体外预应力加固法具有一定的优越性,但是加固成本较高,施工工艺比较复杂,对大型桥梁的加固维修更为实用,比如大跨径连续刚构桥的加固。
⑤改变结构体系加固法。改变结构体系加固法,是指进行技术改造或增设附加的加固构件,是桥梁结构的受力体系和受力状况发生变化,可以有效减小桥梁构件的应力应变,有效改善结构受力性能,提高桥梁结构的承载能力。改变结构体系,也可以通过增设支点、柱、托架或托梁拔柱的方式,增设支点可以很好地提高桥梁结构的承载力,减小竖向挠度,限制裂缝的发展,也可以减小跨度,降低计算弯矩,但会缩小使用空间。对于托梁拔柱,是在上部结构尽量不动的情况下,对长柱进行拆除和更换的一种方法。
⑥锚喷混凝土加固法。采用锚喷工具,将混凝土组合材料,高压喷射到锚固有钢筋网的构件表面,形成新的钢筋混凝土层,对原有混凝土表面加以补强,以提高桥梁结构的承载力。
⑦更换构件法。对一些不能修复的构件,有严重缺陷的桥梁构件,用新的构件加以替换。例如对于桥梁支座经过一定年限后,不能满足使用要求,可以将支座更换;对于钢架拱桥的桥面板,当其破坏不能修复时,考虑其结构形式也可以更换。
除上述常用加固方法外,还有外包钢板法,即在构件的两角或四角外包型钢的加固方法,此办法优点是能有效地提高结构的承载力,对净空高度的要求不大,缺点是钢板用量较大,成本较高。增设辅助构件法,为改善原有桥梁结构的受力情况,在原有桥梁结构上增设新的受力构件,以满足结构受力的要求,如增设主梁、横隔梁或支点等。塞缝灌浆技术,即对桥梁表面裂缝的处理,利用水泥、水泥砂浆、环氧树脂等材料对裂缝进行补强,此方法被广泛采用,效果良好。
(3)墩台与基础的加固方法
①扩大基础加固法。扩大基础加固法就是增大桥梁基础底面积的加固方法,当地基土质结构比较坚硬时,如果桥梁基础出现不均匀的沉降,可以采用此法加固;当桥梁基础底部地基的承载力不能满足要求时,可以利用桩基,在基础底部打入部分桩,以提高地基的承载能力。扩大基础加固适用于基础承载力不足或埋置太浅,桥梁结构墩台为混凝土刚性实体基础或砖石的情况。对于扩大基础的施工工艺,注意的是要保证新旧基础混凝土的整体连接性,缺点是加固效果不易控制,加固费用比较高。
②增补桩基加固法。增补桩基加固法适用于以下情况:当桥梁墩台采用桩基础,桩的深度不够,或由于水流冲刷使桩发生倾斜时,当桥梁墩台基底下存在软卧地基层,受力不均导致墩台发生沉陷时,都可以采用此方法进行加固。此加固方法能很大地增强基础的稳定性,提高基础的承载力。
③钢筋混凝土套箍或护套加固法。对于桥梁墩台因施工质量控制不严,使桥梁墩台开裂或破损,对于基础的埋置深度不够,可采用钢筋混凝土钢箍或围带进行加固。如果桥梁墩台结构破损比较严重,出现大量裂缝、表面严重破损、混凝土表面剥落风化等病害时,可围绕整个桥梁墩台,设置钢筋混凝土护套对其进行加固。
(4)人工地基加固法
当基础下面的地基土松软而不能承受很大荷载,或上层土虽好但深层土质不良引起基础沉陷时,可采用人工地基加固方法,以提高基础的承载能力。此类加固方法有砂桩法、树根桩法、高压喷射注浆法和灌浆法等。其中高压旋喷注浆加固法,其作用过程是利用钻机,把带有喷嘴的注浆管旋转并以一定的速度提升,并钻入土层的预定位置,与此同时,以高压流的形式,将水和浆液从喷嘴里射出,人工地基加固法的原理,通过高压流切割土层,将土层搅碎并使土颗粒分散,其中部分土顺水和浆液流出钻孔,部分与浆液搅拌并凝固,形成一定强度和具有抗渗能力的固结体,人工地基加固法的用途比较广泛,其地基的加固质量效果好、可靠、成本低并且施工方便,人工地基加固法现已成为桥梁墩台基础的重要加固方法。
