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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇大跨度橋梁工程論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
[關鍵詞]跨海橋梁工程 抗震防災設計 耐久性設計 發展趨勢
中圖分類號:TU712 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)05-0378-01
正文:
一、21世紀中國橋梁工程的發展
21世紀,中國的橋梁工程應該向哪些方面發展、技術上應該有哪些創新?其實許多發達國家在20世紀就已經基本完成了本土橋梁工程的建設任務,于是這些國家的橋梁工程師就把目光投向了跨海橋梁工程。本土橋梁工程的發展對象主要集中在長江黃河之上。長江黃河把中國國土三分,阻礙了南北交通的發展,雖然目前已經建成了若干跨江、跨河大橋,但為數不多,南北交通還是比較困難,影響了國內經濟的快速發展。
蘇通大橋的建成彰顯了大跨度橋梁的主流地λ。但是我們不得不承認,大跨度橋梁必定會有其飽和的那一天,跨海橋梁工程是歷史發展的方向。如果說21世紀初期是本土大跨度橋梁工程的天下,那?21世紀中后期,跨海橋梁工程的發展是避免不了的。
跨海工程的發展主要目的是為了解決一些城市之間的交通往來。東南沿海一些城市目前還主要靠渡輪來解決交通問題,一旦發展跨海橋梁工程,將會給這些地區帶來很大的便捷,同時能夠促進這些地區經濟的進一步發展。
二、橋梁工程發展的技術難點
第一、橋梁計算問題
橋梁結構計算方面一直是橋梁工程發展道?上的一個難點。不同規范,計算方法也有一些差別。橋梁計算之所以比較困難,個人認為主要還是由于其受荷載復雜性導致的。一座使用中的橋梁,可能受到如下荷載:機動車震動荷載,水流沖擊力,風荷載,意外的船撞擊力,溫差引起的內力,地震力等。
目前普遍采用的分析方法有四種:有限元分析法、橫向分布系數法、加權參數法以及試驗法。采用這四種方法計算時,難點關鍵在模型的選擇以及受力情況的模擬,一般情況下不可能將受力情況模擬的和實際情況一模一樣,所以計算結果與實際不一定吻合。雖然現在有ANSYS等有限元分析軟件,但并不能夠克服以上難點。所以。國內橋梁工程發展前景必定會是先進理論的發展前景,只有更加完善的分析理論推出,才會有更加優秀的橋梁誕生。
第二、?抗震防災設計
橋梁的抗震研究是橋梁工程不可忽視的一個問題,國內外學者對橋梁震害的調查研究結果表明,現在橋梁的破壞大多沿順橋向和橫橋向發生,而順橋向震害尤其嚴重。分析地震破壞的原因主要表現在以下幾個方面:
(1)地震λ移造成的粱式橋梁上部活動節點處因蓋梁寬度設置不足導致落梁或粱體相互磁撞引起的破壞;
(2)由于地基土(如飽和粉細紗和飽和粘沙土)的地震液化影響同樣加大了地震λ移的影響,進而放大了結構的振動反應,使落梁的可能性增大;
(3)支座破壞,在地震力的作用下,由于支座設計?有充分考慮抗震要求;
(4)軟弱的下部結構破壞;
由以上原因,可以發現地震對橋梁的破壞是多方面的,只要有一個環節造成橋梁的破壞,就可能導致橋梁的破壞。這也是橋梁工程抗震研究復雜性的原因。國內要在該方面有所突破,個人覺得還是比較困難的。畢竟國內的地震研究不是很出色,但這肯定會是今后科學研究著的工作方向,是發展跨海橋梁工程、大跨度橋梁工程的基礎。
第三、耐久性設計
耐久性的定義為結構在預期作用和預定的維護條件下,能在規定期限內長期維持其設計性能要求的能力。這里的期限應理解為構造物的使用年限。2004年頒布的橋梁規范增加了橋梁耐久性設計的內容。橋梁耐久性設計之所以寫入新的橋梁規范,是由于其逐步彰顯出的問題導致的。
一般來說,橋梁結構耐久性不足的后果主要體現在以下幾個方面:
混凝土方面:開裂、滲漏、侵蝕、碳化、堿骨料反應等;
鋼筋、鋼束方面:銹蝕、脆化、疲勞、應力損失等;
粘接方面:鋼筋和混凝土之間粘接力削弱、錨具失效、注漿不密實等。 2006年4月發生的深汕高速一座跨度16米的空心板梁橋突然發生坍塌,這類事故是在橋梁運行了若干年之后發生的,很大原因在于橋梁發生了耐久性損失,承載力不足,導致了橋梁的坍塌。新世紀國內橋梁工程的發展應該主義這方面設計的力度。
三、橋梁工程的發展趨勢
21世紀橋梁將實現大跨、輕質、靈敏、環保的目標。
3.1 大跨
自從橋梁出現以來, 其跨徑一直在不斷的加大。從幾米的小橋發展到現今主跨一千多米的特大橋,體現出了人類改造自然的能力在不斷變化。在21 世紀, 由于跨海工程的出現, 橋梁還要向更大跨徑的方向發展。
3.2 輕質
橋梁主體材料將由高強度輕質太空材料所取代。高強度鋁合金、玻璃鋼、碳纖維等太空材料將取代當代的橋梁鋼、混凝土成為橋梁建筑的主體材料,實現輕質目標;不同類型輕質材料組合拼裝的各類新型斜拉橋、懸索橋、輕質拱橋將一跨而過大川、巨流或小海灣,實現1 500 m以上大跨目標。
3.3 靈敏
21 世紀橋梁將“頭腦”靈敏,“感覺”敏捷。橋梁上裝配的計算機系統、傳感器系統將可以感知風力、氣溫等天氣狀況,同時可以隨時通過自動監測和管理系統保證橋梁的安全和正常運行,一旦發生故障或損傷,將自動報告損傷部λ和養護對策。
3.4 環保
今后建橋應從結構體系、建材和施工方法等方面來考慮橋梁對環境的影響。例如,在山區建橋更應該照顧山體和植被;在選用建材時應使用對環境影響(能耗及CO2 氣體的排放量) 小的材料。同時,21 世紀的橋梁結構必將更加重視建筑藝術造型,重視橋梁美學和景觀設計,重視環境保護,達到人文景觀同環境景觀的完美結合。
四、結束語
橋梁的跨徑代表著一個國家的經濟、工業和科學技術的整體水平。隨著經濟的快速發展,并且,與世界各國的聯系越來越緊密,尤其是在加入WTO之后,中國的經濟正在與世界全方λ的接軌。隨著工程技術的深入研究與發展,我國的橋梁建設事業一定會取得非常輝煌的成果。
參考文獻
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關鍵詞 橋梁工程 研究創新型 教學方法 探索
中圖分類號:G643.2 文獻標識碼:A
在科技快速發展和創新日異月新的今天,創新是經濟社會發展的核心動力,研究創新型大學教育已經作為我國面向未來發展的重大戰略選擇。而創新型人才是我國建設創新型國家的重要支撐和重要保障。因此,研究創新是大學教育應具有的主要基本素質。實現創新型人才的培養首先要加強核心課程的教育改革。橋梁工程專業作為土木工程中的重要組成部分是首當其沖的。橋梁工程同時又是一項復雜的系統工程,涉及到規劃、勘測、設計、施工、加固與檢測、養護與維修多個過程和步驟。橋梁工程研究型教學方法探索十分有必要,橋梁工程研究型教學方法的探索與研究是橋梁工程教學改革的核心,其教學目的是使學生系統全面地掌握各種常用橋型的構造、設計計算方法及施工與檢測維修等,并了解現代大跨度和特大橋梁的設計原理和特點、設計計算方法及施工要點等,使學生基本能夠進行橋梁方案比選、結構尺寸擬定、設計計算以及施工方案擬定等畢業設計的基本要求。課程教學效果不僅直接影響到學生學習興趣的培養和知識要點的掌握程度,而且還影響到他們專業素質和實際工程能力的養成。為此,對橋梁工程研究創新型教學方法探索,首先對橋梁工程課程教學現狀及存在問題的分析,然后對課程教學的內容、方法等方面進行了改革探討。
1傳統教學方法的形式弊端
1.1單向的教育形式
大多數情況下采用“以講為主”的教學方法,而這種教育形式已經難以滿足學生學習的要求,不能很好地調動學生學習的積極性和主動性,不利于學生能力的培養,這些缺點是顯而易見的。但是由于橋梁工程涉及的知識點多,受學時的限制,而且往往都是一年分兩個學期來安排,大多采用單向填鴨式教學方式,師生之間互動較少,多數師生只在課堂上碰面,課后難有交流,不能很好地培養學生的學習興趣。另外,受學校教學條件的限制,學生學習的知識不能馬上得到實踐,在橋梁構造原理及旋工要點的感性認識方面仍然欠缺,造成學生在知識銜接上難以將基礎知識與橋梁理論聯系起來。
1.2書本內容更新慢,新興研究方向介紹不足
教材內容是課堂教學的主要內容,也是學生學習和復習的重要參考。但是目前橋梁工程的教材版本眾多,內容繁雜,而且版本新舊程度和版本更新進度都有很大的差別。但是學時數又不斷被壓縮,這就需要教師及時地重新組織教學內容,精簡教材。同時,即使是最新版本的教材很多現代的橋梁設計理念和橋梁的國內國際發展都不能完全覆蓋,這就要求教課的教師要緊跟時代的發展并且了解最新最全的實時橋梁動態發展。但工程實際中出現的新理論、新材料、新工藝以及新結構在教材中無法體現,因此教師要及時了解當今橋梁工程的發展形勢,在課堂上及時補充這些新知識,特別是科研中的新成果,實現教學內容與科技進步的緊密結合。
1.3理論與實踐教學銜接不夠
學生有重理論計算輕實踐運用、重設計輕施工、重結構分析輕結構構造處理的思想,教學有偏重理論的傾向。橋梁工程是實踐性很強的課程,需要我們通過實踐從而進一步地將理性認識和感性認識相結合。然而,我們的課程安排一般是在大三進行橋梁工程教學,而實踐是大四才開始的,這么長的時間差顯然不能很好地將我們學習的理論知識和實踐相結合起來,從而造成教學理論與實踐相脫節。
2橋梁工程研究型教學形式探索
2.1豐富教學形式
不同的學校對橋梁工程開設課程教學課時不同,教學內容也不斷變化,以前那種純板書的教學形式是有些落后的,這樣的教學手段已無法適應教學要求,必須推行先進的教學手段來提高教學效率、保證教學質量。如采用投影儀、橋梁錄像片、三維動畫模擬(3D MAX)及PPT課件等現代化教學手段進行教學,就可以將以前教師講不清楚、學生聽不明白的教學內容直觀、生動地表現出來,大跨度橋梁、橋梁抗風的內容也是教學中非常重要的部分,但是橋梁的風致振動現實生活中很難遇到,學生無法直觀的體會認識,這時對于有風洞實驗室的學校就可以帶領學生去實驗室參觀風洞實驗。沒有條件的也可以提供橋梁風致振動或者風致橋梁倒塌的視頻,如塔科馬大橋視頻。有圖像視頻的教學顯得很生動,還可以節約大量的板書時間來引導學生理解教學內容,提高學時利用率。不僅如此,還要充分利用校園網有效延伸課堂教學,將電子課件(如老師上課的PPT,橋梁動畫視頻等)在校園網上供學生下載復習。
2.2更新教學內容,介紹橋梁工程專業研究熱點及前沿學科問題引導創新研究意識,培養研究興趣
