CN108004935B - 一种桥梁施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁施工方法，包括步骤：S1：地基内打入桩体，桩体上方依次浇注下承台、上承台，上承台上浇注墩柱；S2：墩柱施工高度达到设计尺寸时埋入应变传感器，继续完成剩余高度墩柱的浇注成型；S3：以墩柱为起点沿墩柱两侧方向架设欲进行转体作业的梁体，依据横桥向及顺桥向的偏心距大小对两侧梁体的后续施工顺序进行匹配设计；S4：墩柱两侧梁体施工完成后，对欲进行转体作业的梁体进行称重，计算转体前梁体结构的重心位置；S5：校核调整直至偏心距大小满足桥梁水平转体施工要求，最后通过外设转体装置对桥梁进行水平转体操作。该方法能够实时监测桥梁施工中梁体所受力矩情况，同时根据实时工况进行相应性处理，确保桥梁的正常施工。

Description

一种桥梁施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，更具体地说，特别涉及一种桥梁施工方法。

背景技术

桥梁一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的建筑物，为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。桥梁施工过程中，首先，一般需先在地下打入一定数量的桩体，然后将桩体上端面打毛，在桩体上伸出的钢筋上焊上钢筋笼；然后，以钢筋笼为肋筋浇注下承台，然后在下承台上设置定位销轴和撑脚，再在定位销轴和撑脚上方浇注上承台；最后，再在上承台上浇注墩柱，在墩柱上设置梁体即可。实际施工过程中，随着现代桥梁技术的发展以及跨越公路、铁路、江河航道等桥梁难度的增加，很多桥梁实施时都开始使用桥梁水平转体法施工。

所谓桥梁水平转体法，即在岸边或既有建筑物边平行于河道或者线路方向制造梁体，梁体施工完成后再将梁体沿墩柱水平旋转至设计位置。桥梁水平转体法与其他桥梁施工方法相比，水平转体法施工不仅能较好地克服障碍，而且可以最大限度地减少对桥下既有线路交通的影响，因此，桥梁水平转体法的应用越来越广泛。具体操作过程中，理想的桥梁水平转体施工必须满足安全稳定和易于转动，但是由于施工中转体设备的制作安装往往会存在误差，梁体本身质量分布与预应力张拉程度也存在差异，导致两侧梁体刚度不同、质量分布不同，从而产生不平衡力矩，从而导致桥梁转体时的安全平稳性存在问题，极大影响了桥梁的正常施工。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种桥梁施工方法，该桥梁施工方法通过其设计，能够实时监测桥梁施工中梁体所受力矩情况，同时根据实时工况进行相应性处理，确保桥梁的正常施工。

一种桥梁施工方法，包括步骤：

S1：地基内打入桩体，桩体上方依次浇注下承台、上承台，上承台上浇注墩柱；

S2：墩柱施工高度达到设计尺寸时埋入应变传感器，继续完成剩余高度墩柱的浇注成型；

S3：以墩柱为起点沿墩柱两侧方向架设欲进行转体作业的梁体，同步监测应变传感器所传递的信息，对上述应变传感器信息进行转换、处理并依此计算得出梁体结构在横桥向及顺桥向两方向的重心位置，依据横桥向及顺桥向的偏心距大小对两侧梁体的后续施工顺序进行匹配设计；

S4：墩柱两侧梁体施工完成后，对欲进行转体作业的梁体进行称重，计算转体前梁体结构的重心位置；

S5：在梁体结构重心位置的相对一侧增加匹配的平衡重荷载并重新计算梁体结构横桥向及顺桥向的偏心距大小，直至偏心距大小满足桥梁水平转体施工要求，最后通过外设转体装置对桥梁进行水平转体操作。