以上只是旧桥加固的一些常用方法,对于特殊情况,要采取相应的特殊加固方法,通常还需多种方法并用,以达到安全、适用、经济的目的。
随着新材料和新技术的应用及发展,很多新工艺和新方法被应用于旧桥的加固维修中,取得了很好的加固效果和经济效益。
3、旧桥加固设计问题探讨
在桥梁加固设计中,出现很多设计方面的问题值得探讨,对于设计中参数的取值,桥梁结构模型的建立,对模型的分析方法都要尽量符合桥梁的实际情况,以下就这三方面反应的问题做简要探讨。
(l)预应力锈蚀引起的预应力额外损失问题
对于预应力桥梁的加固,当然会考虑原桥结构的内力状况,二者紧密联系。对损伤结构而言,由于结构存在大量裂缝,随之出现钢筋锈蚀,混凝土的强度不能满足要求。特别是预应力混凝土结构,由于钢筋锈蚀问题,引起预应力额外损失,应引起足够重视。对于预应力额外损失的检测,目前还无法精确的判断其损失情况,所以要附加必要的计算分析。加固设计时,可先假设不同的损失度,然后计算结构的应力,与实测裂缝情况进行对比,来大致判定额外预应力损失度。如果对原桥结构损伤复杂时,加固设计应设定材料退化的上下限值,以便加固后桥梁结构在此范围内,可以满足相关要求。
(2)结构应力重分布
桥梁结构损伤后出现不同裂缝,在外荷载作用下,裂缝表面的应力释放会产生应力重分布。全预应力混凝土桥梁结构在损伤之前,其结构是全断面受力,结构开裂后,原有的内力会被释放。所以针对损伤比较严重的桥梁结构,特别是超静定结构,必须要认真考虑应力重分布的问题。
(3)损伤结构计算模型问题
桥梁结构损伤后会出现不同裂缝,会引起应力重分布问题,由于应力传递路线会发生变化,结构断面平面变形不能保持,按照平面杆系理论计算,计算结构会产生较大误差,所以要根据机构空间理论来分析桥梁结构受力,以便能尽量模拟结构裂缝带来的影响。
4、结语
桥梁出现的种种病害会带来很大影响,而且对行车的快捷、舒适和安全造成不利因素,必须要引起广泛关注。自从上世纪以来,有很多国家己经由桥梁的建设转向桥梁的维修加固中来,并多次召开国际会议,对旧桥的加固改造进行探讨和研究,随着对旧桥加固改造的重视,桥梁结构的损伤评估、加固方案优化及可靠性理论己成为重要研究内容。
参考文献
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[2]范立础。桥梁工程(上、下册).北京:人民交通出版社,1996;
[3]旧桥检测、评价、加固技术的应用[M]。人民交通出版社.1990,第1版;
论文关键词:桥梁工程;施工;质量;分析
1 桥梁质量评定概述
1.1 质量评定标准
桥梁建设具有投资大、造价高、技术复杂、机械化程度高等特点,所以工程检测和评定较为复杂,因此国家制定了相应的规范强化质量评定管理,目前有市政标准和交通部标准两套标准,市政标准为每一个工序都制定了检查项目,并对所有检查项目都进行了主要检查项目和非主要检查项目的分类,具体而言,工序可分为模板、钢筋、预应力筋、水泥混凝土、桩基、沉井基础、钢结构、构件安装、砌体、装饰等内容。每个工序首先要进行外观检查,外观检查合格后方可进行质量检测评定,同一工序的合格点数与该项目的检测点数之比乘以100%为该工序的合格率,主要检查项目合格率达到100%,非主要检查项目合格率达到70%以上时该项目可评定为合格,交通部的标准对桥梁施工质量的评定采用100分制,对于分项工程的质量检查项目包括基本要求、实测项目、外观鉴定和质量保证资料四个方面。基本要求和实测项目的满分为100分,如果外观鉴定、质量保证资料存在缺陷,则在前面的基础上扣分,如果最终分数小于70分则为不合格,介于70分到85分之间为合格,85分以上为优良。