對于年復一年的橋梁工程教學,很多教師都習慣于用過去的講義、PPT和同一版本的教材。然而隨著時代的進步,橋梁工程的發展也是日新月異的,國內的規范也一直在變。所以,教師要不斷更新課件,及時地關注規范的更新,關注國內國際的橋梁發展動態,及時引導學生觀看大型的橋梁記錄片。建立國內、國際橋梁工程專業網站鏈接,介紹學科前沿信息,有助于學生了解現學課程的最新動態,了解國內國外橋梁的設計施工發展。介紹橋梁工程專業研究熱點及前沿學科問題,比如說橋梁顫振的最新研究,最新的風致振動對大跨度橋梁結構的影響研究,學習橋梁方向常用軟件如midas,ansys,橋梁博士等,風方向的流體軟件如fluent。在學習軟件的基礎上,學生們對橋梁的計算有了更深刻的認識,再介紹有價值的論文進行閱讀,引導創新研究意識,培養研究興趣,讓學生們提出自己的觀點。對于某些新穎的、有價值的想法和思路,教師加以幫助和鼓勵,嘗試在本科階段去,這樣將極大地提升學生的學習興趣和科研的能力。只有這樣才能向研究性教學上跨越了一大步。
2.3鼓勵學生參加科研課題,積極申請大學生創新試驗,組織研究興趣討論
在課外,建立橋梁工程課程答疑室和討論教室,有助于教師課下幫助同學理解學習,為了豐富課外生活,教師可以指導學生參與自己的科研項目和課題。真正地參與科研項目后,學生們會產生責任感和使命感,在課余生活中不斷地去完善自己不懂的專業知識,同時也加深了自己對橋梁工程專業的認知。組織橋梁結構模型大賽,通過學生自己動手制作橋梁模型,理解各種橋型的受力特點和結構特點,不但能增強學生對專業知識的理解,也能提升學生的動手能力。積極申請大學生創新試驗,在實驗中激發自己的創新思維,同時,團隊的協作能力也將起著重要作用。對于學校有科技立項的活動,學生應該在教師的積極引導下參加學校甚至是省內的科技立項活動,在不斷的發現問題、查閱書籍、學習軟件后解決問題。這樣豐富的課余生活對學生的研究性學習有著極大的幫助,每個學生的學術水平的提升,有助于研究型教學的發展,也有利于學校向研究型大學邁進。
2.4實踐和理論課程安排
橋梁工程是一門實踐性和理論性都很強的課程,因此理論與實踐的有機結合顯得尤為重要。校內的實驗教學讓學生在掌握一定知識的基礎上,按實驗課題來進行各種力學和理論的驗證。對于能力強的學生可以采用自己動手制作橋梁實驗模型,通過實驗去證明他們的某些假設和理論,創造性地回答理論中的結論。
鼓勵學生到橋梁施工現場參觀并且直接參與施工,增強運用理論知識解決實際問題的能力,對于某些條件不太允許的,由教師帶隊參觀講解或者找項目負責人來講解橋梁施工工藝和相關橋梁參數。這是一個手腦并用,形象思維、邏輯思維、靈感同時發揮作用,這樣實踐、認識、再實踐、再認識的反復過程,在這種探索過程中,學生的綜合素質會得到全面提高。
然而,這樣還是不夠的。以長沙理工大學為例,雖然既有校內的各種力學實驗和材料實驗,也有校外的橋梁工程實習。但是,實踐時間安排不太合理。校內的各種實驗和實踐都是在橋梁工程開課之前開設的,這就造成了理論上的脫節,有些同學都不能弄懂這些理論知識是哪里來的,能運用到哪里去。而橋梁工程的校外實習和實踐活動大多是等橋梁工程課程結束后一年才開設,這樣雖然已經學過橋梁工程課程,但是理論都有遺忘,而且,雖然來到現場,但是已經記不起來當時到底哪里沒弄懂,這樣導致就知識的脫節。所以,作為從事橋梁工程教學的教師,筆者建議橋梁工程的校外實習也和橋梁工程課程理論學習同步進行。這樣及時生動的現場觀摩有利于同學們對知識的更深層次的掌握。
以上的實踐活動都基本是屬于認識實習的范圍,認識實習只是對學生理論學習的基礎上有一個遞進過程,讓學生能夠更清晰的認識橋梁,認識我們所從事的領域。但是,這是遠遠不夠的,除此之外,還應開設頂崗實習(生產實習)。有些學校由于時間、實習場地、安全等原因,在橋梁工程的學習中沒有安排生產實習。這樣畢業的學生,他們雖然有一定的橋梁基本知識儲備,但是真正畢業上工地工作時會有明顯的不適應和明顯的陌生感,這都是缺乏經驗的體現。所以,安排生產實習是很有必要的。
3結論
雖然,筆者對橋梁工程的幾個方面進行了利弊討論及對策的給出,但是由于不同學校的教學安排和筆者在教學上經歷和經驗的不同,給出的結論和對策也可能會不夠全面,而且還具有一定的局限性。由于橋梁工程這門課程的復雜性,橋梁工程研究型教學方法探索及教學改革將是一個永不陳舊的話題,這就需要我們橋梁人一起努力,一起去探索。
基金項目:長沙理工大學教學質量工程項目資助(ZL1305),長沙理工大學大學生創新試驗項目。
參考文獻
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【關鍵詞】大跨度連續剛構橋;施工控制
1 大跨度連續剛構橋的施工控制目的及內容
1.1 施工控制目的
施工控制是橋梁建設中不可或缺的一部分,是隨著橋梁向大跨度方向發展而逐步發展起來的。在施工控制實施之前,首先必須結合設計圖紙和相關實際情況對橋梁進行建模和計算分析,確定結構特別是主梁在施工過程以及成橋后的受力、變形等情況,在現場施工控制的過程中以此計算結果為依據,在最大程度上使成橋后的線形和受力狀態滿足設計和規范要求。
大跨度連續剛構橋施工過程較為復雜,施工過程中各種參數,如梁重、結構剛度、有效預應力、相對濕度等參數以及外界各種環境因素對結構的變形和內力有很大的影響,施工控制過程中可以對其密切關注,以防橋梁受力狀況和結構的變形與理論計算值相差太遠,從而導致成橋后主梁的線形和受力狀況無法達到設計和規范要求。在大跨度連續剛構橋施工過程中進行施工控制,并預留長期觀測點,將會給橋梁創造終用提供可靠保證。
1.2 施工控制內容
橋梁施工控制的項目主要包括橋墩垂直度監控、基礎沉降變形監控以及主梁線型監控。在橋梁的施工工程中必須認真復核理論計算數據,同時在現場對其進行嚴密的監控,在最大程度上把誤差控制在容許范圍之內,保證橋梁施工安全、順利。
提供箱梁懸澆過程中各節段的預拱度,并對主梁應力進行監控。在懸臂澆筑過程中,分別在張拉前、張拉后、掛籃前移前、掛籃前移后、澆筑前、澆筑后六個工況對梁段位移進行測量,將測量數據與理論計算值對比,根據比較結果對以后施工段預拱度進行糾偏修正并確定立模標高。結構應力的控制通常是通過預埋應變計,現場測試應變情況,并把實測數據反饋到計算機中,對應分析其受力狀態是否滿足要求。
2 大跨度連續剛構橋的施工控制關鍵問題探討
2.1 基礎沉降變形與橋墩垂直度控制
橋墩的主要作用是承受上部結構傳來的荷載,并將荷載傳遞到地基上。在施工過程中為了能準確測量基礎沉降變形和橋墩垂直度,需通過相關計算軟件的多次復核并得出相應理論值,再結合實際情況確定橋墩模板的準確位置,且在主墩和已澆節段的適當位置布設標高觀測點,對橋墩的變形進行嚴密監測。
在施工階段,墩身垂直度和日照溫差對墩的穩定性影響很大,實際橋梁處于偏心受壓狀態,尤其當垂直度控制不好時,對穩定性影響更大,在大橋的設計、施工和運營過程中,存在著各種的不確定性,主要包括物理的不確定性、模型的不確定性、統計的不確定性、人為因素的不確定性和自然因素的不確定性,所以在施工過程中要嚴格控制結構的各種變化。
現場施工控制過程中,需在主墩各施工節段分段處布置觀測點,對每個施工階段做出準確的測量,施工完主墩后,再在主墩的墩頂位置處沿上下游布置二個測點,測點布置在0號塊的腹板位置處,并通過適時觀測及時發現誤差并做出適當調整。主墩基礎沉降變形測點選在主墩承臺上。主墩墩身垂直度測點選在墩身的不同高度位置處,測點根據所建立的平面和高程控制網布置,保證網內視野通透,橋墩沉降觀測采用全站儀結合棱鏡或反光片進行測量,
2.2 箱梁立模標高和箱梁應力控制
跟蹤施工過程中主梁各梁段標高、橋墩的變位以及各斷面(主梁及墩柱)的應力應變。在懸臂箱梁梁頂位置分別設立標高觀測點。在測點位置處預埋置短鋼筋并用油漆依次標號,通過對梁底標高的測量,并參照相應梁項位置處對應兩個測點的標高,相互比對,最大程度上減小誤差,以保證橋梁線形。線形的控制主要觀測混凝土澆筑前、澆筑過程中、澆筑后以及預應力張拉后各節段掛籃的定位標高和主梁標高等,并通過與理論數據的對比,求出偏差,再通過迭代計算求出修正后的理論值,最后反饋到施工現場。
施工過程中,預應力鋼束的孔道位置、鋼絞線是否發生纏絞現象是質量控制的關鍵。如果孔道位置不準確,將改變結構的受力狀態,因此孔道位置準確與否直接關系到施工的預應力度能否達到設計值,對結構安全和工程使用階段是否會產生裂縫有著直接聯系。
預應力鋼束兩側和上下游應對稱張拉,從而減少不對稱張拉引起的預應力損失。張拉控制應力對橋梁線形和內力的影響都很大,其大小能否達到理論計算值直接影響著預應力的效果,張拉時必須控制到位,既不能小于理論計算值同時也不能超過設計規定的最大張拉控制應力。預應力鋼束張拉后出現主梁應力不足和主梁應力不對稱是很常見的問題,因為施工過程中影響預應力張拉的因素很多,如千斤頂壓力不準確、錨具安裝誤差、操作失誤等,有時會發生斷絲和滑絲的情況,當斷絲或滑絲數不超過規范值時,可采用超張拉方式補足應力,若超過規范值必須卸錨,更換鋼束。
溫度對預應力鋼束張拉效果將產生一定影響,預應力鋼束的張拉應選擇主梁溫度比較均勻的狀態下進行。若張拉時外界溫度較高或主梁上下表面溫差較大,則易造成主梁沿縱向伸長且上下表面伸長量不同,給主梁預應力帶來很大的影響。預應力張拉完后,由于預應力鋼束表面與混凝土之間存在溫差,且兩者的溫度梯度不同,由于溫度變化產生的位移和受力狀況也會不同,鋼束預應力會因此而受到損失。因此,在預應力張拉過程中,必須嚴格控制溫度和張拉時機。
2.3 主梁線形、橋面鋪裝標高控制
測定主梁撓度、主梁軸線偏差和橋墩位移的變化情況,主要觀測混凝土澆筑前、澆筑過程中、澆筑后以及預應力張拉后掛籃各控制點的高程、主梁高程等。該預應力混凝土連續剛構橋的施工方法為掛籃懸臂現澆法,在澆筑過程中,應嚴格按照理論計算和設計要求控制梁段立模標高,保證施工過程和成橋后的線形平順,符合受力要求。懸臂箱梁位移實測值與理論計算值不可能完全一致,在施工控制過程中,需要不斷和理論值對比并做出相應的調整。橋面鋪裝標高的控制也很重要,它關系到橋面行車的平順性,控制過程中需根據箱梁頂面的標高做出對應的修正。
箱梁合攏方案對成橋受力狀態影響很大,是橋梁施工和體系轉換的重要環節,不同的合攏方案會使結構的受力情況發生相應的改變,在合攏過程中應調整兩懸臂端的施工荷載,使其變形相等。同時,合攏方案的調整也為施工誤差的調整提供了機會。
3 結語
本文闡述了大跨度連續剛構橋施工控制的主要內容,著重介紹了線形控制、應力控制、溫度控制和穩定性控制的相關內容與方法,分析了大跨度連續剛構橋施工誤差等內容,論文的內容,為今后橋梁工程的施工控制提供了基本的理論基礎與可參考性資料。
【參考文獻】
[1]林富權.大跨度連續剛構橋梁施工控制關鍵問題分析與研究[J].中國建筑金屬結構,2013(16).
