伴随着我国建筑工程业的迅速发展,人们对于建筑质量的要求也在不断提升,为了满足人们日益增长的需求,创建安全而稳定的生活环境,悬臂施工技术作为土木工程建筑施工的关键性技术,成为了人们关注的焦点,在使用这一关键性技术施工的过程中,要根据其特点和受力机理,进行对结构应力的监测和控制,以提升悬臂施工技术的质量和安全性。因此,如何提高悬臂施工技术在土木工程施工中的创新性应用,是工程控制和监测的重要课题。
1 问题的缘起。
在大跨度预应力混凝土悬臂梁、连续梁和刚构桥中最常用的施工方法---悬臂施工技术,重要的内容即是对结构中的钢筋应力和混凝土应力的监测,其结构应力可靠和安全,是保障工程施工的质量所在。在大跨度的连续梁桥的结构构造方面,由于其构造不同因而实施悬臂施工的方法也有所不同,为了在施工全过程都能获得精准可靠的数据,需要对桥梁结构所承受的应力进行精准的监控,通过自适应控制的智能跟踪系统,将结构应力相关数据进行计算,从而推算出误差的大小和变量变化,为后续的建筑施工提供调整的依据,从而在变化的施工状态中确保工程的质量与安全。同时,在悬臂施工过程中监控而获取的应力数据,可以作为参考比对数据,在计算值与实测值比对的条件下,进行计算参数的调整,对计算模型提供有效的参考价值和支持。
2 悬臂施工关键性技术的优势及特点分析。
土木工程建筑施工中,悬臂施工技术已经广泛运用,其应用效果也是有目共睹,由于该技术具有其优势,可以在施工过程中简化施工设备,同时也无须辅助性支架,具有节约材料和设备成本的优点。而且,该技术主要有两种形式,即: 悬臂浇筑和悬臂拼装,这两种形式都具有较高的技术含量,在土木工程建筑施工中可以发挥其强大的负弯矩功能,满足了预应力的混凝土结构要求,可以实现桥梁自身的大跨越。
悬臂施工技术又称悬浇,重点应用于预应力混凝土连续梁桥等结构中,其应用特点有:
1) 该技术可以有效对梁高进行调整,根据施工的需要进行外观的美化设计并保证其安全性。
2) 悬臂施工技术的每一个施工阶段都采用挂篮,充分整合设备资源,不但简化了施工过程而且更为便捷。
3) 悬臂施工技术成本较低,可以有效缩短工作时间,优化资源配置,提升工作效率。
3 悬臂施工技术的施工过程及受力机理剖析。
悬臂施工技术又称挂篮法、吊篮法、无支架平衡伸臂法,它在具体施工使用的过程中,可以选择不同的施工方法,如: 顶推法、支架现浇法、大型浮吊法、旋转施工法、悬臂浇筑和悬臂拼装法、移动框架法等。其施工过程和步骤为:
首先将完成的墩顶部作为支撑的基础,然后借助悬吊的挂篮从立模、构建的混凝土、张拉的预应力钢筋,逐渐向两边结合处聚拢,最后则构成了整体的桥结构。以预应力混凝土连续梁桥悬臂施工为例,分为三种:
其一,逐跨连续悬臂施工方法;其二,T 形结构-单悬臂连续施工方法;其三,T 形结构-双悬臂连续施工方法。其中,以 T 形结构-单悬臂连续施工方法为例。
其施工工序步骤为: 1) B 墩为起点进行施工; 2) 连接 B 墩两边部分,形成单悬臂梁; 3) 对 C 墩进行施工; 4) 连接 C 墩两边部分,形成单悬臂梁; 5) 将 B 和 C 墩的中间部分相联,则形成三跨连续梁结构。这种施工工序步骤有利于该建筑物承受均匀的荷载,同时也可以根据情况进行结构应力的调整。
4 土木工程建筑中的悬臂施工技术有效应用。
1) 挂篮法应用。悬臂施工技术在土木工程建筑施工中,对施工质量的影响极大。在具体操作过程中,由于挂篮可以在梁顶部移动,因而要先固定好已完成的梁段,当挂篮挂好后,可以进行后续的施工项目,如: 钢筋模板施工、预应力管道施工等。在某一特定阶段的施工完成之后,则可以将挂篮移动到下一个施工环节当中,直至整个悬臂灌注工作完成。在上述的过程中,第一段梁是0 号段,挂篮便安装在施工桥墩中的主要位置,以确保牢固和安全。同时,挂篮在安装之前还要先进行"试拼"挂篮,对其所能承受的压力进行测试,以杜绝意外情况下的变形,而影响挂篮的质量效果。
2) 梁段混凝土浇筑应用。在梁段混凝土浇筑应用施工中,要利用泵送设备来加以完成,并控制坍落度为 15 cm ~18 cm,在浇筑的施工过程中要注意以下事项: 其一,要注意保持浇筑的速度和温度调节,要根据数据参数进行调整。其二,要保证浇筑一次性成功并实施全断面的灌注。其三,浇筑施工要从挂篮的最前端部位开始,这是为了预防在浇筑过程中挂篮发生过大的变形而必须注重的,因为一旦这一过程控制不当,则会使新旧混凝土出现裂缝,无法形成整体而影响其稳固性。其四,必须对每一施工灌注阶段的参数进行测试,准确锚固和预埋件的正确铺设。其五,浇筑施工完成之后,要对所有的管道进行全面检查,预防堵塞问题的发生。
3) 监测与控制技术的应用。在悬臂施工技术的应用过程中,要注重对结构应力的监测和控制,首先要以先进、适宜的监测仪器作为前提条件,在时间持续较长的监测过程中,要进行系统的规划,再利用先进的监测仪器如: 电阻应变片传感器、光线应变传感器等,实施全过程施工的有效、同步监测,并利用系统进行实测数据和计算数据的对比分析,科学有效地制定出最佳的悬臂施工技术方案和规划。
5 悬臂施工技术应用中的控制要点。
1) 合龙施工。在合龙施工过程中,要注意: a. 选择气温合适、温差变化较小的时期进行合龙施工,同时在施工的时候要保持整体对称,实现快速合龙。b. 在进行合龙施工的过程中,要及时、同步参考各方面的信息数据,并根据具体施工情况进行信息数据分析,寻找出其中潜在的规律性内容,从而为合龙施工提供科学的理论依据。c. 合龙施工中的混凝土质量要确保良好,尽量使用微膨胀水泥,以保证其整体合龙的有效性和安全性,并要注重合龙之后的养护。
2) 支架现浇梁段施工注意要点。在支架现浇梁段施工过程中,要注意: 边跨支架上的现场浇筑的梁段,应当先搭建临时支撑的平台,如: 万能杆或"贝雷"架,为后续的施工奠定基础。然后,在临时桩基之上浇筑支撑平台,安装好预埋件,再支好支架搭建型钢材料的平台并测试压力,之后绑扎钢筋、铺设管道、模板等。
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