1.2 质量评定的意义
加强质量评定有助于施工单位按照施工规范严格施工、保质保量的完成桥梁建设任务,桥梁工程的质量不仅影响着工程项目投资的成败,更重要的是会影响到国家财产和人民生命安全,所以通过施工项目的质量评定可以为工程质量提供最有效的保证,减少严重后果发生的可能性。
2 桥梁工程常见的质量问题分析
2.1 钻孔灌注桩的质量问题
钻孔灌注桩的质量问题主要体现在断桩上面,断桩是严重的质量事故,又必须要在施工时预防该事故的发生,一般来说,以下几个施工问题可能会产生断桩现象:(1)灌注时间过长或者导管在混凝土中埋入过深,都会导致混凝土在导管内外壁上初凝,造成混凝土与导管间摩擦阻力过大,上拔导管后混凝土不能及时填充,从而填入泥浆产生了断桩;(2)混凝土自身的原因,由于混凝土在拌和过程中不均匀或者在运输过程中产生离析现象,都会导致在灌注过程中出现粗集料集中的现象,造成导管堵塞而出现断桩;(3)如果在灌注过程中护筒底脚周围出现漏水或者由于缺乏施工经验,都有可能出现坍孔现象也会引起断桩;(4)在施工过程中,由于各种原因无法保证施工连续进行,比如导管进水、机械故障、停电等也会导致断桩的发生。
2.2 桥台处的质量问题
当桥头填土的沉降与桥台的沉降出现了差异,就有可能在桥台处形成台阶,该台阶不仅影响了行车安全,同时汽车轮胎也会给桥梁不断的产生巨大的冲击力,该质量问题可以通过规范施工来避免:(1)回填材料的选择,要选择压实性好和透水性好的回填材料,另外在施工过程中要严格压实,这样可以减少路堤填土的沉降量;(2)桩柱式桥台的施工应该先进行填方,然后在填方充分沉降后再修建桥台,这样做可以尽可能的减少结构物与填土之间的沉降差;(3)根据技术规范要求采用相应措施减少桥面铺装层的裂缝,另外要选择性能好的伸缩缝材料,以保证桥面伸缩缝处的平整度。
2.3 钢筋施工的质量问题
钢筋加工的质量问题存在于多个方面,在材料选择方面,如果钢筋品种的规格、形状、尺寸不符合要求,或者钢筋有严重的腐蚀问题,都会影响到工程质量。在钢筋加工方面,钢筋的下料和成型尺寸的准确度差、钢筋骨架变形或者钢盘网变形都会造成结构构件的性能下降;在钢筋安装方面,安装位置偏差过大、钢筋少放或漏放、垫块位置固定方法不当、钢筋绑扎接头不正确等都会引起钢筋的严重错位;在钢筋焊接方面,钢筋焊接头的机械性能达不到施工规范的要求、焊条品种存在质量问题,性能不符合要求等都会存在问题。焊接过程中如果焊缝尺寸偏差过大、咬边焊缝与钢筋交接处有缺口、咬边焊缝与钢筋交接处有缺口、电弧烧伤钢筋表面等都会造成钢筋断面局部削弱,或对钢筋产生脆化作用,都会对钢筋的使用性能造成影响。
3 桥梁工程中关键工程的质量控制措施
3.1 承台及系梁
首先要对有可能出现断桩情况的桩进行重点监测,对于进行过故障处理的桩也要重点监测,对于所有桩都要进行无破坏检测,使所有桩最终都要达到无断层、无夹层,并且强度要符合设计要求。桩头混凝土要凿出密实的层面,并进行大面平整,要求达到无残留混凝土以及其他杂物,另外标高必须符合施工设计要求。需嵌入承台或系梁内的桩头及锚固钢筋长度要符合设计要求,在验收钢筋时,要注意重点验收钢筋骨架以及桩柱钢筋的焊接质量,桩顶锚固筋要与设计角度保持一致,并采用螺旋筋进行缠绕固定。砂浆垫层在平整度方面以及标高方面要符合要求,其尺寸必须满足支立承台、系梁模板的要求,模板板面之间要求不漏浆、接缝严密、支撑牢靠,其各项指标比如位置、几何尺寸、保护层厚度等数据都要符合设计要求。在浇筑混凝土之前,应该为模板涂刷脱模剂,外露面混凝土模板的脱模剂应采用同一品种,在涂刷过程中不能污染钢筋及混凝土的施工缝,这样才能够保证外露面美观,线条流畅。