优选地，在所述步骤S2中，墩柱上与顺桥向相对应的前后两个位点以及与横桥向相对应的左右两个位点均埋设有应变传感器。

优选地，在所述步骤S3中，梁体由于遭受不平衡力矩而产生的偏心距大小通过计算截面应变分布梯形形心位置获得。

优选地，在所述步骤S3中，依据横桥向及顺桥向的偏心距大小指导两侧梁体的施工顺序，其中：顺桥向施工时，先施工偏心位置相对侧的梁体，然后施工偏心位置所在侧的梁体；横桥向施工时，先从偏心位置相对侧梁体开始浇筑；然后浇筑偏心位置所在侧的梁体。

优选地，在所述步骤S4中，当墩柱两侧梁体采用支架法施工时，对支架的拆除以及拆除顺序根据拆除前偏心距大小决定，其中：当偏心距较小时，无需配重直接拆除支架；当偏心距较大时，在偏心位置相对侧施加配置物以减小脱架后不平衡力矩对两侧梁体根部产生的应力以及端部的挠度。

本发明的有益效果是：本发明提供的该桥梁施工方法通过其设计，可以检测桥梁施工过程中顺桥向和横桥向的不平衡力矩，从而可以进一步计算得出重心偏心方向并以此指导施工顺序，能够有效实现桥梁施工中梁体所受力矩情况的监督，同时根据实时工况进行相应性处理，确保桥梁的正常施工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的一种桥梁的主视方向示意图；

图2为本发明实施例所公开的一种桥梁的俯视方向示意图；

图3为本发明实施例所公开的不平衡力矩产生的应变在横桥向分布示意图；

图4为本发明实施例所公开的不平衡力矩产生的应变在横桥向分布示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上方”、“下方”、“两侧”、“前后”、“左右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1至图4，图1至图4提供了本发明一种桥梁施工方法的具体实施例，其中，图1为本发明实施例所公开的一种桥梁的主视方向示意图；图2为本发明实施例所公开的一种桥梁的俯视方向示意图；图3为本发明实施例所公开的不平衡力矩产生的应变在横桥向分布示意图；图4为本发明实施例所公开的不平衡力矩产生的应变在横桥向分布示意图。

如图1至图4所示，本发明欲构建一类可以进行水平转体的桥梁，其中，本发明桥梁转体所需的转体装置采用常规方法施工，本实施例不作详细阐述。

本发明提供了一种桥梁施工方法，包括步骤：

S1：地基内打入桩体101，桩体101上方依次浇注下承台102、上承台103，上承台103上浇注墩柱104；

S2：墩柱104施工高度达到设计尺寸时埋入应变传感器105，继续完成剩余高度墩柱104的浇注成型；

S3：以墩柱104为起点沿墩柱104两侧方向架设欲进行转体作业的梁体(图中未标示)，同步监测应变传感器105所传递的信息，对上述应变传感器105信息进行转换、处理并依此计算得出梁体结构在横桥向及顺桥向两方向的重心位置，依据横桥向及顺桥向的偏心距大小对两侧梁体的后续施工顺序进行匹配设计；

S4：墩柱104两侧梁体施工完成后，对欲进行转体作业的梁体进行称重，计算转体前梁体结构的重心位置；

S5：在梁体结构重心位置的相对一侧增加匹配的平衡重荷载并重新计算梁体结构横桥向及顺桥向的偏心距大小，直至偏心距大小满足桥梁水平转体施工要求，最后通过外设转体装置对桥梁进行水平转体操作。

具体而沿，本实施例中，在墩柱104施工至上承台103上方约1000mm处时，在该截面布置九个应变传感器105，本实施例以数字1-9分别进行标记。其中，横桥向从左往右编为三组，分别为A、B、C三组，其中，A组对应1、4、7号应变传感器，B组对应2、5、8号应变传感器，C组对应3、6、9号应变传感器。顺桥向从下往上编为a、b、c三组，其中，a组对应1、2、3号应变传感器，b组对应4、5、6号应变传感器，c组对应7、8、9号应变传感器，B组和b组均设置在墩柱中心线上。