關鍵詞:橋梁結構,風振,控制
1引言
隨著大跨度橋梁的普遍興建和高效能建橋材料的廣泛應用,現代橋梁的結構形態逐漸向大跨、輕、柔方向發展。雖然這對于美觀及經濟性方面是有益的,但是卻給結構設計、施工甚至運營提出了更高更嚴格的要求。大跨度橋梁作為生命線工程的重要組成部分,在政治、經濟領域占據著重要的地位,對于它們的安全性應給予格外的重視。現代橋梁結構趨于輕、柔的特點給結構本身抗風抗震性能提出了考驗。隨著大跨度柔性橋梁的出現,風荷載往往成為結構上的支配性荷載。風是空氣從氣壓大的地方向氣壓小的地方流動而形成的。風在行進中遇到結構,就形成風壓力,使結構產生振動和變形。橋梁受風力的作用后,結構物振動與風場間產生的互制現象―空氣彈力效應所引起的氣動力不穩定現象機率大為增加,強風、弱風都有可能使之整體或局部產生損壞。例如,1940年11月7日,美國華盛頓州建成才4個月的老塔科馬(Tacoma)懸索橋(主跨853m)僅在8級大風作用下就發生強烈的風致振動而破壞的嚴重事故。該事件促使了橋梁工程界對結構風致振動的研究,并由此發展了一門新的學科―橋梁風工程學。近幾年來,隨著我國大跨度橋梁的建設,橋梁風害也時有發生,江西九江長江公鐵兩用鋼拱橋吊桿的渦激共振;上海楊浦大橋斜拉索的渦振和雨振損壞套索等。由此可見,通過對大跨度橋梁的抗風問題進行理論研究,采取有效的措施把風對橋梁的危害控制在容許范圍內,具有十分重要的理論價值和實際意義。
2橋梁結構的風致振動
橋梁結構風致振動可分為兩大類:一類為限幅振動,主要包括抖振和渦激振;另一類為發散性振動,主要包括馳振和顫振。
橋梁的抖振是指橋梁結構在紊流場作用下的隨機性強迫振動。根據現有研究成果,抖振雖然并不像顫振那樣引起災難性的失穩破壞,但是過大的抖振響應在橋梁施工期間可能危及施工人員和機械的安全,在成橋運營階段則會帶來結構剛度問題而影響行人和車輛的舒適性以及引起交變應力縮短構件的疲勞壽命。
氣流繞過物體時,在物體兩側會形成不對稱脫落的漩渦,從而形成交替作用在物體上的橫風向的渦激力或力矩,結構在這種類似簡諧力的作用下,就會發生橫風向或扭轉的渦激振動,并且在漩渦脫落頻率與結構的自振頻率一致時將發生渦激共振。對橋梁結構而言,除透風率大于50%的桁架主梁可以不考慮渦激振動外,一般均需對主梁整體的渦激振動。此外,大跨度系桿拱橋的吊桿、斜拉橋的斜拉索、懸索橋和斜拉橋在施工階段的獨塔等也易于發生渦激振動。論文參考網。
浸沒在氣流中的彈性體本身會發生變形或振動,這種變形或振動相當于氣體邊界條件的改變,從而引起氣流力的變化,氣流力的變化又會使彈性體產生新的變形或振動,這種氣流力與結構相互作用的現象稱為氣動彈性現象。氣動力不穩定是一種典型的氣動彈性現象。氣流中的結構在某種力的作用下撓曲振動,這種初始撓曲又相繼引起一系列具有振蕩或發散特點的撓曲,這就是氣動彈性不穩定。一切氣動彈性不穩定現象都必含有因物體運動而作用在物體上的氣動力,這種氣動力就是自激力。橋梁結構的馳振與顫振是兩種最主要的氣動彈性不穩定現象,并可能造成嚴重的災難性后果。
3橋梁風振的控制方法
對于大跨徑橋梁,風致振動的形式多種多樣,各種風致振動的機理也不同。單純采用空氣動力學措施并不能兼顧各個方面。理想的做法是選擇適當的空氣動力學措施,同時采用適當的振動控制措施(如增加阻尼器)來進一步抑制和減小橋梁結構風致振動。1972年Yao提出了結構控制的概念,將控制論引入了土木工程結構之中,從而開辟了嶄新的研究領域。論文參考網。上世紀80年代以來,橋梁風振控制理論研究發展迅速,并且得到了實際應用。就目前技術水平而言,結構振動控制技術主要包括基礎隔震、被動耗能減振、主動控制、半主動控制、混合控制及智能控制等。
基礎隔震是在上部結構和基礎之間設置水平柔性層,延長結構側向振動的基本周期,使基礎隔震結構的基本周期遠離地震動的卓越周期,使上部結構的地震作用、橫向剪力大幅度減小。同時,結構在地震反應過程中大變形主要集中在基礎隔震層處,而結構本身的相對變形很少,此時可近似認為上部結構是一個剛體,從而為建筑物的提供良好的安全保障。
結構耗能減振就是把結構的某些非承重構件(如支撐、剪力墻、連接件等)設計成耗能元件,或在結構的某些部位(層間空間、節點、連接縫等)裝設耗能裝置。在小幅振動時,這些耗能元件或耗能裝置具有足夠的初始剛度,處于彈性狀態,結構仍具有足夠的側向剛度以滿足使用要求。當出現大幅振動時,隨著結構側向變形的增大,耗能元件或耗能裝置率先進入非彈性狀態,產生較大阻尼,大量消耗輸入結構的地震或風振能量。
結構主動控制是在結構受到外部激勵而發生振動的過程中,利用外部能源瞬時施加控制力或瞬時改變結構的動力特性,以迅速衰減和控制結構振動反應的一種減振控制技術。結構主動控制需要實時測量結構反應或環境干擾,采用現代控制理論的主動控制算法在精確的結構模型上運算和決策最優控制力,最后作動器在很大的外部能量輸入下實現最優控制力。在結構反應觀測基礎上實現的主動控制成為反饋控制,而結構環境干擾觀測基礎上實現的主動控制則稱為前饋控制。
結構半主動控制是在主動控制的基礎上提出的,是一種以參數控制為主的結構控制技術。它是根據控制系統的輸入輸出要求,利用控制機構來實時調節結構內部的參數,使結構參數處于最優狀態。結構半主動控制的原理與結構主動控制的基本相同,只是實施控制力的作動器需要少量的能量調節以便使其主動地甚至可以說是巧妙地利用結構振動的往復相對變形或相對速度,盡可能地實現主動最優控制力。因此,半主動控制作動器通常是被動的剛度或阻尼裝置與機械式主動調節器復合的控制系統。
混合控制是主動控制和被動控制的聯合應用,使其協調起來共同工作。這種控制系統充分利用了被動控制與主動控制各自的優點,它既可以通過被動控制系統大量耗散振動能量,又可以利用主動控制系統來保證控制效果,比單純的主動控制能節省大量的能量,因此有著良好的工程應用價值。
把經驗和直覺推理、綜合判斷等人類生物技能應用于一般控制之中,使結構具有感知、辨識、優化和自我控制等功能的控制稱為智能控制。論文參考網。結構振動的智能控制是國際振動控制研究的前沿領域,主要涉及智能材料、人工智能、自動控制、力學、電學、機械和計算機等多門學科。結構智能控制主要包括兩類:一類是利用智能材料研制的智能減振控制裝置對結構實施的局部振動控制;另一類是將模糊邏輯控制、神經網絡控制和遺傳算法等智能控制算法應用于結構的振動控制。由智能材料制成的智能可調阻尼器和智能材料驅動器等智能減振控制裝置構造簡單、調節驅動容易、能耗小、反應迅速、時滯小,在結構主動控制、半主動控制、被動控制中有廣闊的應用前景。
對于橋梁結構的風振控制,應依據不同的部位,采取響應的振動控制措施。例如,對于橋梁主體的風振控制目前主要采用減振技術。比較成熟的控制裝置有調諧質量阻尼器(TMD)、調諧液體阻尼器(TLD)等,其中以TMD應用最為廣泛。對于斜拉橋、懸索橋的索塔風振控制裝置多采用主動質量驅動器(AMD)及懸掛式TMD。對于拉索振動控制,由于其振動機理比較復雜,因而拉索控制方式的探索也較活躍。大致有三種:其一,耗能減振方式,即采用高阻尼橡膠做成膠圈,安裝在拉索的鋼導管中。其二,采用專門的阻尼減振器,即在拉索與橋面相交處設置一對阻尼器,用以減小拉索自由長度,反饋拉索振動時的相對位移和相對速度。其三,采用減振副索,即用不銹鋼絲繩將斜拉索連起來,借以增強拉索間的互相約束,增大附加阻尼。
4重點研究方向
鑒于橋梁風致振動控制當前存在的不足,應對其成橋后和施工狀態下的風振理論及控制進行進一步的研究,主要有:空氣振動的控制理論、控制措施、裝置及相應的試驗研究;數值模擬風洞及空氣的動力穩定性計算的計算機仿真技術研究;大跨度橋梁結構體系的空氣動力穩定性研究及相應的全橋模型實驗;施工階段空氣動力穩定性研究及相應試驗;空氣動力參數的識別方法、評價及相應的風洞試驗。以上問題的研究和解決勢必為橋梁的建造產生直接的指導作用,使橋梁的振動控制研究更加科學、經濟、可靠。
5結語
經過國內外學者、工程界人士的不斷探索和實踐,橋梁結構風振控制取得了豐富的研究成果和巨大的進展。雖然目前橋梁風振控制技術在工程中的應用還剛剛起步,還有許多問題尚未解決。但是相信隨著科學技術的進步,有關各種技術難題會逐步得到完善,橋梁結構風振控制技術必將會被更廣泛的應用到實際工程當中。
關鍵詞:連續剛構、施工控制、監控方案
中圖分類號: TU74文獻標識碼:A 文章編號:
1. 橋梁概況
此連續梁橋為一座三跨預應力混凝土單線連續梁橋,跨度布置為35+80m+35m。上部結構為單箱單室變截面箱梁,中支點截面箱梁高為6.10m,跨中及邊跨直線段箱梁高為3.50m,橋寬8.5m;梁部混凝土為C50;采用縱、橫和豎向三向預應力體系。本橋采用掛籃懸臂澆筑法施工,全橋分兩個T構對稱懸澆。
2.施工監控依據和原則
本橋施工監控依據下列有關規范、標準進行:
1.《公路橋涵設計基本規范》(TB10002.1-2005)
2. 《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》(TB10002.3-2005)
3. 《客運專線鐵路橋涵工程施工質量驗收暫行標準》(鐵建設[2005]160號)
本大橋的施工監控原則:在保證橋梁滿足設計要求的前提下,以主梁幾何線形為基本控制目標,進行本大橋的施工監控工作。
3. 施工監控方法
3.1 施工監控流程
大跨度連續剛構橋的施工控制是一個“預告施工量測識別修正預告”的循環過程。計算線形控制中立模標高時,都假定參數值為理想(規范)值。為了消除因設計參數取值的不確切所引起的施工中設計與實際的不一致性,在施工過程中需要對這些參數進行采集,及時掌握結構實際狀態,并通過計算,識別出各參數對主梁標高的影響程度,進而對未澆注主梁的立模標高進行修正,以滿足設計要求。
3.2 結構計算內容
施工控制的第一項工作就是對橋梁施工過程中的內力、應力和位移進行有限元分析計算,確定施工過程中每個階段的變形和受力理想狀態,以此為依據來控制和指導施工過程的每個階段。
本文采用橋梁博士3.0系統進行分析計算,并采用空間有限元分析軟件MIDAS/Civil進行復核。建立有限元計算模型時,對該橋的施工過程進行了模擬,得到各個施工狀態下的理論變形和應力。有限元計算模型如圖1所示。
圖1全橋有限元計算模型示意圖
值得注意的是,施工階段的模擬應根據實際施工過程進行調整,因此有限元模型需要不斷修正,以上計算都是動態的過程。
結構計算的目標是提供以下理論控制數據:
1. 各施工梁段的計算撓度值:(1)自重、預應力以及混凝土收縮徐變引起的懸臂前端撓度值;(2)掛籃彈性變形;(3)活載撓度值。
2. 各施工梁段的立模標高:
大跨度連續梁橋懸臂施工過程中,施工控制的關鍵是撓度控制。撓度控制的目的是:根據計算結果和各階段實測數據,與設計計算結果對比,調整梁段預拱度值(在立模標高計算中體現),確保成橋線形符合設計要求,保證合攏精度。
在結構線形控制時應對部分主要設計參數提前進行測定,以便在施工前對部分結構設計參數進行一次修正。根據實際情況,對于每一梁段,測量其彈性模量及容重,將實際的彈性模量和容重與計算中采用的彈性模量和容重進行對比,從而進行修正,使計算更好地反映實際情況。
1.混凝土彈性模量的測定
采用現場取樣通過萬能實驗機試壓的方法,分別測定混凝土在2d、7d、14d、48d、60d齡期的值,以得到完整的E-t曲線,為主梁預拱度的修正提供數據。
2.混凝土容重的測定
采用現場取樣,在實驗室用常規方法進行測定。
4. 主梁線形監測
4.1 墩頂和截面測點布置
將墩頂標高值作為箱梁高程的水準基點,每一墩頂布置一個水平基準點和一個軸線基準點。以首次獲得的墩頂標高值為初始值,每一工況下的測試值與初始值之差即為該工況下的墩頂變位。0號塊的頂板共布置1個水準控制點和6個測點,為方便得到梁底標高,亦可在箱梁里面的墩頂橫隔板處加設一個水準控制點。
梁體標高測量的精度直接關系到線形控制的成功與否。采用精密水準儀,并由專業人員進行高程測量,測量精度在±1mm以內。澆筑梁段懸臂前端測點布置如圖2。其中頂板測點可以控制梁頂的設計標高,底板測點可控制梁底標高,兩者結合亦可得到精確的梁高。
圖2截面測點布置圖
為方便得到施工過程中梁體標高的變化過程以及成橋后線形復測,各梁段施工時需預埋測點,并保持高程測點在整個施工過程中不損壞。
4.2 主梁平面線形控制和節段撓度觀測
主梁平面線形通過采用全站儀控制,通過立模前放樣、立模后自檢、監理復測多次測量確保梁體平面線形控制在允許誤差范圍內。根據監控小組提供的立模標高,專業測量人員對底模標高進行現場精測,使調整后的模板標高精確符合立模標高,誤差不超過3mm。調整合格后,對前面2個已澆筑梁段的梁頂測點進行測量。在混凝土澆筑完后半天內(強度達到測量條件),對新澆筑梁段的6個測點進行測量,并對前2個已澆筑梁段的梁頂測點進行測量。在混凝土養護時間足5天后,預應力鋼筋張拉前半天內,對新澆筑梁段6個測點進行測量。在本梁段預應力鋼筋張拉完、模板拆除后半天內,對張拉梁段6個測點進行測量。
除保證各跨線形在控制范圍內外,主梁全程線形應定期或不定期進行通測,確保全橋線形的協調性。
4.3 施工過程控制精度要求
根據《客運專線鐵路橋涵工程施工質量驗收暫行標準》(鐵建設[2005]160號)要求,施工控制精度如下:(1)立模標高允許偏差:±3mm;(2)梁段軸線偏差≤15mm;(3)梁段頂面高程差:±10mm;(4)合攏段相對高程差≤15mm;(5)懸臂梁段高程:-5≤h≤15(mm)。
5. 合攏段施工注意事項
合攏段施工是體系轉換的重要環節,是控制全橋受力狀況和線型的關鍵工序。線形控制過程中, 根據此三跨連續梁橋施工設計,本橋合攏段施工順序為先合攏兩個邊跨合攏段,最后合攏中跨合攏段,合攏段應在當天溫度最低時澆注混凝土。邊跨合攏段混凝土澆筑后,張拉邊跨預應力束,解除主墩臨時固結,使懸臂T構變為簡支結構;中跨合攏后,使兩個簡支結構形成一個連續梁,完成兩次體系轉換。
參考文獻:
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3 王鵬. 大跨度預應力混凝土連續剛構橋施工控制研究[D].武漢理工大學碩士論文. 2007
4 向中富. 橋梁施工控制技術[M].北京:人民交通出版社. 2001
作者簡介:
關鍵詞:大型橋梁結構健康檢測檢測技術傳感器
中圖分類號: TU997 文獻標識碼: A
一、現代大型橋梁健康監測技術的概念
大型橋梁結構健康監測實際上是一個多參數(包括溫度、應力、位移、動力特性等)的監測。所謂大型橋梁結構健康監測技術就是指利用一些設置在大型橋梁關鍵部位的測試元件、測試系統、測試儀器,實時、在線地量測大型橋梁結構在運營過程中的各種反應,并通過對這些大型橋梁結構關鍵部位的測試數據的現場采集、數據與指令的遠程傳輸、數據儲存與處理、結構安全狀態的評估與預警等一系列程序,分析大型橋梁結構的安全狀況、評價其承受靜、動態荷載的能力和結構的安全可靠性,為運營及管理決策提供依據.