3.2 墩柱与台帽
墩柱的质量控制重点要做好以下工作:首先要检查柱中心位置施工放样,验收墩柱钢筋笼,使其符合设计标准;然后对支模前接触面的松散混凝土进行凿除处理,如果有其他杂物则一并冲洗干净;接下来对立柱模板进行质量检查,要求接缝处必须圆滑平整,拼接严密,模板的定位精度、竖直度以及钢筋保护层厚度必须符合质量要求指标。脱模剂的涂刷一定要均匀,并且定位钢丝绳要求拉紧,以达到受力一致的要求;对混凝土施工的基本要求与承台或系梁施工要求相同,要求用串筒下料,串筒底部距浇筑的混凝土面不超过2米,浇筑完毕将柱顶混凝土面拉毛。台帽的质量控制重点有两个方面,分别是立模工序质量控制和混凝土浇筑工序质量控制,在检验模板时,要对模板的平整性、刚度、尺寸和角度进行重点检测,同时要看模板的支撑是否符合要求,另外还要观察模板接头处的处理情况。混凝土浇筑要求控制好混凝土的制作质量,主要包括原材料质量、混凝土配合比等,另外还要控制好振捣施工工艺,如果振捣时间太长则有可能出现混凝土分层与走模,而振捣时间不足则会出现混凝土的气泡不能完全排出,从而导致形成蜂窝、麻面等病害。
3.3 盖梁与箱梁
关键词:支架法;施工;连续梁
中图分类号:TU7文献标识码: A
1工程概况
苏州绕城公路工程位于苏州市内,起止里程K0+000~K6+345,主线桥里程为K2+231~K4+332。本合同段桥梁工程包括1座跨线桥及2座小桥。主线桥基础为钻孔灌注桩基础98根,柱式桥台1个,薄臂桥墩43个。上部结构为10联现浇预应力混凝土连续箱梁。小桥采用桩基础,空心板梁。
2 施工方法
2.1 钻孔桩基础。本合同段桥梁基础为钻孔桩,其中桩径准1.5m桩共342m,桩径准1.6m桩共192m,桩径准2.0m桩共2445m,桩基穿过地层有填土层、根植土层、砂层、微风化、全风化、强风化页岩石、砂岩层、灰岩层。采用冲击钻机成孔,导管法灌注水下混凝土。
2.2 承台基坑。拟采用挖掘机开挖,对不能用挖掘机开挖的部分采用人工和风镐清除;基坑开挖将采取适当措施,确保基底天然地基不受扰动。基坑开挖形式一般采取放坡开挖,对有限制部分采用钢板桩支护加强坑臂。
2.3 墩、台身。墩身采用拼装式大块整体钢模,人工配合汽车起重机吊装。每节由两块模板对拼而成,每块高度不小于2m,一根柱一次连续浇筑完成,桥台根据构造要求分次浇筑施工。混凝土采用商品砼,混凝土输送车输送至工点,汽车吊或泵送入模,人工配合浇筑,插入式振动棒捣固,塑料薄膜包裹或覆盖养生。
2.4 箱梁施工。连续箱梁采用落地支架逐孔现浇的方法进行施工,路线交叉处支架采用钢管柱、贝雷架支架,其它位置采用满堂门式支架结合工字钢支撑。外模采用定制钢模,内模采用可变式框架钢木结构。
2.4.1 满堂支架现浇施工工艺和方法。满堂支架现浇连续箱梁施工采用扣件式脚手架搭设,因施工区域主要在既有公路上施工,交通疏解难度大。
2.4.2 脚手架搭设采用扣件式钢管脚手架搭设,横桥向钢管立排间距步距具体见脚手架布置图。
2.4.3 模板施工。模板安装顺序是从梁的一端开始先装底模,根据墩中轴线控制位置;再安装侧模、翼缘板模板,箱梁内模安装在底板腹板钢筋绑扎施工完毕后即可进行。内模先安装压脚模和底脚模,再安装侧模,最后安装内顶模和顶脚模。侧模和内模均用钢管支撑在侧模肋,底脚模放在混凝土垫块上,竖向支撑设可调支托,以调整高度。