该过程中，由于墩柱104在不平衡力矩作用下，墩柱104墩身横截面满足平截面假定(平截面假定为材料力学中的一个变形假设，即垂直于杆件轴线的各横截面在杆件受拉伸、压缩或纯弯曲而变形后仍然为平面，并且同变形后的杆件轴线垂直)，故可以检测上部结构在横、顺桥向的偏心距大小。

以下对本发明偏心距大小检测的理论及过程做进一步阐述。

图三和图四分别为本发明实施例不平衡力矩产生的应变在横桥向、顺桥向的分布示意图，由下式(1)可知，应变分布与应力分布呈线性关系。

s＝Ee (1)

上述式(1)中，E表示材料弹性模量，s表示截面应力，e表示截面应变。

不平衡力矩产生的偏心距大小e为应变分布梯形图的形心位置到墩柱中心线的距离。由于E为固定值，根据各参数间的相关关系，故只需要计算e的值，便可以得到横、顺桥向的偏心距大小。根据梯形形心计算公式，由下式(2)可以计算得到e的大小：

其中，e₁表示横桥向偏心距大小，e₂表示顺桥向偏心距大小，a为墩柱104横桥向宽度，b为墩柱104纵桥向宽度，ε_C、ε_A、ε_c、ε_a中前两者表示横桥向应变值，后两者表示顺桥向应变值，ε_C、ε_A、ε_c、ε_a的具体数值取其所代表组中三个应变值的平均数。

下面，本实施例结合上面相关描述进行具体举例说明：

首先，墩柱104施工至距离上承台103高度1000mm处，在墩柱104的矩形截面埋入1-9号九个应变传感器105，具体如图2所示。本发明原则上并不限制墩柱104截面形式和应变传感器105数量，本实施例依据尽可能减小误差的原因选取九个位置，并且在横桥向与顺桥向两方向各编为三组。

其次，待应变传感器105布置完成后，继续完成剩余墩柱104的浇筑，当开始两侧梁体施工时检测应变传感器105的大小，并依次记录此时九个应变传感器105的数值，按照编组对每组数据取平均数作为其代表值，平均数计算公式如下：

其中，ε_i为编为同一组的某个应变传感器数值，ε为某组的代表值，其中，图3中εA为A组的应变代表值，εB为B组的应变代表值，εC为C组的应变代表值，a为墩柱104横桥向宽度，X1为合力位置线L到墩柱104左侧的距离，X2为合力位置线L到墩柱104右侧的距离；图4中εa为a组的应变代表值，εb为b组的应变代表值，εc为c组的应变代表值，b为墩柱104纵桥向宽度，Y1为合力位置线L到墩柱104前侧的距离，Y2为合力位置线L到墩柱104后侧的距离。

然后，将上一步的数据代入公式(2)可计算得出此时结构的偏心距大小e₁和e₂，依据横桥向与顺桥向偏心距大小指导两侧梁体的施工顺序，比如，当顺桥向施工时，先施工偏心位置对侧然后施工偏心位置所在侧的梁体。同理，当横桥向施工时，先从偏心位置对侧开始浇筑混凝土或安装钢梁。

最后，桥墩两侧梁体施工完成后，水平转体施工前必须对转体结构进行称重实验，计算转体前转体部分重心位置并进行相应调整，以时该桥梁满足转体要求。

整体而言，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的桥梁施工方法，不仅可以检测顺桥向和横桥向不平衡力矩，而且在两侧梁体施工过程中可以计算重心偏心方向以此指导施工顺序。

2、本发明提供的桥梁施工方法，与常规的其他桥梁施工方法相比，操作更加简单，受力更加明确，且具有较好地稳定性和准确度。

3、本发明提供的桥梁施工方法，应用范围更广，既适用两侧梁体吊篮施工又适用于支架施工。

本实施例中，为进一步方便桥梁施工过程中应力的监测，优选地，在所述步骤S2中，墩柱104上与顺桥向相对应的前后两个位点以及与横桥向相对应的左右两个位点均埋设有应变传感器105。具体的，本发明并不限制墩柱104的截面形式与应变传感器105的数量，也不限制应变传感器105的具体埋设方式，只需其满足本发明的工艺需求即可。本实施例依据尽可能减小误差的原因选取九个位置，并且在横桥向与顺桥向两方向各编为三组。