大型橋梁結構健康監測技術涉及多個學科交叉領域,隨著現代檢測技術、計算機技術、通訊技術、網絡技術、信號分析技術以及人工智能等技術的迅速發展,大型橋梁結構健康監測技術正向實時化、自動化、網絡化的趨勢發展。目前,包含多項檢測內容、能對大型橋梁狀態進行實時監測,并集成了遠程通信與評判控制的健康監測系統,已經成為大型橋梁健康監測技術發展的前沿.
大型橋梁結構健康監測技術主要包括監測系統總體設計技術、傳感器及其優化布設技術、數據自動采集與傳輸技術、結構仿真分析技術、健康診斷與結構安全評估技術等。
二、大型橋梁結構健康監測系統總體設計技技術
大型橋梁結構健康監測系統是集結構監測、系統辨識和結構評估于一體的綜合監測系統。通常采用各種先進的測試儀器設備對大型橋梁在外界各種激勵(包括交通荷載、環境荷載等)下的各種響應進行監測;然后對監測到的各種信息進行處理,結合結構模型等知識對結構進行診斷,分析結構的損傷狀況;最后對大型橋梁結構的健康狀態進行評價,并確定科學的大橋維修、養護策略。其監測內容一般包括
1)大型橋梁結構在正常環境與交通條件下運營的物理與力學性能響應,包括各種荷載下的內力(應力)、變形、固有頻率、模態、混凝土的碳化、鋼筋的銹蝕等。
2)大型橋梁重要非結構構件(如支座)和附屬設施的工作狀態;
3)大橋所處環境條件等。
大型橋梁結構健康監測是運用現代的傳感與通訊技術,實時監測大型橋梁運營階段在各種環境荷載條件下的結構響應與行為,對于具體的一座大型橋梁的監測系統設計,由于其本身的結構特點和監測重點的不同,其相應的監測方法、內容、規模、監測效果也各不相同,但總體上應遵循以下設計準則:
1、系統功能要求
不同的功能目標所要求的監測項目不盡相同。絕大多數大跨度大型橋梁結構監測系統的監測項目都是從結構監控與評估出發的。如果監測系統考慮具有結構設計驗證的功能,那就要獲得較多結構系統識別所需要的信息。一般來說,對于大跨度索支承大型橋梁,需要較多的傳感器布置于橋塔以及加勁梁以及纜索、拉索各部位,以獲得較為詳細的結構動力行為并驗證結構設計時的動力分析模型和響應預測。
另外,在支座、擋塊以及某些聯結部位需安設傳感器獲取反映其傳力、約束狀況等的信息。因此大型橋梁結構健康監測系統的功能應考慮以下幾個主要方面:
1)結構整體行為方面:包括研究結構在車橋共同作用、強風、強地面運動下的非線性特性以及橋址處環境條件變化對結構動力特性、靜力狀態(內力分布、變形)的影響等。
2)結構局部問題:例如邊界、聯接條件,鋼梁焊縫疲勞及其它疲勞問題;結合梁結合面的破壞機制;索支承大型橋梁纜(拉)索和吊桿的振動局部損傷機制。
3)抗震方面:包括各種場地地面運動的空間與時間變化、結構相互作用、多點激勵對結構響應的影響等,通過對墩頂與墩底應變、變形及加速度的監測進行大型橋梁抗震分析等。
4)抗風方面:包括風場特性觀測、結構在自然風場中的行為以及抗風穩定性。
此外,也應重視結構耐久性問題、基礎變形規律、樁基的承載力等問題。
2、效益/成本分析
監測系統的設計首先應該考慮建立該系統的目的和功能,對于特定的大型橋梁,建立結構健康監測系統的目的可以是大型橋梁監控與評估,或是設計驗證,甚至以研究發展為目的。一旦建立系統的目的確定,系統的監測項目就可以基本上確定,也就可以確定其功能的設計要求。但由于監測系統設計過程中各監測項目的規模以及所采用的傳感儀器和通信設備等的確定需要考慮投資的限度,因此在設計監測系統時必須對監測系統方案進行成本/效益分析。根據功能要求和成本/效益分析將監測項目和測點數量設計到所需的范圍內,以便最優化地選擇安裝系統硬件設施。
三、傳感器及其優化布置技術
傳感器的選擇主要考慮以下幾個方面的因素:傳感器類型的選擇以及傳感器的精度、分辨率、頻響及動態范圍;傳感器布設位置以及其周圍動態環境的影響程度、測量噪聲的影響程度等。
大型大型橋梁健康檢測、監測過程中應用的傳感器主要用來測量加速度、速度、位移及應變等參數,由于大型橋梁結構尺寸龐大,同時自振頻率往往非常低,結構的響應水平通常也非常小,因此,要求傳感器必須具有頻響范圍廣、低頻響應好、測量范圍大的特點。傳統的傳感器有壓電式力傳感器、加速度傳感器、阻抗傳感器、應變片等,它們己廣泛應用于各類工程結構的實測中,這里不再贅述.
目前新興的傳感器主要有:疲勞壽命絲、壓電材料傳感器、碳纖維、半導體材料和光纖傳感器等。
光纖傳感器是隨著光纖通訊技術的蓬勃發展而涌現出來的一種先進的傳感器,是用于長期監測的最理想材料。其主要性能特點包括:
1)具有感測和傳輸雙重功能;抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕,本質安全可靠,耐久性好;靈敏度高;重量輕、體積小、可撓曲,對被測介質影響小;
2)便于復用、成網,有利于與現有光通信技術組成遙測網和光纖傳感網絡;
3)測量范圍廣。可測量溫度、壓強、應變、應力、流量、流速、電流、電壓、液位、液體濃度、成分等。
四、大型橋梁結構健康監測系統總體設計
現代大型橋梁結構健康監測技術不只是傳統的大型橋梁檢測技術的簡單改進,而是運用現代傳感與通信技術,實時監測大型橋梁運營階段在各種環境條件下的結構響應與行為,獲取反映結構狀況和環境因素的各種信息,并由此分析結構的健康狀況、評估結構的可靠性,為大型橋梁的管理與維修決策提供科學依據.
1 監測系統的組建,見圖1:
圖 1典型大型橋梁結構健康監測系統框圖
2 監測系統的設計原則
1)目的與功能的主輔原則
監測系統的設計應該以建立該系統的目的和功能為主導性原則,建立健康監測系統的目的確定后,則系統的監測項目和儀器系統就可基本確定。一般而言,建立大型橋梁健康監測系統的主要目的是掌握結構的運營安全狀況,因此健康監測系統的設計應首先考慮以結構安全性為主的監測原則,是能夠關乎結構安全與否的重點監測內容,而其它目的則為輔的。
2)功能與成本最優原則
健康監測系統的成本通常比較大,其成本一般由三大部分組成:結構仿真分析費用、儀器系統費用及處理軟件費用。結構仿真分析部分費用一般較小,但其意義重大。儀器系統是健康監測系統成本的主要部分,監測項目及傳感器數量越多,監測信息就越全面,從而系統成本就越高;反之則降低系統成本,但同時可能會因為監測信息不足而使監測數據有效性減小。所以為使系統成本更合理,有必要對功能與成本進行優化,使用最小的投資,獲得最大的有效監測信息。信息處理軟件費用,其主要功能是對巨量信息進行解釋、存儲、傳輸及初步評價等,
該部分費用相對也比較小。
3)系統性和可靠性原則
監測分析、仿真計算、工程經驗有機結合,也只有用系統分析原理,使測點之間、監測項目之間能相互結合,從而提高整個系統的監測功效;監測系統最基本的要求是可靠性,而整個系統的可靠性取決于所組成的各種儀器的可靠性、監測網絡的布置及設計的統籌安排和施工上的配合等因素。
4)關鍵部件優先與兼顧全面性原則
關鍵部件是指各種原因導致的可能破壞區、變形敏感區及結構的關鍵部位,這些關鍵部件都必須重點監測。但也應考慮全面性,考慮對結構整體性進行監測,例如基礎的總體安全性監控等。
5)實時與定期監測結合原則
根據監測目的、功能與成本優化確定監測項目后,應該考慮的是實時監測與定期監測分別設置的原則。由于監測項目的不同,有些項目不必長期實時監測,但其監測頻率又遠高于人工監測,這時可考慮采用定期監測,以減少后期維護成本和數據處理壓力。
結束語:
交通運輸是一個國家的經濟命脈,而大型橋梁是交通的咽喉,大型橋梁的建造和維護是一個國家基礎設施建設的重要組成部分,同時也是經濟發展與技術進步的象征。本文簡要分析了大型橋梁的健康系統的設計,希望對同行以幫助。
參考文獻:
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關鍵詞:橋梁施工;溫度控制;混凝土;有限元
Abstract: This paper mainly introduces the influence of temperature profile control in concrete bridge construction andthe grey system theory, and the correction measures of temperature control is discussed. The conclusion of this paper,from the view of theory is scientific and reasonable, and has certain reference and reference for the same type of bridge engineering in the future.
