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1、連續剛構橋施工與質量控制要點,XX有限公司,2019年9月,花莞高速公路SG14標,主講內容,連續剛構橋的簡介連續剛構橋的主要受力特點連續剛構橋的施工關鍵技術連續剛構橋施工過程中的質量控制連續剛構橋的施工監控,一、連續剛構橋的簡介,連續-剛構橋屬于梁式橋的范疇。連續剛構橋是從T構和連續梁發展而來的。它不僅發揮了預應力混凝土結構的受力特點，更使得懸臂施工技術在預應力混凝土梁式橋中的應用得到了新的推廣與創新。因此也可以說，連續剛構橋是在預應力技術和懸臂施工的基礎上產生發展起來的。,一、連續剛構橋的簡介,連續-剛構由于結構良好的整體剛度、便捷的懸臂施工技術，以及良好的經濟性，廣泛應用于公路和鐵路橋梁2、中。特別是高速公路的迅速發展對橋梁行車平順舒適性的要求越來越高，使得連續-剛構橋得到了迅猛發展。,目前，世界上已建的大跨度連續剛構橋統計情況：,二、連續剛構橋的受力特點,2.1 總體受力特點,總體而言，連續-剛構的基本力學特點是：恒載、活載負彎矩的卸載作用基本與連續梁接近；橋墩參加受彎作用，使主梁彎矩進一步減小；彎矩圖面積小，跨越能力大，在小跨徑時梁高較低；超靜定次數高，對常年溫差、基礎變形、日照溫均較敏感.,2.2 受力的優點,連續剛構橋墩梁固結，施工方便，免去大型支座的安裝及使用維護的費用，最大限度地應用平衡懸臂施工方法；采用箱型截面，提供了較大的順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度，滿足成橋抗3、彎、施工中的抗彎和抗扭等需求；它利用較高的薄壁墩的柔度來適應結構由溫度、混凝土收縮徐變和預應力引起的位移，能滿足特大跨徑橋梁的設計要求；雙薄壁墩身將較大的抗彎剛度和較小的抗推剛度結為一體，利用薄壁高墩大的抗彎剛度保持橋面的平整，利用其小的的抗推剛度來適應橋梁的水平變位。,三、連續剛構橋的施工關鍵技術,3.1 施工過程解析,大跨度連續-剛構橋通常應用其結構優點而采用懸臂施工方法。懸臂施工法指梁部施工從橋中間墩處開始、按對稱方式逐步接長并懸出梁段至合龍的施工方法。懸臂灌注法和懸臂拼裝法懸臂灌注法接長方式是采用掛籃等設備，在橋位處就地灌注混凝土，待混凝土達到一定強度后，張拉力筋，前移掛籃，繼續下一梁4、段的施工，直至合龍。懸臂拼裝法接長方式是采用吊機等設備，吊裝預先制成的梁段塊件，張拉力筋，前移吊機，繼續下一梁段的施工。,（1）懸臂施工的關鍵程序,基本程序懸臂施工形成T構各T構及邊跨端部梁段之間的合龍 三跨連續剛構橋例 支架澆注邊梁直線段T構設備（掛籃或吊機）邊跨合龍中跨合龍,（2）懸臂施工的主要特點,預應力混凝土連續剛構橋采用懸臂施工時需進行體系轉換。橋跨間不需搭設支架，施工不影響橋下通航或行車。多孔橋跨結構可同時多處懸臂施工，施工進度快。懸臂施工法充分利用預應力混凝土承受負彎矩能力強的特點，將跨中正彎矩轉移為支點負彎矩，使橋梁跨越能力提高，并適合變截面橋梁的施工。懸臂施工用的懸拼吊機或掛5、籃設備可重復使用，施工費用較省，可降低工程造價。