本实施例中，为进一步方便偏心距大小数据的准确与快速有效获取，优选地，在所述步骤S3中，梁体由于遭受不平衡力矩而产生的偏心距大小通过计算截面应变分布梯形形心位置获得。

本实施例中，为进一步确保梁体安装中两侧重力的均衡性，优选地，在所述步骤S3中，依据横桥向及顺桥向的偏心距大小指导两侧梁体的施工顺序，其中：顺桥向施工时，先施工偏心位置相对侧的梁体，然后施工偏心位置所在侧的梁体；横桥向施工时，先从偏心位置相对侧梁体开始浇筑；然后浇筑偏心位置所在侧的梁体。

本实施例中，为进一步方便梁体施工完成后辅助设施的拆除，优选地，在所述步骤S4中，当墩柱104两侧梁体采用支架法施工时，对支架的拆除以及拆除顺序根据拆除前偏心距大小决定，其中：当偏心距较小时，无需配重直接拆除支架；当偏心距较大时，在偏心位置相对侧施加配置物以减小脱架后不平衡力矩对两侧梁体根部产生的应力以及端部的挠度。

当然，若墩柱104两侧梁体使用吊篮施工，也可以采用上述方法拆除。

以上对本发明所提供的一种桥梁施工方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种桥梁施工方法，其特征在于，包括步骤：

S1：地基内打入桩体，桩体上方依次浇注下承台、上承台，上承台上浇注墩柱；

S2：墩柱施工高度达到至上承台上方1000mm处时埋入应变传感器，继续完成剩余高度墩柱的浇注成型；

S3：以墩柱为起点沿墩柱两侧方向架设欲进行转体作业的梁体，同步监测应变传感器所传递的信息，对上述应变传感器信息进行转换、处理并依此计算得出梁体结构在横桥向及顺桥向两方向的重心位置，依据横桥向及顺桥向的偏心距大小对两侧梁体的后续施工顺序进行匹配设计；

S4：墩柱两侧梁体施工完成后，对欲进行转体作业的梁体进行称重，计算转体前梁体结构的重心位置；

S5：在梁体结构重心位置的相对一侧增加匹配的平衡重荷载并重新计算梁体结构横桥向及顺桥向的偏心距大小，直至偏心距大小满足桥梁水平转体施工要求，最后通过外设转体装置对桥梁进行水平转体操作。

2.根据权利要求1所述的桥梁施工方法，其特征在于，在所述步骤S2中，墩柱上与顺桥向相对应的前后两个位点以及与横桥向相对应的左右两个位点均埋设有应变传感器。

3.根据权利要求1所述的桥梁施工方法，其特征在于，在所述步骤S3中，梁体由于遭受不平衡力矩而产生的偏心距大小通过计算截面应变分布梯形形心位置获得。

4.根据权利要求1所述的桥梁施工方法，其特征在于，在所述步骤S3中，依据横桥向及顺桥向的偏心距大小指导两侧梁体的施工顺序，其中：顺桥向施工时，先施工偏心位置相对侧的梁体，然后施工偏心位置所在侧的梁体；横桥向施工时，先从偏心位置相对侧梁体开始浇筑；然后浇筑偏心位置所在侧的梁体。

5.根据权利要求1所述的桥梁施工方法，其特征在于，在所述步骤S4中，当墩柱两侧梁体采用支架法施工时，对支架的拆除以及拆除顺序根据拆除前偏心距大小决定，其中：当偏心距较小时，无需配重直接拆除支架；当偏心距较大时，在偏心位置相对侧施加配置物以减小脱架后不平衡力矩对两侧梁体根部产生的应力以及端部的挠度。