Keywords: bridge construction; temperature control; concrete;finite element
中圖分類號: U445 文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
對大跨徑橋梁施工線形控制來說溫度的變化有著較大的影響,當前主要處理對橋梁施工線形控制溫度變化影響的方法主要是次日早上太陽出來之前完成,或者是將線形檢測安排在日落兩個小時之后。但是,僅僅在上述規定的時間內來進行測量顯然是不現實的,特別是在測量工作相對比較多的時候。另外,上面所說的方法還需要對線形檢測的時間進行固定,極為不利于縮短施工的工期,對于混凝土橋梁,就算是在上面所說的時間內進行數據的測量,那么仍舊有可能會出現比較大的偏差。
一、溫度變化對橋梁施工線形控制的影響
日照溫差影響以及季節溫差影響是溫度影響的兩個方面。橋梁各部分由于受到日照的程度不同,溫度的變化必然會不均勻,這就是我們所說的日照溫差影響;而季節溫差影響則指的是,隨著季節的周期性變化氣溫也隨之變化,對橋梁的結構會造成一定的影響,一般情況下在橋梁內部各處假定溫度處于均值變化。溫度場的分布是非常復雜的,但是我們通常認為在橋梁的內部會形成較為規律的溫度梯度,因此,通過橋梁上下緣的溫差方法來進行模擬。接下來分別采用現場實測和有限元計算進行分析。
(1)現場實測如表1。
(2)有限元計算
采用Midas/Civi有限元軟件進行分析,通過前處理模塊建立有限元模型,具體見圖1。
在橋梁內部日照溫差形成了非常復雜的溫度場,但是我們通常認為會在橋梁的內部形成比較規律的溫度梯度,我們假定該溫度的梯度是呈線性變化的。圖2為采用軟件所計算的日照溫差所形成的溫度梯度模型。
二、灰色系統理論
(1)建模機理與概述
含有已知的信息,同時也含有非確知和未知信息的系統就是我們所說的灰色系統,也可以稱之為貧信息系統。根據一系列數學方法以及生成數灰導數、灰關聯度、灰微分等觀點構建起一般連續性的微分方程,對原始數據序列然后通過擬合,以求出微分方程的具體系數,最終得到灰色預測模型的方程式,這就是建其建模的機理。一般情況下GM(m,n)表示灰色模型,也就是灰色微分方程模型為m階n個變量,在m=n=1時,也就構成了GM(1,1)灰色預測模型。
(2)GM(1,1)模型
給定原始數據序列為第一步。
利用上述公式,作以累加從而生成:
為第二步。
通過累加生成的數據序列(k)X(1)可建立起如上微分方程在方程為白化形式,為第三步。
第四步將白化形成的微分方程式求解為:
可由下述公式對公式中的,求解:
對上述公式進行一次累減生成,為第五步,原始數據序列(t)X(0)的預測函數可得為:
對模型的精度進行檢驗,如果檢驗結果不符合要求,那么可以建立殘差模型GM(1,1)對原模型進行修正,為第六步。
最后一步是利用模型進行預測和分析。
(3)新陳代謝模型GM(1,1)
具有預測意義的數據在GM(1,1)模型中僅僅只是x(0)(n)數據以后的前幾個數據,所以,要想提高預測的精度,就需要不斷的補充新的信息。在實際的應用中,GM(1,1)模型可以先使用原始數據的序列進行建立,然后預測一個值,之后在原始數據序列中補充一個新信息數據,同時將最老的一個數據去掉,讓數據的序列等維,再構建GM(1,1)模型,在完成預測目標之前,依次遞補, 逐個滾動預測。這種去掉老數據和補充新數據序列,其維數由于不不變,所以相應的模型我們稱之為新陳代謝GM(1, 1)模型或者是灰數遞補GM(1,1)模型。對具體的問題通過該模型進行預測,便可以得出更加準確的結果。
三、對溫度影響的修正措施探討
(1)溫度影響修正算例
對表1左側11#塊的實際測量高程進行修正,以-16mm 11#塊的撓度預測值為例。在進行澆筑以后,測得具體標高,清晨日出前的溫度為14 ℃,當時所測量到的溫度為19 ℃,溫差為5 ℃,將上述-16mm 11#塊的撓度預測值,經過此時5 ℃的溫差修正以后可得到此時-9mm 11#塊的撓度預測值,通過此時-9mm 11#塊的撓度預測值,修正后可以得到實際的測量標高,通過比較我們得出,經過對溫度撓度預測值的修正以后,理論標高與實際測量的標高基本一致,差值可以忽略不計,能夠極大程度得提高橋梁施工的線形控制精確度。
(1)修正措施
我們可以采用以下方法對橋梁施工線形控制中的溫度變化進行修正,以減少或避免因溫度變化而造成的影響。
1)通過理論高程與已經澆筑完成的實測高程將相應的溫度撓度h計算出。
2)下一懸澆號塊將會受此時溫度影響的具體溫度撓度s,通過灰色系統進行理論預測。
3)在實際的監控過程中由于溫度每時每刻都在發生著變化,根據溫度的變化量與溫度撓度成正比的關系,同時將每天清晨日出之前的溫度作為當天的準確溫度,我們將s通過換算轉為實際測量受當時溫度影響的具體溫度撓度y。
4)我們將實測標高假定為H,那么在考慮溫度的撓度后得到的實際測量標高為H-y。
總結:本文以某特大橋梁施工的監控為背景,分析了對橋梁施工線形控制溫度變化所帶來的影響,并對具體的修正措施進行了探討。總結了對橋梁施工線形控制溫度的變化所產生的影響的修正方法,通過實際的監控表明,該方法對于溫度對線形所造成的影響能夠較好的進行修正,方法簡單可行。以橋梁的內部溫度差按照線性的變化為基礎對日照溫差進行計算,橋梁內部的實際溫度場分布非常復雜,要想準確的分析溫度變化所產生的影響,我們需要全面掌握溫度場,在這一方面目前還有待提高和進一步研究。溫度的變化在橋梁施工的線形控制當中具有非常明顯的影響,特別是日照溫差的影響尤為明顯。本文所得出的結論,從理論上來說是科學合理的,對于今后同樣類型的橋梁工程來說具有一定的參考和借鑒意義。
參考文獻:
[1] 李思琪,劉廷杰,陸孜敏.大跨度橋梁懸臂施工過程中溫度對主梁標高的影響分析[J].內蒙古公路與運輸,2008
【關鍵字】橋梁拆除 施工技術 控制方法
中圖分類號:U445文獻標識碼: A 文章編號:
一.前言
近年來,隨著經濟的發展,特別是隨著改革開放的不斷深入,我國的經濟建設取得了巨大的進步。與此同時,我國的建筑工程行業也取得了很大的發展,橋梁工程也發展的很快。由于我國的交通運輸業的快速發展,導致我國對橋梁的要求不斷提高。在橋梁的數量上,以及橋梁的質量上都提出了很高的要求。對于過去的一些橋梁,由于其設計理念落后,施工的技術比較的膚淺,同時對于工程質量的把握都比較的落后,同時還由于過去的一些橋梁都是一些中小型的橋梁,再加上時間上的長久,使得他們已經不能夠適應現代交通運輸的發展。因此,對這一部分橋梁應該進行拆除。橋梁的拆除是一項技術工程,講究一定的技術和方法,否則就會導致很大的工程安全事故。
二.橋梁基本情況及工程概況
浙江省長興縣長牛線公鐵立交橋位于長興縣城邊,中心樁號為K0+546。橋梁上部結構跨鐵路部分為20m鋼筋混凝土簡支T形梁,其他跨為16m混凝土簡支T形梁,全長441m,上部結構跨徑組成為15*16m+2*20m+10*16m,其中1~20跨為直線跨,橫向5片梁。
橋梁設計荷載:汽―20,掛―100級。
三.橋梁拆除的施工方法
3.1.路面拆除
對于瀝青鋪裝層使用鑿除機將其進行拆除,然后使用車輛將其運輸到制定的區域。對于拆除的順序,首先是從跨中開始一直向邊跨進行拆除。對于混凝土的現澆層,一般使用切割機再加上人工切割的方法進行拆除,第一步就使用切割機將其切成2m*1.5m的矩形形狀。在進行切割的時候,首先就要將現澆層的鋼筋切斷,接著在將銅楔子打入到箱梁頂面和現澆層之間的區域,這樣就可以將現澆層給張開。采用這種切割方法的效率十分高,同時破壞程度較小。
3.2.護欄及翼緣板拆除
對于鋼筋混凝土的護欄以及翼緣板的拆除我們一般使用的是切割法進行。在進行拆除的時候,首先每隔3m進行橫斷面的切斷,接著就用吊車將翼緣板的兩端平衡的吊起,同時在預提重量百分之九十的預應力,然后再沿著縱向價格翼緣板從箱梁上進行切割使其分離,在將切割下來的翼緣板用車輛運走,應該注意的是,在進行翼緣板的拆除時,應該保證對其進行對稱的拆除。
3.3.體外預應力束解除
在對橋梁進行拆除之前,一般對橋梁都做過外預應力的加固,所以在將主梁進行拆除之前,首先就應該將其外預應力進行解除,使用氧割法直接將其割除。其具體的施工方法表現如下:
(1)首先要確定切割點,應該將切割點設置在轉向塊旁邊,在進行切割的時候,具體的施工人員應該站在轉向塊的側面,這樣做是為了保護施工人員的安全。
(2)接著就要將防蹦鋼箍進行安裝,這是為了防止將鋼絞線進行切割時,鋼絞線發生反彈。對于防蹦鋼箍,一般都是安裝在切割點附近兩側10m的范圍內,防蹦鋼箍的間距在1m左右。防蹦鋼箍通過種值M12錨栓與箱粱牢固連接,這樣做是為了防止鋼箍發生彈動。
(3)最后在進行鋼絞線的切割,切割鋼絞線應該按照張拉的相反順序進行。在進行切割時,應該使用1.5 m的長柄氧割割鋸同時割除鋼絞線,應該一根根的進行割斷,還要保證是在對稱的情況下進行切割的。
3.4.箱梁拆除
因橋跨徑較大采用分節段拆除法拆除。即用吊裝設備提吊住拆除節段,然后將箱梁按節段逐步切斷下放吊裝。根據吊裝設備起吊能力的大小,將箱梁分成若下個節段,拆除順序一般為從跨中往兩端進行,切割采用鏈式切割機環抱住箱梁斷面進行切割,根據斷面大小可選用1臺~2臺切割機進行切割。為便于第一個節段吊裝,需將斷面切割成“八”字形斷面,根據吊裝方式,如節段豎直向上吊裝斷面應呈“倒八”字形,如節段豎直向下吊裝斷面應呈“正八”字形。
四.關鍵控制點以及施工的監控
4.1.施工控制要點
(1)合龍段拆除
合龍段切割過程中,整個橋梁結構的受力會發生變化,跨中部位會下撓,切割縫會變形卡住鏈條,切斷后合龍段會被卡住,無法吊裝,因此,除了需將合龍段切割成“八”字形外,還需提前將橋面板切割10 cm左右的縫隙,腹板和底板切割過程中還應不斷打入鋼楔,斷面切斷后敲掉鋼楔。
(2)切割過程中切割塊下墜沖擊的控制
雖然切割塊在切割時有吊裝設備進行預提,但是對于重量過大的切割塊還會有沖擊,切割前在切割縫處設置防沖擊挑梁可有效的消除沖擊,即將挑梁的一端錨固在未切割端,另一端通過穿心千斤頂錨固在切割端,用千斤頂將錨桿錨緊,斷面切斷后,千斤頂緩慢卸壓,讓吊裝設備緩慢受力,最后拆除挑梁,吊裝切割塊。
(3)箱梁分節下放施工同步性控制
分節箱梁的重量是非常大的,因此下放過程中各點不同步將會導致其他點受力過大,因此下放過程須分級進行,在下放過程中,須對各點下放高度嚴格控制,每下放一級對各點下放高度調整一次。
4.2施工觀測與監控
(1)施工觀測與監控的目的
浙江省長興縣長牛線公鐵立交橋對其上部結構進行切割式拆除施工,施工安全是第一位的,因此,該施工監控的目的就是根據拆除施工方案,通過理論計算和在箱梁的關鍵部位安裝應力傳感器監測大橋的實際受力狀況,確保橋梁拆除工作的安全進行。施工觀測與監控的目的:一是保證施工人員和施工設施的安全;二是保證留用墩柱結構的安全;三是為拆除施工提供技術參數。
(2)監測截面位置和測點布置
浙江省長興縣長牛線公鐵立交橋長441m,單幅有2個主墩。箱梁的應力增加測點布置本著“少而精”的原則。主要測點斷面選在箱梁根部支點和合龍段、L/4橋跨位置上。單幅橋共有16個斷面,總共48個測點,均布置在箱梁的頂板上。