,施工中存在體系轉換,體系轉換：指橋梁結構在最終形成之前，曾經歷過以不同的結構體系（如簡支、懸臂、連續等）承受當時作用在其上的恒載（指結構自重、徐變影響等）的各施工階段。若施工中存在體系轉換，則按最終體系計算得到的結構恒載產生的內力和變形，就不同于按各階段的體系計算得到的恒載內力和變形的疊加值。也就是說，施工方法不同，結構各施工階段的恒載內力和變形也不同。,3.2 懸臂澆筑關鍵技術問題,（1）撓度控制（預拱度）（2）混凝土澆筑（3）掛籃設計和施工（4）合龍施工技術,（1）懸臂施工時撓度控制,懸拼施工過程中所產生的撓度，涉及到梁體自重、預應力、混凝6、土徐變、施工荷載等的作用。鑒于施工撓度與許多不確定因素有關(例如各段混凝土間材料性能、溫度、濕度以及養護等方面的差異、各段的工期也很難準確估計)，并出于施工中荷載的隨時間變化以及梁體截面組成也隨施工進程中預應力筋的增多而發生變化等等，故要精確計算施工撓度是非常困難的。,（1）懸臂施工時撓度控制,剛構橋懸臂時的撓度包括：由恒載、活載、預應力及混凝土徐變所產生的剛構懸臂梁本身的撓度；掛籃、時變溫度和施工臨時荷載引起的撓度；由不對稱恒載、活載及風荷載引起剛構墩柱變形和剛構基礎變形所產生的懸臂梁撓度。,通常采用有限元方法進行數值模擬。,第4塊砼澆注,第4塊預應力張拉,第5塊砼澆注,第5塊預應力張拉,連7、續剛構施工撓度示例,橋面鋪裝后,恒載效應,預應力,混凝土徐變,預拱度的設置,（2）懸臂混凝土澆注,1掛籃就位后，安裝并校正模板吊架，此時應對澆筑預留梁段混凝土進行拋高，以使施工完成的橋梁符合設計標高。拋高值包括施工期結構撓度，因掛籃重力和臨時支承釋放時支座產生的壓縮變形等。2模扳安裝應核準中心位置及標高，模板與前一段混凝土面應平整密貼。如上一節段施工后出現中線或高程誤差需要調整時，應在模扳安裝時予以調整。3安裝預應力預留管道時，應與前一段預留管道接頭嚴密對準，并用膠布包貼，防止灰漿滲入管道。管道四周應布置足夠定位鋼筋，確保預圖管道位置正確，線形和順。4澆筑混凝土時，可以從前端開始，應盡量對稱平8、衡澆筑。澆筑時應加強振搗，并注意對預應力預留管道的保護。,5為提高混凝土早期強度，以加快施工速度，在設計混凝土配合比時，一般加入早強劑或減水劑。混凝土梁段澆筑一般57天一個周期。為防止混凝土出現過大的收縮、徐變，應在配合比設計時按規范要求控制水泥用量。6梁段拆模后，應對梁端的混凝土表面進行鑿毛處理，以加強接頭混凝土的連接。7箱梁梁段混凝土澆筑，一般采用一次澆筑法，在箱梁頂板中部留一窗口，混凝土由窗口注人箱內，再分布到底模上。當箱梁斷面較大時，考慮梁段混凝土數量較多，每個節段可分二次澆筑，先澆筑底板到肋板倒角以上，待底板混凝土達到一定強度后，再支內模，澆筑肋板上段和頂扳。其接縫按施工縫要求進行處9、理。8箱梁梁段分次澆筑混凝土時，為了不使后澆混凝土的重力引起掛籃變形，導致先澆混凝土開裂，要有消除后澆混凝土引起掛籃變形的措施。,懸臂灌筑法節段施工流程,混凝土澆注及養護,掛籃前移就位,預應力張拉,掛籃前移就位,模板安裝鋼筋綁扎混凝土澆注預應力管道預留養護,穿束張拉壓漿,主要流程,1）選擇掛籃形式主要考慮結構簡單、自重輕、受力明確、變形較小、行走安全、裝拆方便等方面因素。