2.4.4 架预压及起拱荷载试验。在支架、外模安装完毕后进行,钢筋砼等恒载以及施工人员和机具是主要的堆载重量,用沙袋进行加载预压以确保安全,并消除支架非弹性变形。
① 测点布置。在加载前应先准确确定各测点位置,并用红漆做记号。
② 压载过程。在预压前,应测量各点标高。按混凝土重量的分配情况,分级加载。砂袋堆放要对称进行,应按先底板,后翼板的顺序。
③ 数据处理。对于每次测量的数据,测量人员都要用专用表格进行详细记载,根据现场采集的数据及时进行计算、分析、处理、修正,以得到系统的变形值。
④ 预拱度的设置。支架调整应根据设计资料中对连续梁纵向预拱度的设置及按预压所得的支架系统弹性变形值来进行。
2.4.5 钢筋施工。钢筋应具有出厂质量证明书和试验报告单,并且都经抽取试样试验合格。事先在钢筋作业场加工好箱梁普通钢筋。加工前应将表面油溃、漆皮、鳞锈等清除干净,钢筋的表面应洁净。钢筋应无局部弯折,平直,应调直成盘的钢筋和弯曲的钢筋。底板、腹板、钢筋网片支内模顶板钢筋绑扎预埋件埋设,此为钢筋绑扎顺序。
2.4.6 箱梁砼施工。在砼搅拌站,当每盘砼搅拌完毕后应取样检测坍落度,并观察拌和物的保水性和粘聚性。坍落度应比设计配合比要求的值大20毫米左右为宜。当砼运至浇注地点后出现离析和分层现象时,就应对混凝土进行二次搅拌。在进行整体浇注时应从跨度中央向两侧对称浇注。浇注混凝土时,应就每箱的腹板、底板高度,以斜坡层沿结构横截面向前推进,斜坡层倾斜角20°~25°。从每箱的顶板内模预留孔下料进行底板的浇注。派专人在施工时注意观察底板混凝土的稳定,防止腹板混凝土下坠引起翻浆,造成病害。严禁插入式振捣棒振捣过程中触碰波纹管、模板。
2.4.7 预应力张拉、压浆
① 对预应力筋进行张拉前,应对构件进行检验。根据设计要求,砼强度达到90%以上,并不小于5天龄期的情况下方可施加预应力。
② 张拉千斤顶与压力表应检验并配套使用。千斤顶使用超过6个月或200次及使用过程中出现不正常现象或检修后,应重新检验。
③ 钢铰线装入锚具时,同一钢铰线应装入两端相对应的锚具孔内,夹片安装后三片应用细丝固定使露出长度相同。
④ 钢束张拉采取张拉力和伸长值双控。张拉应力的控制应符合设计要求。计入锚圈口损失时,可比设计要求提高5%,并用张拉伸长值校核。实测与计算的伸长值相差不大于6%,否则应暂停张拉,待查明原因并采取相应措施予以调整后,方可继续张拉。
⑤ 张拉程序:低松弛钢筋:00.15σwn0.3σwn1.0σwn(持荷2分钟锚固);锚固顶塞力为:0.55~0.6σwn。
1)后张预应力筋断丝、滑丝允许数量为:每束钢铰线断丝和滑丝允许一根,每个断面断丝之和不超过该断面钢丝总数的1%。
2)预应力筋在张拉控制应力达到稳定后方可锚固。锚固阶段张拉端预应力筋的内液量应不大于6mm。
3)预应力筋锚固外露长度不宜小于30mm,锚具应用封端砼保护。切割预应力筋严禁用电弧切割,必须使用砂轮机切割。
4)预应力张拉施工的安全防护措施:
a、施工前应对所有施工人员进行施工安全知识培训,确保人人掌握安全操作规程。
b、量测钢铰线伸长值时,应停止千斤顶操作。
c、在高压油管接头应加防护套,以防高压喷油伤人。
d、千斤顶支架必须与梁端垫块接触良好,位置对称顺直,严禁多加垫块,以防支架不稳或受力不均匀造成倾倒伤人。
e、张拉时千斤顶两端必须放钢挡板,以防断丝伤人。