五.結束語
橋梁的拆除施工技術是一項關鍵的技術,對于現階段我國的部分橋梁已經不能夠滿足發展的需要,因此對其進行拆除是十分必要的。但是在拆除的過程中,一定要注重拆除的方法和方式,保證拆除的安全和可靠。
參考文獻:
[1]劉小林; 崔清強; 張鵬; 黃鵬; 張海龍 大跨度舊、危橋梁的智能預警非爆破拆除法中國市政工程2006-06-25期刊
[2]楊國梁; 楊軍; 甯尤軍 橋梁爆破拆除的有限元法模擬研究第八屆全國爆炸力學學術會議論文集2007-09-19中國會議
【關鍵詞】路橋施工;質量;控制
近幾年,我國道橋事業得到了前所未有的發展,橋梁作為交通工程中的重要樞紐,起著至關重要的作用,隨著橋梁跨度和構造復雜性的增大,大跨度橋梁的施工質量控制技術對保證橋梁的順利建成起著重要作用。施工質量控制是整個橋梁工程質量最有力的保證。如果在工程施工過程中能及時發現問題,到少可以減少嚴重的后果發生。
1 路橋工程質量通病的特征及成因
路橋工程質量通病的特征主要表現在以下幾點:路基整體或局部不均勻沉降;路基縱橫向開裂;路基滑動或者邊坡滑坍。
成因工程地質條件不良,原地面比較軟弱(如泥沼地段等)若填筑前未經換土或軟基處理,易形成壓縮下沉或擠壓位移;工程地形條件復雜,當路堤穿過溝谷時,溝谷中心填土最大,向兩端逐漸減低,由于填土高度不同而產生不均勻下沉;水文氣候等因素,降雨量過大、洪水、冰凍、積雪或溫差過大,都可能使高填路堤產生不均勻下沉;路堤填料,若填料中混入種植土、腐殖土或泥沼等劣質土,或土中含有未經打碎的大塊土或凍土等,填石路石料規格不一,性質不勻,亂石中空隙很大,在一定期限(例如雨季)可能產生局部明顯下沉;設計方面,如斷面尺寸不合理,邊坡取值不當,排水、防護與加固不妥,未對高填路堤進行穩定性驗算,且施工工藝、填料未作特別要求說明;施工方面,填筑順序不當,未在全寬范圍內分層填筑,填筑厚度不符合規定,填料質量不符合要求,水穩定性差,原路邊坡沒有去除植被、樹根,未做臺階處理;不同性質的填料混填,因不同土類的可壓縮性和抗水性差異,形成不均勻沉降,路基填料含水量控制不嚴,又無大型整平和碾壓設備,使壓實達不到要求;施工過程中未注意排水,遇雨天時,路基積水嚴重,無法自行排水,有的積水浸入路基內部,形成水囊,晴天施工時也未排除積水控制含水量就繼續填筑,以致造成隱患,施工單位責任心不強,自檢控制不到位
2 路橋施工質量控制應用
2.1 工程概況
以清遠北江三橋工程為例,該工程位處北江主航道,全長994m,橫跨北江,橋面寬度為22.5m。主橋采取連續鋼結構,引橋為T型梁,結構以先簡支后連續為主。整個橋梁共有樁基92根,0#臺-2#墩的十根摩擦樁,其余以嵌巖樁為主。另外,該工程的0臺、28臺、14墩、15墩、16墩采取群樁基礎性質,且14、15、16墩的每墩10根樁直徑為2.0m;0臺6根樁的直徑為1.8m,28臺6根樁的直徑為2.2m,2#墩-12#墩采取單排兩根樁形式,樁直徑為2.2m;13#、17#過渡墩采取單排3根樁形式,樁徑2.2m。
2.2 樁基的成孔和質量控制
2.2.1 準備工作
在鉆機開始工作之前,應充分了解成孔的地質資料,并發放到鉆機機組人員和施工技術人員手中,以在施工過程中,充分考慮該樁位置的地質狀況,結合地質柱狀圖,了解溶洞大小、層數、充填等狀況,將地質柱狀圖安裝在施工的鉆機上,以便隨時查詢。
2.2.2 護筒埋設
根據施工地質的實際情況,如果樁不深,地下溶洞較小,僅需要設置一級護筒,深度為8-12m即可;如果樁比較長,且溶洞較多,為了在成孔過程中不會出現塌孔現象,應該采取多級護筒埋設方式。以北江三橋的實際情況來看,可采取灌壓漿預處理方法,只有幾個相對較深的樁采取二級護筒。在覆蓋層下方的第一個鋼護筒中,深度約8-12m,當成孔到巖面后,即放置第二級鋼護筒,只需要入巖0.5m即可。每一級護筒的內徑間隔為15-20cm,第一級護筒需考慮內徑的大小,否則可能造成放不下二級護筒,或者成孔后無法滿足設計要求。一般護筒壁厚度為10-12mm。
2.2.3 溶洞處的施工
在溶洞處的鉆孔施工,也應根據溶洞的實際情況,選擇合理辦法,對溶洞進行封閉處理。溶洞處理應該做好事先準備,在場地內準備大量片石,孔口位置儲備一定數量的袋裝水泥、黏土等。在施工過程中,要求配備泵的流量至少200m³/Hr的一臺泥漿泵,并確保泥漿與水源的充足。當鉆孔越來越接近溶洞時,尤其在接近溶洞頂約1m位置,沖擊鉆應選擇1-1.5m的小沖程形式,采取輕捶慢打的方法,避免出現卡鉆現象。在洞頂即將擊穿之前,需要專人密切關注護筒中的泥漿變化情況。如果出現泥漿下降現象,應該迅速做好補漿或補水處理。加強對孔深、泥漿循環物等測量,當確認溶洞頂沖穿之后,暫停沖孔工作,記錄孔底標高。再根據溶洞大小1:1比例,回填片石與黏土,確保拋填片石面高出溶洞頂約1m的位置,繼續沖砸。如果溶洞中的進尺比較快,當孔底穿過了溶洞約1m,再次提高鉆頭,回填片石和黏土,反復沖砸,使黏土和塊石在溶洞中形成一道環壁,提高成孔質量。
2.3 施工常見問題分析
2.3.1 掉鉆和埋鉆
一般掉鉆事故主要由于主繩斷裂而造成。因此,在施工過程中,應經常性檢查主繩的破損狀況,如果發現破損,及時更換。如果遇到鉆頭提不上來的情況,不能強制提拉,應了解實際情況,有針對性地采取措施。一定確保鉆頭上裝有保險繩,且安裝牢固。如果發生掉鉆現象,應及時打撈,避免由于時間過長,鉆頭被沉渣埋沒。為了避免沉渣埋鉆現象,不能將鉆頭長時間停留在孔底,同時不能停止向孔底輸送泥漿并使泥漿繼續循環。另外,為了防止坍孔埋鉆現象,應有效避免塌孔。如果沉渣埋鉆不太嚴重,可不停地將鉆頭一提一松,逐漸將鉆頭松動,然后拔出。如果沉渣埋鉆嚴重。用泥漿泵從上至下逐步將沉渣清除,再用鉆機提拔;如仍然無效,可最后采用微量爆破。先探清鉆頭4個刃腳的位置,然后在刃腳處放入電雷管和微量炸藥,爆破后將刃腳處沉渣震松、震散,用鉆機將鉆頭提出孔底。如果發生坍孔埋鉆,最要緊的是將主繩保住。
2.3.2 塌孔
在正常情況下,應確保泥漿面的高度與泥漿濃度,這樣不容易發生塌孔。如果遇到大溶洞、空溶洞或者裂縫漏水現象,如果不能及時補水,就會發生塌孔。因此,確保泥漿高度及濃度,是有效避免塌孔的主要措施。如果發生泥漿面下降,應該先將鉆頭提起。當發生塌孔后,先回填滿鉆孔,然后回填孔外,停留幾天后再進行沖孔,加深鋼護筒。
2.3.3 內護筒的內徑不足
由于4#-l樁比較長,預處理灌注漿不充分,第一級鋼護筒12m。鉆進過程中塌方,鋼護簡下沉12m左右;清除下沉護筒內砂,護筒向一方偏移,護筒一側進入樁身范圍4-5 cm。13#-2水上樁深度約83m,由于早期埋設的外護筒內徑不足,如果按照樁徑設計,無法放置二級護筒。直徑宜采取1.5m,兩根樁的原設計為直徑28cm、42主筋,經過驗算后,結合實際情況,改變成48根主筋,混凝土強度的標號也從C25提高到C30。
2.3.4 孔底沉渣過厚
在該大橋中,共有7根樁由于孔底沉渣過厚,而在初評中不合格。其中,28#-5樁由于上層溶洞的沉渣掉進孔底,造成孔底沉渣約1m厚度。為了提高樁基質量,應該對28#-5樁和其他幾根樁的樁底進行沉渣處理。首先,根據沉渣的實際范圍,布置4-5個鉆孔,當鉆到沉渣層時,判斷缺陷的實際情況,然后再利用高壓旋噴切割對沉渣進行沖洗,以反循環形式,將沉渣沖洗干凈。這樣,經過處理后的28#-5樁為合格樁,其他幾根樁也屬優良樁。
3 做好路橋工程施工質量管理
3.1 做好路橋施工的事前控制
3.1.1 對工程各項參與者進行審查。施工隊伍和分包單位人員的思想素質、技術素質及身體素質的好壞將直接影響工程質量。為此,在審查時發現有不合格者,堅決不能上崗。
3.1.2 對工程材料進行檢查。所有用于工程中的材料必須有產品合格證、技術說明、檢驗報告,并經質量管理人員審查認可后方能使用。
3.1.3 對工程設備進行審查。永久性生產設備的采購,應通過質量管理人員認可,并且要經過驗收后才可進場。重要的施工機械設備應定期提供機械性能檢測報告,經質量管理人員認可后方可使用。
3.1.4 對施工方法進行審查。審查施工方案和施工組織設計,審核后作為施工依據。
3.1.5 在施工前進行環境調查。施工環境包括施工現場的氣象.、水文地質、交通及周邊有關條件等。對環境進行調查的目的是掌握情況,保證施工順利進行。
3.1.6 做好設計交底和圖紙會審。
3.2 做好路橋施工的事中控制
施工操作質量檢查,對違章操作及不符合安全要求的應及時糾正;工序質量的交接檢查,指前道工序檢查驗收合格后,方可移交下一道工序;隱蔽工程的檢查與驗收,這一部分是防止質量隱患和事故的關鍵;施工過程中的監控,對某些重要的分項工程應特別注意經常進行預檢和復核;成品保護的質量檢查,必須對已完成部分采取措施予以保護,以免影響工程整體質量。問題的處理。如發現施工中出現問題應立刻解決,以保證質量與工期的要求:如發生嚴重的質量問題,則要停止施工,然后要求提出報告說明質量情況,產生的原因和處理的方法以及提出如何確保此類問題不再發生的措施,經質量管理人員審批同意后進行處理。解決完該問題后經質量管理人員認可后方可重新施工。
3.3 事后控制
事后控制也稱為事后質量把關,以免不合格的工序或產品流入后道工序或市場。作為施工單位,應做好以下幾點:對整個施工階段的工程質量進行驗收,如發現問題則要進行修復,必要時進行返工,絕對不可以疏忽。審核提交的質量檢驗報告及技術性文件。審核竣工圖。建立項目的技術檔案。
4 結語
本論文所提出的對策和建議對解決公路橋梁工程項目質量管理問題具有一定的實際意義,同時,對同行業類似企業解決工程項目質量管理問題具有一定的借鑒意義。
參考文獻:
[1]張靜.淺談公路工程項目質量控制與管理[J].交通科技,2005(10):152~154
關鍵詞:預應力混凝土 連續梁 病害 防治
中圖分類號:TU528.571文獻標識碼: A 文章編號:
一、PC連續箱形梁橋的特點
預應力混凝土變截面連續箱形梁橋具有整體性能好、結構剛度大、變形小、抗震性能好,特別是主梁變形撓曲線平緩,橋面一般僅設兩道伸縮縫,行車舒適等優點。加上這種橋型的設計施工較成熟,施工質量和施工期能得到控制,成橋后養護工作量小。因此,這種橋型在我國公路、城市和鐵路橋梁工程中得到廣泛應用,但在建設和運營過程中也存在著許多問題值得研究[1]。
二、常見病害及相應的預防和處置措施
預應力砼連續梁橋上部結構在運營過程中經常出現以下幾種病害,主要有箱梁頂板和底板的縱向裂縫、箱梁底部的橫裂,箱梁腹板的豎裂與斜向裂縫,其中箱梁腹板的斜裂得格外關注。
2.1 頂板縱向裂縫。
該病害常見于頂板底部,對于掛籃分階段施工的箱梁橋,縱裂多貫通整個階段,部分裂縫長度較短,裂縫寬度多在0.10~0.15mm范圍之內。箱梁頂板各個節段基本均存在縱裂,且間距比較密集。該病害屬于預應力砼連續箱梁的常見病害,病害嚴重時可能危及結構的安全。
原因分析:
①瀝青砼鋪裝層鋪裝時引起箱梁截面豎向溫度梯度是頂板底部存在縱向裂縫的原因之一[2]。橋面鋪裝時瀝青混凝土攤鋪溫度可高達150oC,一部分溫度沿橋梁結構向下傳遞,形成溫度梯度,進而引起頂板底部較大的溫度應力。