在一般情況下，盡量選擇本單位現有設備、達到保證施工質量，加速施工進度，投資較省的目的。2）掛籃橫斷面布置，一般取決于橋梁寬度和箱梁橫斷面形式，當橋梁橫斷面為單箱時，全斷面用一個掛籃施工；當橋梁橫斷而為雙箱時，一般采用兩個掛監分10、別施工，最后在橋面板處用現澆混凝土連接。,（3）掛籃設計與施工,3）掛籃設計荷載,模板重力：包括側模、內模、底模和端模等各部件重力。箱梁梁段重力按最重梁段控制掛籃設計。掛籃自重。平衡重重力。振搗器重力及振動力。千斤頂及油泵重力。施工人員重力。,4）掛籃的驗算,掛籃按照鋼結構設計必須滿足必要的構造要求。掛籃滿足施工荷載下的強度、剛度和穩定性。掛籃行走及灌筑梁段混凝土時的穩定系數，均不應小于1.5。,掛藍組拼后，應全面檢查安裝質量，并做載重試驗，以測定其各部位的變形量，并設法消除其永久變形。掛籃拼裝時應對稱進行。掛籃行走時，須在掛籃尾部壓平衡重，以防傾覆。澆筑混凝土梁段時，必須在掛籃尾部將掛籃與梁11、進行錨固。,5）掛籃的安裝,6）消除后澆混凝土引起掛籃變形的措施,水箱法：澆筑混凝土前先在水箱中注入相當于混凝土重量的水，在混凝土澆筑中逐漸放水，使掛籃負荷和撓度基本不變。澆筑混凝土時根據混凝土重量變化，隨時調整吊帶高度。將底模梁支承在千斤頂上，澆筑混凝土時，隨混凝土重量的變化千斤頂，抵消撓度變形。,（4）合攏段施工,合攏段施工時通常采用吊架或支架。特殊情況時，也可在掛籃上合攏，即先拆除一個掛籃，用另一個掛籃走行跨過合攏段至另一端懸臂施工梁段上，形成合攏段施工支架。,在合攏段施工過程中，由于晝夜溫差影響，現澆混凝土的早期收縮、水化熱影響，已完成梁段混凝土的收縮、徐變影響，結構體系的轉換及施工荷12、載等因素影響，因此，需采取必要措施，以保證合攏段的質量。,合攏段施工 關鍵技術,1）合攏段長度選擇。合攏段長度在滿足施工操作要求的前提下，應盡量縮短，一般在2.0m左右。（設計確定）2）合攏溫度選擇。一般宜在當地年平均氣低溫合攏，合攏后應用草袋等覆蓋，并加強接頭混凝土養護，使混凝土早期結硬過程中處于升溫受壓狀態。3）合攏段混凝土選擇。混凝土中宜加入減水劑、早強劑，以便及早達到設計要求強度，及時張拉預應力束筋，防止合攏段混凝土出現裂縫。,4）合攏段采用臨時鎖定措施，采用勁性型鋼或預制的溫凝土柱安裝在合攏段上下部作支撐，然后張拉部分預應力束筋，待合攏段混凝土達到要求強度后，張拉其余預應力束筋，最后13、再拆除臨時鎖定裝置。,5）為保證合攏段施工時溫凝土始終處于穩定狀態，在澆筑之前各懸臂端應附加與混凝土質量相等的配重(或稱壓重)，加配重要依橋軸線對稱加裁，按澆筑重量分級卸載。如采用多跨一次合攏的施工方案，也應先在邊跨合攏，同時需經大量計算，進行工藝設計和設備系統的優化組合。,4、連續剛構橋施工過程中的質量控制,4.1施工時易出現的質量問題,鋼筋施工：保護層厚度控制較差，鋼筋下料尤其是主筋尺寸誤差較大，鋼筋焊接焊縫不飽滿、焊縫長度不夠、個別用錯焊條型號等。結構物沉降縫或變形縫不能按照圖紙或設計進行施工，結構物不均勻變形裂縫時常出現。預埋鋼筋或預埋件位置準確性較差，梁板間鉸縫鋼筋不能按圖施工。