桥梁施工控制误差分析

误差分析是施工监控的难点,也是施工监控三大系统中相对最不成熟的部分,主要原因是测试数据较少而影响因素较多的矛盾引起的。例如,引起主梁标高较低的因素较多,诸如混凝土超方、挂篮变形较大、预应力张拉力不够、临时荷载引起、日照影响等等,在诸多的因素中,仅仅通过标高测量或者应变测量是很难判断出原因的。所以,为了得到更准确的分析,必须增加测点,增加测试工况,增加测试内容。下面将连续梁桥可能碰到的误差、误差的严重程度以及解决方法分析如下: 

1、结构刚度误差 

引起结构刚度误差的因素,一方面是混凝土弹性模量的改变,另一方面截面尺寸的变化,都对刚度有所影响。对于对称悬臂施工的连续梁桥来说,如果整体刚度提高,虽然浇筑混凝土过程中主梁变形量会减少,但是,张拉预应力束过程中变形量也会减少。所以,结构刚度误差对施工控制质量的危害不大。 

2、浇筑混凝土误差 

浇筑混凝土误差,即超方现象是浇筑混凝土过程中难以克服的误差,产生的原因有两方面。一方面是浇筑混凝土时,由现场施工负责人估计顶、底板混凝土厚度而产生的误差,另一方面是由模板变形和混凝土容重变化而产生的误差。 

混凝土超方对连续梁桥施工阶段的内力和线型影响较大,特别是两侧出现不平衡超方时,影响就更大。当结构悬臂伸长时,危害急剧增加。 

在施工过程中,通过改进施工方法减少误差的产生是很有必要的,也是可行的。对悬臂施工的连续梁桥来说,由于两悬臂端对称荷载对结构的影响比单侧荷载要小的多,所以,施工中出现两侧不平衡荷载时,可以考虑在轻的一侧增加重量,只要保持平衡,影响不会太大。 

3、桥面临时荷载影响 

桥面临时荷载的影响类似于混凝土超方,既存在对称荷载,也存在单侧荷载。桥面临时荷载可分为两类,第一类相对固定,如卷扬机、压浆机、吊索机、施工简易房等;第二类比较随机,如桥面上堆放的钢筋、型钢、锚具等。 

由于桥面荷载随机性较大,只能通过实地观察,估计桥面荷载的重量以及位置,在计算数据中考虑。如果能准确估计第一类荷载的重量,并且随时记录第二类荷载堆放的时间和重量,是能够在计算中消除此类误差的。由于临时荷载是随机的,如果把每一种荷载影响作为荷载工况输入跟踪计算,并不方便。一般情况下,可先进行试算,将各种荷载影响的结果算出,作为修正值现场修正会比较方便。 

当结构处于悬臂状态时,桥面临时荷载的影响效果同浇筑混凝土的超方现象。由于它是随机的,所以较难掌握。在施工过程中,加强施工管理,除了必须的施工设备外,对于无用的设备及时清理,并且尽可能保持桥面荷载的平衡性。在计算中要考虑临时荷载的影响,特别是在挂篮定位时要将不平衡的临时荷载影响排除。 

4、挂篮及模板定位误差 

由于挂篮是一个庞大的结构物,加上挂篮本身刚度的影响,实际施工时挂篮位置很难做到与设计一致。挂篮模板定位包括外模板和内模板的定位,外模板决定了梁底标高,而内模板决定了桥面的标高。 

挂篮定位是控制主梁标高最重要也是最直接的手段,定位时只要态度认真,并且挂篮在设计上是合理的,挂篮定位误差能够控制在允许范围以内。一般桥梁工地都是24小时工作制,在挂篮定位时其它工序仍在进行,所以挂篮定位必须考虑温度和临时荷载的影响。 

5、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,特别是后支点挂篮,由于无拉索帮助,挂篮受力较大。前支点挂篮由于拉索帮助,其纵梁的受力得到很大改善,但是,对于宽桥,前支点挂篮优点不明显,其主要受力在横向,所以前支点挂篮的横向受力更为重要。 

6、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。如果能掌握温度引起挠度的变化规律,可以将挂篮定位安排在任意的时间进行,对于加快施工进度是有好处的。 

7、预应力束张拉力误差 

预应力束张拉误差一方面由张拉千斤顶的油压表读数误差引起,另一方面由各种预应力损失引起。预应力损失包括:①管道摩阻力,②锚具损失,③温度损失,④钢丝松弛,⑤徐变损失。 

施工监控的工作及对施工工艺的要求 

1.薄壁墩及0#块施工 

在薄壁墩及0#块施工过程中,监控单位可定期派人到达现场,进行测点埋设,具体要求做到以下几点: 

①薄壁墩施工前须预埋应变测点,或者薄壁墩施工完成后,将表面应变计粘贴在混凝土表面; 

②0#块施工模板支架须有足够的刚度,浇筑混凝土前支架须进行1.2倍箱梁荷载的预压,防止浇筑过程中产生过大变形; 

③根据计算及相应的预压结果,设置0#块主梁的预拱度。 

2. 主梁悬臂施工 

主梁悬臂施工是施工监控过程中工作量最大,也是时间最长的阶段,在这个过程中,施工监控单位必须有专人常驻现场,实时监控并指导施工。 

在这个过程中,必须做到以下几点: 

①施工单位提供挂篮、模板、施工机具的重量及形心位置; 

②挂篮使用前须进行压载试验,消除挂篮的非弹性变形并提供弹性变形值; 

③挂篮移动到位、浇筑砼和张拉预应力束工况均须进行监控测试; 

④每阶段挂篮定位数据由监控单位提供; 

⑤挂篮定位须在早晚进行,当悬臂超过9#块时,测量时间要求在早上8:00前或阴雨天,以避开日照影响; 

⑥主梁应力测试断面设在悬臂根部、跨中和合龙段。 

3. 主梁合龙施工及桥面铺装 

主梁合龙施工是施工监控过程中的关键阶段,在这个阶段必须做到以下几点: 

①施工单位尽早提供合龙方案,包括合龙时的底篮重量; 

②监控单位提供合龙段配重重量; 

③合龙前1个星期应该24小时不间断测试温度,以确保合龙时间选择在一天中温度最低而且相对稳定的时间; 

④浇筑合龙段混凝土观测应变和标高的变化; 

⑤合龙段混凝土的养护; 

⑥主桥合龙后测量全桥梁顶标高以确定是否调整桥面的铺装标高。