②頂板的恒載及橋面活載也是引起頂板底部縱裂的原因。尤其對于寬幅單室箱梁,由橋面荷載引起的頂板底部的橫向完全應力較大,也容易致使頂板底部產生縱裂。
③橫向預應力度不足。由于橫向預應力筋長度較短,預應力損失較大,有效預應力不足,也容易使得頂板底部縱向開裂。
處置措施:
①對于寬幅箱梁,若對應主車道位置縱裂較明顯,裂縫寬度較大,則應按照橫向預應力度不足來處理。可先在裂縫處涂抹環氧砂漿作為臨時處理,若裂縫繼續發展,應在板底沿橫向垂直裂縫粘貼鋼板或碳纖維布加固。
②若對應主車道位置縱裂并非更加明顯,縱裂在頂板底部均勻分布,則縱裂應由施工階段澆筑瀝青砼層所產生的豎向溫度梯度所致。可采取涂抹環氧砂漿的措施進行修補。
預防措施:
①在設計中,采用箱梁截面豎向溫度梯度模式計算箱梁頂板橫向應力,合理配置預應力束,并加大普通鋼筋的配置量,以控制縱向裂縫的寬度[2]。
②施工時,采用多次、分層攤鋪瀝青混凝土,并盡量減少第一次攤鋪的厚度,以降低截面上的豎向溫差。
2.2 底板縱裂
該病害常見于變截面連續箱梁跨中合攏段及其兩側節段底板下緣,縱裂多對應于底板縱向預應力筋位置,裂縫寬度多在0.10~0.20mm范圍之內,多集中于兩側腹板的中部區域。
原因分析:
①底部預應力的徑向力過大:由于變截面連續箱梁,底板的預應力束多與底板的線性一致,多采用上凸的拋物線形式,拋物線的次數多在1.5~2.0之間。拋物線的次數越低在頂部的曲率越大,底板預應力束所產生的豎向等效荷載也越大。經文獻[2,3]分析,底板預應力束的徑向力是底板產生縱裂的主要原因。
②預應力束之間的間距,隨著預應力束的間距增大,則由腹板側向底板中部布置的預應力束將越靠近底板中部,由此引起的底板中部的橫向應力也隨之增加。因此預應力束間距過大也可能是引起底板縱裂的原因之一。
③大跨徑箱梁橋跨中合攏段的底板一般較薄,且此處存在較多的預應力管道和普通鋼筋通過,所以此處底板下緣砼的品質很難保證,這也是在跨中合攏段附近底板容易出現縱裂的原因之一。
處置措施:
①涂抹環氧砂漿封閉裂縫后,沿底板橫向粘貼碳纖維布或鋼板條。
預防措施:
①設計方面:當梁高和根部高度確定后,在滿足抗剪要求的前提下,箱梁底部拋物線次數盡量取高些,以減小跨中合攏段縱向預應力束的徑向等效荷載[2]。在按照規范要求,滿足預應力束管道最小間距的前提下,預應力束應盡量向腹板靠攏。
②施工方面:要嚴格控制底板下層砼的品質。
2.3 腹板豎裂
腹板豎裂多與梁底橫裂或翼板橫裂伴隨產生,腹板豎裂屬于預應力砼連續箱梁的常見病害。
原因分析:
①表面收縮裂縫。這種裂縫多見于等截面連續箱梁,裂縫自腹板底部至腹板頂部,部分豎裂上端向上延伸至翼板,但延伸長度較短。裂縫在腹板1/2梁高處寬度較大,向兩端逐漸閉合,一般為0.10~0.15mm。裂縫間距無一定規律,這種裂縫在梁跨間任何部位都可能出現。這種裂縫主要由砼不均勻收縮所致,當然也有荷載的部分作用。
②正彎矩區裂縫:腹板豎裂多與底板橫裂形成“L”型或“U”型裂縫,此病害主要分布在1/4~3/4跨徑范圍內,其位于腹板的裂縫長度為5cm~30cm,部分貫通整個腹板,裂縫寬度為0.10mm~0.35mm,裂縫間距在10~40cm不等。該區域底板橫裂和腹板豎裂主要是受拉引起的結構性裂縫。
③負彎矩區裂縫
在支點負彎矩區,腹板豎裂起于頂、腹板交接處,上寬下窄,并且部分延伸至翼板,形成翼板橫裂,部分為通長橫裂。此類病害在翼板底部集中出現,往往只有少數幾條,而且分布范圍較小,這是由于負彎矩峰值下降較快的緣故。
處置措施:
①對于表面收縮裂縫,采取封閉措施,以防水氣侵入梁體,加快鋼筋銹蝕。
②對于正彎矩區彎拉裂縫,對裂縫進行封閉處理,并且在箱梁底板靠近腹板處粘貼鋼板條加固。若裂縫仍得不到控制,可采取加厚兩側腹板并設置小股預應力束,以提高跨中的抗彎能力。
③對于負彎矩區彎拉裂縫,尤其對于翼板開裂并伴有滲水結晶處,應首先對裂縫進行封閉處理,并在箱梁墩頂橋面鋪裝層設置小股預應力束,以提高墩頂負彎矩區的抗彎能力和壓應力儲備。
2.4 腹板斜裂
腹板斜裂屬于腹剪裂縫,從破壞性質而言屬于脆性,因此腹板斜裂屬于PC連續箱梁最嚴重的病害。斜裂縫往往首先發生在剪應力最大的支座附近[4,5],但是對于部分橋梁,該類裂縫卻首先出現在跨中區段。
對于雙幅分離箱梁橋,由于外側腹板靠近主車道,而重車一般占用主車道,故此外側腹板的裂縫寬度一般大于內側腹板的裂縫寬度。由于箱底板的自重以及上翼緣的懸臂,腹板內側受到橫向拉應力,因此箱內腹板斜裂縫比箱外腹板更嚴重一些。
病害原因:
①按平面問題分析,主拉應力偏小
設計中通常僅從縱向和豎向二維來分析主拉應力,沒有考慮橫向應力,橫向應力主要由于箱梁底板的自重以及翼板懸臂,活載和溫度梯度引起,且數值不容忽視[5]。因此如何忽略橫向應力的影響,必然使得計算的主拉應力值偏小。另外,由于采用箱形截面,扭轉、翹曲、畸變也會造成橫向應力的增大。
②跨中彎起束配置不足,且豎向預應力損失過大
腹板砼,箍筋,彎起鋼筋以及預應力束共同承擔腹板剪力,在跨徑的任何一個區域,均可能因為抗力不足而首先出現腹板斜向開裂。結構在跨中區段截面高度最低,豎向預應力筋的損失也最大,容易致使結構豎向預應力度達不到設計狀態,并且部分橋梁在跨中區段未設置腹板下彎束,使得截面的抗力不足,故此結構容易在跨中區段出現腹剪斜向裂縫。
處置措施:
主要通過提高開裂截面的抗剪能力來避免裂縫進一步發展。首先涂抹環氧砂漿或注漿封閉裂縫,其次再采取垂直裂縫并與梁縱向成45°的方向粘貼鋼板條加固,若設有預留預應力孔道,可以通過張拉備用預應力束的手段來提高結構在開裂截面的抗力。甚至于對腹板張拉體外預應力。
預防措施:采用三維模型分析箱梁的主拉應力,不要漏項,以防止計算主拉應力過小。
三、結束語
上文提到的預應力連續箱梁常見病害的原因及防治措施,部分已經成為檢測界的共識,部分還在研究探索之中,希望能夠為工程應用提供一些有價值的意見。
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【關鍵詞】山區懸索橋;鋼箱梁;纜索吊機旋轉架梁法
1引言
在山區懸索橋的建設計過程中,由于受到場地地形、交通運輸、安裝方式等條件的限制,其加勁梁形式一般采用鋼桁加勁梁方案,如四渡河大橋、壩陵河大橋、矮寨大橋等。目前國內尚無采用鋼箱加勁梁的山區懸索橋建成。本文以云南普宣高速公路普立特大橋橋為背景,從加勁梁架設方法方面探討山區懸索橋使用鋼箱加勁梁的可行性。
2 工程概況
普立特大橋全長1040m,在普宣高速 公路K11+233.807~K12+237.000處跨越普立大溝,是普宣高速公路控制性工程。主橋為628m單跨簡支鋼箱加勁梁懸索橋,主纜邊跨為166m,索塔為直塔柱門式框架結構,分離式承臺,群樁基礎,普立岸采用隧道錨,宣威岸采用重力錨。
加勁梁梁段劃分須同時考慮吊索受力情況、規格選用以及加勁梁安裝架設時的纜索吊裝系統的起吊能力。采用12m的標準吊索間距,標準梁段長度為12m。全橋共劃分53個梁段:標準梁段51個(含合龍梁段2個),特殊梁段2 個。標準加勁梁長12m,寬28.5m,高3m,重量約為146t。
3 加勁梁架設
由于梁段均在宣威岸預制,為了確保梁段能通過宣威岸索塔至指定的起吊位置,梁段由存梁場至宣威岸塔下的運輸呈旋轉90°后的狀態,待通過索塔后,經纜索吊機起吊,運輸至設計位置下方,再旋轉至安裝方向,上提安裝就位。梁段吊裝除塔下端梁段外,其余梁段均從跨中向兩端對稱安裝。端梁段采用纜索吊機將其吊至臨時支架上,然后向邊跨側偏移50cm,待合龍段吊裝就位后,再回移端梁段,與合龍段對接。梁段吊裝就位后,與相鄰梁段進行臨時連接,利用銷釘調平板件錯位,并擰緊頂板臨時連接對拉螺桿至設計縫寬固定。待全橋所有梁段吊裝完畢并臨時連接后,再進行梁段的環向接縫的焊接。
3.1 架梁托架安裝
索塔區架梁托架布置在中橫梁跨中側,由8個型鋼制造的三角架組成,兩個三角架通過連接系組成穩定桁架體系,四個桁架組頂面鋪設分配梁形成操作平臺,最后在桁架上安裝墊梁、滑座、以及千金頂形成支撐和調節塔區梁段的臨時支點。
3.2 加勁梁安裝施工工藝
加勁梁安裝施工順序為:架設準備在主纜上測量索夾安裝位置安裝索夾安放吊索及連接件拼裝纜索吊機、試吊加勁梁工廠制造運輸到位安裝吊具加勁梁起吊、纜索吊機攜梁至設計位置后平轉、下落就位梁段與吊索連接及調整梁段間臨時連接塔頂鞍座縱向頂移繼續架設至加勁梁合攏箱梁線型調整加勁梁連接鞍座固定。
加勁梁為全焊接加勁梁結構,采用分塊、分段在鋼結構工廠下料板材及局部焊接件,然后用汽車運輸至宣威岸加勁梁拼裝場,在總拼場進行梁段總拼,形成梁段。
3.3塔區鋼梁段架設
塔區加勁梁存梁狀態為26’、27’節段梁設計位置向邊跨側移動50cm,主要為架設跨中梁段架設提供平臺,使纜索吊機能夠順利實現標準節段的垂直起吊。
3.4跨中標準梁段的架設
加勁梁由從工廠制造單元件,運輸到工地現場后在加勁梁預拼場拼裝成節段后吊裝。跨中標準節段通過預拼場內運梁臺車運輸至27’#、26’#頂面,由纜索吊按常規垂直起吊,攜梁走行至設計位置,再通過旋轉吊具水平旋轉后就位進行焊接的方法架設。吊裝作業程序為:
⑴吊機作業組對設備進行安全檢查,在現場技術人員的指揮下將纜索吊機移到宣威岸墩旁托架上方固定。各作業班組進入作業位置。
⑵將制作完畢的01#節段加勁梁采用運梁小車經宣威岸引橋運輸至27’#頂面。
⑶吊機作業組指揮卷揚機操作人員將吊具下放到加勁梁上,這時吊具聯結作業人員將吊具與加勁梁聯結,并指揮微調箱梁位置,配合吊具聯結作業。
⑷待吊具與加勁梁吊耳聯結好后,纜索吊機微微提升預緊各吊具,使各吊點受力一致,兩吊點同步提升,當加勁梁將離開而尚未離開臺車時,停止提升,再檢查加勁梁是否水平,調節水平后,再同步提升。
⑸啟動纜索吊牽引索卷揚機,使纜索吊攜梁走行至箱梁節段設計里程,通過旋轉吊具旋轉加勁梁至安裝位置,掛吊索并下放加勁梁安裝就位。
⑹用同樣的方法吊裝02#節段加勁梁。當02#節段加勁梁移動吊裝略高于已安裝加勁梁01#高度后停機,施工人員順貓道掛梯下至箱梁頂面檢查兩節中梁的接縫距離,利用2個5t牽引器,將節段向已安裝的節段拉攏,臨時固定,稍后將吊索錨頭與加勁梁的錨座聯接(注意糾正吊索的扭轉和吊索編號),待各吊索錨頭均與永久吊點聯結好,經檢查無誤后,指揮吊具下降,讓吊索受力。
⑺拆除纜索吊機的吊具,將纜索吊機縱移至下一節段的吊裝位置,進行下一階段的吊裝作業。
3.5加勁梁調節、定位
⑴梁段安裝過程塔頂索鞍頂推
① 主塔索鞍的頂移:為了達到主塔在加勁梁架設過程中可以調整,需在架纜前按設計要將主塔索鞍向兩岸側各偏移一定數值;開始架梁后主塔索鞍將隨梁片逐漸向主跨側移動至成橋的設計位置上。
② 主塔索鞍在塔頂上的縱向位置變化,縱移時利用主索鞍縱向頂移支架和移動導向限位裝置縱向頂移、限位。采用500t千斤頂頂移,千斤頂頂部應對準索鞍施頂中心,兩側兩臺頂采用并聯方式與油泵相連達到同步施頂縱移。
③ 索鞍的頂移時機、頂移量執行設計及監控指令的規定。每次頂移塔頂恢復到位,應及時鎖定索鞍座體;待頂移到成橋的設計位置后,應將索鞍鎖定。