,混14、凝土施工跑模漏漿現象難于杜絕。混凝土振搗不規范，過震、欠振現象較為普遍。混凝土濕接縫處理不規范，混凝土界面鑿毛處理較差，接縫混凝土質量不符合設計要求，一方面是拌和質量較差，另一方面是現場振搗質量較差，混凝土松散、離析較為普遍。預應力結構張拉、錨固、壓漿控制不嚴，滑絲、壓漿不滿或漏壓現象。混凝土養護，拆模時間，養護條件。,4.2突出問題預應力施工質量,預應力筋的滑絲和斷絲金屬波紋管孔道漏漿曲線孔道豎向位置偏差曲線孔道灌漿不密實預應力張拉控制由于預應力對結構影響較大，應嚴格控制預應力施工質量。,4.3 施工中需特別關注的幾個問題,橋梁施工過程體系轉換問題橋梁施工過程影響因素施工中臨時結構的安全問題15、箱梁裂縫及原因,（1）施工過程的體系轉換,施工必須按照設計預定的程序進行；施工前應制定較嚴格的施工過程施工步驟，節段施工時間；根據制定的施工過程，計算各階段的立模標高，并對施工誤差進行技術調整；合龍的時間、措施尤為重要。進行橋梁施工過程監控是必要的。,（2）橋梁施工過程影響因素,混凝土收縮、徐變溫度掛籃、支架變形預應力張拉,混凝土收縮、徐變收縮、徐變是混凝土固有的特性之一。對連續剛構，徐變伴隨著施工中體系轉換、臨時荷載的變化、預應力的張拉而對結構產生重大影響內力，變形。收縮對連續剛構除由于表明混凝土干縮而產生裂縫外，還會產生次內力。連續剛構的成橋反拱增大也是徐變的影響。,溫度混凝土水化熱溫度變16、化；環境溫度變化；溫度表面干縮裂縫；溫度次內力及次應力裂縫合龍溫度。,掛籃和支架變形產生結構附加變形，改變結構受力狀態，發生施工事故；應作專門的設計和驗算。,預應力張拉超靜定結構預應力對結構影響更大；預應力產生的次內力影響不容忽視；預應力施工質量應引起重視。,3）預應力混凝土箱梁裂縫,（1）縱向彎曲裂縫。（2）縱向彎曲剪應力裂縫。（3）預應力筋未能覆蓋截面產生的裂縫。（4）橋墩兩側箱梁腹板和獨立支撐處箱梁橫隔板中的裂縫（5）溫度收縮裂縫。（6）箱梁底板的錨下裂縫。（7）大噸位預應力引起的裂縫。,3）預應力混凝土箱梁裂縫,原因分析（1）主橋總體設計中對箱梁截面尺寸的擬定不合理，其中包括梁高，腹板17、及頂板厚度尺寸，承托布置及尺寸。（2）設計抗彎剪能力不足。（3）未合理考慮溫度應力。（4）對超靜定預應力混凝土連續梁橋設計中的次內力影響估計不足。（5）預應力束布置不合理。（6）預應力張拉未達到設計要求。（7）材料自身強度不足。（8）施工技術差錯或未考慮施工精度的誤差。,5、連續剛構橋的施工監控,5.1橋梁施工控制的必要性,為了保證施工質量，必須要對復雜建橋的整個過程進行嚴格的施工控制。也可以這樣說，橋梁施工控制是橋梁建設質量的保證。衡量一座橋梁的質量標準就是要保證已成橋的線形以及受力狀態符合設計要求。對于橋梁的下部結構，只要基礎埋置深度和尺寸以及墩臺尺寸準確就能達到標準，容易檢查和控制。對采18、用多工序、多階段自架設體系施工的大跨度橋梁的上部結構而言，要求結構內力和標高的最終狀態符合設計要求，就不那么容易了。比如預應力混凝土剛構橋和斜拉橋在懸臂澆筑l號塊件時，如預拋高設置不準，可能影響到以后各節段和合攏標高以及全橋的線形。