f、两端油泵操作应尽量保持一致。
g、操作人员应在千斤顶两侧,顶后严禁站人。压浆工作应在预应力钢束张拉完后24小时内完成。采用C50砼封锚张拉端,混凝土浇筑前清除表皮,在新老混凝土结合面上打毛,用水冲洗干净并充分吸水后方可进行浇筑,并要求捣实。
2.4.8 模板、支架拆除拆。模要满足局部强度要求,防止砼裂缝和边棱破坏。由技术人员指挥各阶段支架的拆除,必须在张拉完纵向钢束及达到100%设计强度后进行。
3 如何保证施工质量
3.1 施工中制定详细的、切实可行的、具有可操作性的技术管理工作制度,选用了操作熟练、技术水平高的技术人员组成精干的测量、试验、检测队伍,装备先进的测量、试验、检测仪器,做到检查按标准,工作有标准,同时用科学的手段保障工程质量。
3.2 钢筋有出厂质量保证书或试验报告单,并作机械性能试验,严把材料关,遵守“先试验,后使用”的原则,对进场的钢筋进行抽验。
3.3 加强对钢筋的存放管理,钢筋的加工质量在施工中应严格控制,保证钢筋的绑扎和焊接质量。
3.4 实行工序标准化作业进行混凝土工程施工,达到混凝土拌和、运输、灌筑、养护机械化。采用集中拌制混凝土,为保证配比计量精确,应配备自动计量系统。
3.5 为保证混凝土捣固密实,无蜂窝麻面,捣固实行责任区分工制,人员固定。
4 结语
本工程按上述的施工方法严格施工,施工的连续梁既满足了安全、质量要求,也确保了工期,今后在施工中还要不断总结技术经验,以便在类似的工程中取得更好的成绩和社会及经济效益。
参考文献:
[1]刘松涛.探析桥梁上部结构支架法施工[J].城市建设理论研究,2013,(10).137-137
[2]代国峰.论述桥梁现浇梁支架法[J].活力,2011,(7):215-216.
【关键词】T形刚构桥;施工监控;有限元
1 工程概况
L主桥采用50+50m的“T”形刚构,主梁采用转体法施工。为不侵占两幅桥之间现有高架桥桥面行车道空间,两幅桥转体长度均采用38+38m,分步转体。北线桥顺时针转体820到位;南线桥顺时针转体78“到位。南、北线桥的转体重量约为4500t。孔跨布置为50+50m连续“T’’构。
主结构为 (2 50)m预应力混凝土T形刚构,上部结构采用变高度预应力混凝土单箱双室箱梁,下部结构采用薄壁空心墩,钻孔灌注桩基础.箱梁顶板宽13.0m,底板宽9.0m,中支点中心梁高5.0米,端部梁高2.0米,端部直线段长12米,两侧悬臂板长各为3.4米,箱梁顶板厚度30cm,底板厚度为25~80cm,腹板厚度为45~75cm。下部结构主墩采用薄壁空心墩,墩身截面横桥向底宽6.0m,以1:10斜率变宽至墩顶实体段,墩顶实体段横桥向通过倒角使墩顶加宽到与箱梁底同宽,顺桥向宽4.0m,壁厚0.8m。
2 T形刚构桥施工过程的有限元分析
计算模型按平面杆系计算,对施工阶段的桥跨结构进行有限元分析时,采用桥梁专业的两种常见有限元模型分析软件Midas/Civil、桥梁博士分别建模,建模步骤如下:
2.1 建模主要信息
(1)全桥节点、单元及截面、材料信息
主桥箱梁采用C50混凝土,主桥墩采用C40混凝土,混凝土容重25kN/m3。全桥共分65个单元,其中转体箱梁单元58个,与设计图纸提供的单元截取相符;墩部单元为7个。
(2)预应力钢束
预应力钢束的输入是整个模型建立过程中一个比较艰巨的任务,在输入钢束坐标的时候,应该注意平弯等信息的输入。箱梁纵向共有束预应力钢束,其中顶板40束,底板24束,腹板24束。具体的预应力信息参数:张拉控制应力1339.2MPa,钢束锚固时弹性回缩合计总变形12mm(单端张拉为6mm),纵向预应力钢束标准强度fPk=1860MPa,弹性模量Ep=l.95 l05MPa。