④ 為保證每階段縱向頂移量達設計要求,防止頂移過量,每次頂移前要用鋼尺在導向限位上做好移動的距離標記,并將導向限位設置到該位置上。
⑤ 正式頂移前,還應徹底清理索鞍的外露座板表面,并涂上減摩劑。索鞍滑動副及其外露表面在安裝后和每次頂移后,都應及時妥為保護。
⑵ 鋼加勁梁節段間臨時聯接
① 加勁梁架設過程中因主纜受力不均勻,造成最初架設的幾段加勁梁標高相差較大,無法進行臨時聯接。施工過程中,根據監控單位提供的理論數據及現場實際情況確定加勁梁開始臨時聯接的時間。
② 在節段梁吊裝過程中應對加勁梁節段接頭進行防護,防止相鄰兩節段加勁梁在架設過程中發生碰撞造成節段接頭損壞。
③ 加勁梁調試、定位和連接用的電焊設備、空壓機、工作棚等應事先放在節段梁上隨梁段一起起吊。
④ 加勁梁節段間臨時聯接采用臨時連接匹配件,方法是吊裝一段連一段,先將頂板D1、D2進行連接,底板先松連,待梁段縫隙閉合后再行連接其底板上的臨時連接件。
3.6鋼箱合龍
本橋加勁梁合攏在26節段,宣威岸在25’節段,合攏方法如下(以宣威岸為例):
⑴ 宣威岸塔區C、26節段焊接后存梁于主塔橫梁;
⑵ 25’節段吊裝完成后,并與24’臨時連接;
⑶ 安裝26’梁段吊索,解除塔區斜拉索與26’節段連接;
⑷ 利用纜索吊機和臨時支點A上的千斤頂緩慢調整26’加勁梁和C加勁梁的位置;
⑸臨時鎖定25’、26’之間連接,焊接合龍。
3.7加勁梁橋位焊接
⑴ 成品梁段吊裝就位后,在匹配件控制的焊縫尺寸達到要求并確認線形無誤后開始焊接的焊接作業,主要包括梁段接頭焊縫焊接、嵌補段焊接和行車道其它部件的橋位焊接。
⑵ 工地焊接前須根據焊接工藝評定試驗,編制焊接工藝文件,經審查批準執行。
⑶ 橋位焊接順序及措施
焊接順序一般要求:原則上是控制焊接變形和減少焊接殘余應力。橫向焊縫可以從橋中軸線向兩側對稱施焊;一端自由的長焊縫,可從固定端向自由端施焊;圓型構件周圈施焊時,可分幾段圓弧對稱施焊。
⑷ 橋位焊接接頭的檢驗:焊接接頭外觀檢驗和工地焊縫無損檢驗。
⑸ 橋位焊接后的防護處理:加勁梁橋位處焊接后應按防腐設計要求進行表面處理。應按涂裝工藝文件的要求噴涂最后一道面漆。
4 結語
普立特大橋位于山區峽谷中,是我國首座山區鋼箱梁懸索橋,也是首次使用“纜索吊機旋轉架梁法”實施鋼箱梁節段吊裝的懸索橋,為山區鋼箱梁懸索橋的施工技術提供了借鑒和參考。
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為了在公路橋梁梁板安裝后,加強梁板之間的整體受力效果,調整橋梁頂面的平整度,在梁板頂面一般都設置有6-10cm厚的調平層。傳統的調平層施工方法往往是在混凝土攤鋪后采用人工滾杠或機械三輥軸或行星式框架提漿整平機對混凝土表面進行找平提漿,縱向接縫多,平整度差,效率低下。采用懸軌式提漿整平機,軌道直接鋪在防撞護欄頂面,能夠克服傳統施工方法的缺點,提高橋面調平層的施工質量。通過幾個項目的實施,取得了較好的效果,并總結編制成本工法。
2.工法特點
2.1本工法可以最大限度的減少縱向施工接縫。傳統的施工設備和方法,由于軌道鋪在梁板頂面,由于護欄和軌道之間相互干擾,往往采取二次施工法,采用先施工兩側0.5m寬的輔助帶,輔助帶施工完成后,在其上鋪裝軌道;或者先在兩側架設軌道,澆筑中間部位混凝土,然后再二次澆筑兩側后澆帶,顯然都要增加兩道縱向施工縫,混凝土整體性較差,平整度和防水性能都受影響;也有采用一次澆筑,軌道兩側部位混凝土采用振搗棒振搗人工抹平的,由于架空軌道的影響,施工效率低,平整度難以保證。而本工法利用已經澆筑完成的護欄頂部支持軌道,可以使滾輪最大限度的靠近護欄內側,保證全幅11.75m一次施工完成,避免二次接縫。
2.2本工法可以提高平整度。由于全幅一次成型,提漿整平機整平后可以全幅一次抹面,一次拉紋,整體效果和平整度容易保證。
2.3本工法可以保證軌道位置的剛度和平順。傳統的方法采用埋置鋼筋架立支持軌道,穩定度差,勞動強度大,容易造成支撐間距太大而造成軌道下撓,而本工法軌道直接鋪在護欄頂部,軌道與護欄之間通過薄板支墊,操作簡單,勞動強度低,可以對支墊物隨時加密,容易保證軌道剛度,從而提高調平層整體平整度。
2.4本工法勞動強度低,施工效率高,可降低能耗,提高效益。
3.適用范圍
本工法適用于梁板安裝后先施工防撞護欄,且防撞護欄施工標高控制質量較高、線形順暢,且梁板安裝后表面平整度控制質量較高的工程項目。
4.工藝原理
在防撞護欄頂面上鋪裝軌道,采用薄板調整軌道高度,通過調整螺旋調整固定提漿整體機吊臂,保證提漿整平機滾輪標高,然后,整平機行走輪沿鋪設在護欄頂部的軌道沿路線放線前后振動找平提漿,抹面成型養護,完成施工(見圖1)。
5.施工工藝流程及操作要點
5.1施工工藝流程圖(見圖2)。
圖2 施工工藝流程圖
5.2操作要點
5.2.1護欄頂標高復測,放線
每5m一個斷面,對橋面兩側標高復測,確定護欄頂與橋面調平層頂面的相對高差;將橋面頂標高標記在護欄內側,彈出收倉墨線,用來控制混凝土頂面標高。
5.2.2護欄頂鋪設軌道
根據護欄頂與橋面相對高差,鋪設軌道,軌道采用10#槽鋼,每5m長一節,護欄較低的斷面,采用薄板支墊。支墊間距0.5-0.7m。為了保證軌道穩定,利用施工護欄時的拉桿孔,采用絲桿將軌道固定在護欄頂面。(見圖3)
圖3軌道支墊固定圖
圖1懸軌式提漿整平機工藝原理圖
5.2.3橋面鑿毛清理
對箱梁頂面局部松散、光滑、和較高的點,采用風鎬鑿毛、清理和壓力水清洗,保證頂面粗糙、潔凈。
5.2.4鋪設鋼筋網片
鋪裝廠家定做的寬11.6×2.3m的冷軋鋼筋網片,橫向全寬,縱向搭接≥20cm,全部采用綁扎。根據收倉線,拉線控制鋼筋網片豎向位置,采用高強墊塊支墊,為了保證鋼筋網片不上浮,采用在箱梁頂面栽植鋼筋彎鉤,將網片拉緊固定,梅花形布置,間距1m。
5.2.5找平機就位
找平機就位,由于每聯橋面鋪裝,軌道與橋面相對高差并不是一個數值,通過調整螺旋,調整垂臂長度來調整滾杠的高度。找平機上部調整螺桿主要是用來調整找平機整體高度;找平機下部調整螺旋主要用來調整找平機橫坡和路拱。(見圖4、圖5、圖6)
圖4測量滾杠與軌道護欄高差
圖5找平機上部調整螺桿
圖6找平機下部調整螺旋
5.2.6澆筑混凝土
箱梁頂面在澆筑混凝土前要多次灑水濕潤,灑水時要成霧狀,務必不要使多余水形成集聚。然后澆筑混凝土,用刮板將混凝土刮平,平板振動器振搗。
5.2.7找平機找平提漿
找平機來回滾搓找平提漿,根據混凝土表面高低情況,調整滾杠的旋轉方向,從高處向低處滾旋揉搓,將混凝土抹平提漿。(圖7)
圖7找平機滾搓后的混凝土表面
5.2.8抹面拉紋
在找平機找平提漿后,施工人員站在可自行行走的施工架上,對混凝土表面收面。根據混凝土和氣溫情況,收面不少于兩次,然后拉紋,提高混凝土與瀝青混凝土橋面鋪裝的結合力。(見圖8)
圖8收面拉紋
5.2.9養生
混凝土初凝后,即用土工布覆蓋,少量灑水養生,混凝土終凝后,大量灑水或儲水養生。
5.2.10驗收
養生期結束,對橋面找平層各項指標檢測合格后進入下道工序。
6.工程材料與機械設備
6.1工程材料
本項工程主要需要布置雙側軌道和用于支墊的板材,用于固定軌道的拉桿。其它材料與普通施工相同。
6.2工程所用機械設備參數如表1所示。
表1橋面調平層懸軌式提漿整平機施工機械設備技術
項 目 指標 備注
高頻整平幅度 ≤12.18m
振動頻率 48HZ
高頻振動動力 Y100L-2/3KW
電動行走動力 0.55kw×2
行走速度 一檔0.65m/mi
二檔1m/min
7.勞動力組織
表2 勞動力組織表
序號 崗位 人數 責任范圍
1 項目副經理 1 施工現場總負責
2 技術負責人 1 施工技術、質量等現場總負責
3 專職質檢員 1 負責現場質量控制檢查、施工記錄、數據整理等
4 測量員 2 負責放線、找平機高度控制
5 試驗員 2 負責混凝土攪拌控制和現場檢測
6 司機 2 負責混凝土運輸
7 操作工 1 負責找平機的操作
8 鋼筋工 8 負責安裝鋼筋網片
9 混凝土技工 3 負責混凝土收面、拉紋
10 力工 8 負責攤平混凝土、拖拉平板振搗器
11 輔助工人 2 負責清理橋面、灑水、混凝土養護
8.質量要求及控制
8.1質量控制要求
(1)軌道鋪設要嚴格按照標高控制,線形平順。拉桿固定要使軌道穩定牢固,不變形,不偏移。
(2)找平機懸臂長度要嚴格控制,保證滾杠的垂直高度。保證橋面調平層標高。
(3)找平機下部螺旋是用來控制路面橫坡的,第一次必須通過高差嚴格控制,下段施工,只要設計橫坡不變,可以不用調整。
(4)找平機揉搓振搗找平要不少于4遍,保證頂面平整度。
(5)及時養護,避免收縮裂縫。
9.安全措施
9.1施工人員必須佩戴安全帽,穿防雨膠鞋,戴帆布手套。
9.2施工設備注意用電安全,要有可靠的安全接地設施。所有電線電纜,不允許拖地運行。
9.3設備調整維護,一定要先斷電后再進行。
9.4混凝土攪拌運輸車到現場后要由專人指揮。
9.5工人上崗前,要進行三級安全交底,安全落實到人。
9.6要配備專職安全人員,負責現場安全。
10.環保措施
10.1設置固定的機修點,修理前,地面上鋪墊塑料布,維修結束后妥善處理垃圾。
10.2灑水時提前做好污水引流措施,防止污水流淌。
11.資源節約
本工法全幅橋面一次施工完成,避免了二次施工。同時,由于軌道直接鋪在護欄頂,所用支墊材料都是可以重復利用的,節省了軌道架立在梁頂面的施工工藝中的栽植鋼筋,節省了材料,提高功效,節約人力。
12.效益分析
與傳統的橋面調平層施工方法,本工法在質量、進度、成本控制等方面都有相當大的優勢。(見表3)
表3 懸軌工法進度、質量、經濟效益分度對照表
工藝
名稱 適用
范圍 進度 成本 質
量 施工
效果
懸軌式 護欄施工質量線形較平順 快 低 好 好
三輥軸 無要求 慢 高 一般 一般
行星
框架 無要求 慢 高 差 差
(1)質量方面,由于全橋面一次施工,避免了二次施工縱向接縫。防治了施工接縫處平整度、混凝土粘合力、防水等方面的質量缺陷;同時,也避免了軌道在梁頂面處,軌道下面抹面操作限制,平整度和表面質量不容易保證的缺陷。軌道用薄板支撐,薄板上加墊薄鋼板,整體剛度較高,可以隨時加密,克服了軌道下撓缺陷,整體施工質量良好。
(2)進度方面,由于一次施工成型,施工效率較高。軌道鋪在箱梁頂面時,施工前要鉆孔栽植鋼筋,施工結束后還要切除,施工勞動強度較高,本工法直接在護欄頂支墊固定,只需一個人就可以完成,施工效率較高。
(3)成本方面,本工法找平層施工成本為元/m2,與傳統工藝相比,有一定的效益優勢。由于其施工質量好,進度快,成本低,具有一定的領先優勢和推廣價值。
13.應有實例
13.1杭州至瑞麗國家高速公路岳陽至常德段土建12合同段安和垸特大橋,2009年7月開工,現正在橋面調平層施工中,該路段施工質量良好,獲得業主公司、總監辦的一致好評。
13.2杭州至瑞麗國家高速公路岳陽至常德段土建20合同段安鄉河特大橋,采用相同的施工工藝,效果良好。
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