,5.2 施工控制的內容,（1）大跨度橋梁施工控制內容 結構變形控制 橋梁結構尺寸的控制是施工控制的基本要求。但結構在施工形成過程中均要產生變形，加之施工過程中各種誤差的積累，因此任何一個結構不可能達到與設計尺寸準確無誤的吻合，故要盡量減少結構尺寸與設計尺寸的偏差，并將其降低到允許的程度。結構應力控制 結構應力控制好與否，在外觀檢查時不易發現。但是，如果結構實際應力19、狀態與設計應力狀態不符，將會給結構造成危害，并較之結構變形的影響為大，所以，在對橋梁進行施工控制時，尤其要注意對結構應力的監控。,結構穩定控制 橋梁結構的穩定關系到橋梁的安全，它與橋梁的強度有著同等重要的意義。目前，橋梁的穩定性已引起人們的重視，但人們只注重橋梁的穩定計算，而對施工過程中可能出現的失穩現象還沒有可靠的監測手段，尤其是隨著橋梁跨徑的增大，受動荷載或突發情況的影響，還沒有快速反應系統。安全控制 對橋梁施工中可能發生的意外，臨時結構的變化等對橋梁的安全影響。,5.3施工控制方法,主要有三種：一是采取糾偏終點控制的方法，即在施工過程中，對產生主梁線形偏差的因素跟蹤控制，隨時糾偏，最終達20、到理想線形，這種方法常用Kalman濾波法和灰色理論等。二是應用現代控制理論中的自適應控制方法，即對施工過程中的標高和內力的實測值與預計值進行比較，對橋梁結構的主要基本設計參數進行識別，找出產生實測值與預計值(設計值)產生偏差的原因，從而對參數進行修正，達到雙控的目的。三是在設計時給予主梁標高和內力最大的寬容度，即誤差的容許值，如香港某斜拉橋主梁線形設計的寬容度達15cm（懸臂長為215m），當然對于每一節段的誤差也有限制。這種做法減少了控制的難度，但會產生其他問題，如斜拉索的制作長度問題等。,5.4 施工控制系統,（1）橋梁施工控制系統的組成,（2）橋梁施工控制的基本流程,（3）施工監測方法21、與儀器,（4）施工監測方法,結構幾何形態監測,結構截面應力監測,纜索力監測,預應力監測,溫度監測,監測構件截面溫度梯度監測空氣溫度,溫度計,5.5 監測儀器,監測結構加速度反應根據加速度時程數據進行結構模態分析和損傷識別分析,加速度計,加速度計,應變計,應變計,位移計,監測橋梁順橋向位移確定伸縮縫位移量,GPS系統它利用接收導航衛星載波相位進行實時相位差分。差分系統是由GPS基準站、GPS監測站和通信系統組成。基準站將接收到的衛星差分信息經過光纖實時傳遞到監測站。監測站接收衛星信號及GPS基準站信息，進行實時差分后可實時測得站點的三維空間坐標。此結果將送到監控中心。在監控中心對接收機的GPS差分結果進行橋梁橋面、橋塔的位移、轉角計算，提供大橋管理部門進行安全分析。,全球定位系統G P S,GPS位移監測實時顯示,傳感器選用,加速度計、傾角儀、應變及、壓力環、裂縫計、汽車稱重系統等,橋梁監控實例,蘭州新城黃河大橋施工監控蘭州七里河大橋施工監控蘭州東崗大橋施工監控蘭州鹽灘黃河大橋蘭白高速、蘭臨高速上多座連續梁及剛構橋蘭州銀灘大橋濟南緯六路跨鐵路立交橋（主跨380m雙塔雙索面斜拉橋）施工監控成都人南火車站斜拉橋（主跨124m獨塔雙索面斜拉橋）施工監控徐州和平路跨鐵路立交橋（主跨368m獨塔雙索面斜拉橋）施工監控.,謝謝！,