(3)合理划分施工阶段
施工阶段的定义和划分也是整个模型建立过程中非常重要的内容。施工过程划分为11个施工阶段;施工阶段考虑的荷载有:结构自重、纵向预应力效应、混凝土的收缩徐变、护栏重量及合龙阶段的平衡配重、成桥阶段结构体系转换、体系转换后的预应力及混凝土缩徐变引起的二次内力、二期恒载等。
2.2 计算结果
在对所进行的施工监控活动中的5个关键截面理论分析时,借助有限元分析程序计算出控制截面上、下缘应力在不同施工工况下的变化值,并对控制截面在实际施工情况下进行检测和控制。
由图1对不同阶段挠度的计算结果可知,主梁各节点位移在不同施工阶段状态下表现不一。支架拆除前后出现的位移差最大,为1.7cm;出现在最大悬臂状态的端部。转体主梁段共分三次(4/2+24/2+28/2)浇筑,整个转体箱梁跨度为76m。易知,在浇筑混凝土时梁体下落挠度较大,再次张拉时梁体抬起。8、52号节点的挠度值最大,总预拱度最大值是2.3cm。
对墩顶横向变位计算结果可得知,墩顶的横向位移始终很小,小于0.1cm,故在理论状态下对墩顶的侧向位移计算可忽略。
3 全桥施工过程施工监控分析
3.1 变形监测
(l)不同施工阶段中的挠度变形情兄,应以施工阶段作为挠度观测的周期,即每施工一块混凝土箱梁,在浇筑混凝土前后和预应力筋张拉前后,对各测点进行监测。为了减少由于日照温差和施工对观测工作的干扰观测时间安排在7:00-8:00。在墩顶、悬臂端部及悬臂结构的四分点等截面梁顶设立三个标高观测点,同时也作为坐标观测点。测点须用短钢筋预埋设置并用红漆标明编号。用精密水准仪测量测点标高。临时水准点可设在梁墩固结处。
(2)转体完成时的线形监测结论
在支架完全卸落后,转动体由砂箱支撑,监控组配合项目部测量了梁端下挠情况(以向下为正),结果如表1所示。由表1可见梁端下挠实测值与理论值接近,说明主梁立模、主梁浇筑、预应力张拉等环节施工质量较好,符合设计要求,结构安全。
砂箱完全卸落后,转动体由球铰支承,监控组配合项目部测量了墩顶处梁顶面中心点高程,结果如表2所示。
由表2可见,墩顶处梁顶面中心点高程实测值与理论值接近,最大误差9mm,说明施工精度较高。由于球铰可转动,转体完全后,主梁纵、横向均能调整标高,因此,只要墩顶处梁顶面中心点高程与设计值接近,通过梁体姿态微调,能保证主梁线形达到设计要求。
3.2 截面应力监测
(1)截面钢筋应力或混凝土应变观测时所使用的应变计是国产的优质振弦式应变计(形号:长沙金玛JMZX系列),振弦式应变计采用相应的专用仪器测试。所有的测试元件都具有可靠的标定数据。
(2)应力理论值与实测值对比分析。根据事先埋置好的钢弦式应变计,记录施工工况的变化,对混凝土内部应变进行监测,用以计算主梁控制截面在各工况下的应力值。由于应力监测数据分析的影响因素较复杂,由于全文篇幅有限,这里仅给出南线桥悬臂根部B1截面的应力实测值和理论计算值。
由表3关于Bl截面的应力实测值和理论计算值对比分析可知:a、总体上,应力实测值的变化规律和理论值的变化规律相符,数值大小较为接近。而实测值和理论值的误差较小,从另一方面也说明了本次对桥梁施工仿真分析计算的正确性。b、通过对比顶底板的应力实测值可以看出:施加预应力后引起梁体顶板压应力值增大,底板压应力值减少。钢束在张拉时,张拉力大小不均匀,造成顶底板的应变变化不均,故在施工时应严格可知张拉预应力的大小。