合龙段施工是连续梁桥建设的“最后一公里”,也是最易出问题的环节,温度变化直接决定成败。清晨5点,天还未亮,某跨江大桥施工现场已灯火通明。工人们正在紧张测量合龙口宽度,记录当前温度数据——这是合龙段混凝土浇筑前的关键准备工作。为什么选择这个时间点?因为此刻温度正处于一天中的最低值,结构处于收缩状态,是合龙施工的黄金窗口期。
温度变化对合龙段施工的影响远超想象。在某项目中,曾因忽视温度监测,合龙后仅三个月就出现结构性裂缝,最后不得不花费巨额资金进行加固修复。相反,重视温度控制的项目,桥梁运营十年后依然保持良好状态。
这类教训在桥梁建设中并不少见,究其原因,都是对“热胀冷缩”这一简单物理原理重视不足。接下来,我们将深入解析温度如何影响合龙段施工,以及具体可操作的控制措施。
一、温度变化对合龙段的影响机制
温度变化对桥梁结构的影响主要体现在热胀冷缩效应上。当温度升高时,混凝土梁体会膨胀伸长;温度降低时,则收缩缩短。这种看似简单的物理现象,在合龙段施工中却会产生复杂的影响。
在连续梁合龙过程中,温度变化会引起合龙口宽度的变化。白天气温高时,两端梁体膨胀,合龙口宽度变小;夜间气温降低,梁体收缩,合龙口宽度增大。这种变化如果得不到有效控制,会导致合龙后结构内部产生过大应力。
某项目曾经做过实测记录:在昼夜温差达到15℃的地区,40米跨径的梁端位移可达7-8毫米。对于合龙段来说,这几乎是致命的变化量。如果不采取相应措施,强制合龙后,温度变化就会在混凝土内部产生拉应力,当这种拉应力超过混凝土抗拉强度时,裂缝就会产生。
除了引起结构应力问题外,温度变化还会影响混凝土的浇筑质量。高温环境下浇筑混凝土,水分蒸发快,易产生塑性收缩裂缝;低温环境下,水泥水化速度减慢,强度发展迟缓,可能影响早期强度发展。这些都会直接影响合龙段的质量和耐久性。
温度变化还会影响施工精度。由于热胀冷缩,梁体标高也会随温度变化而波动。在某项目测量记录中,一天内因温度变化引起的梁端标高变化最大可达12毫米。这会对合龙段的施工测量和精度控制带来很大挑战。
二、合龙前准备工作与温度监测
合龙段施工前的准备工作至关重要,这包括技术准备、材料准备和设备准备三个方面。技术准备方面,必须编制详细的合龙段施工专项方案,明确施工方法、工艺流程和质量控制标准。同时要向所有施工人员进行技术交底,确保每个人明白自己的职责和操作要点。
材料准备需要提前进行。合龙段使用的混凝土应提前进行配合比试验,优选微膨胀混凝土,以补偿后期收缩。钢材、模板等材料也要提前进场并检验合格。特别是用于临时锁定的材料,必须保证足够的强度和刚度。
设备准备包括温度监测设备、支撑系统、焊接设备等。其中**温度监测设备必须精准可靠**,最好采用自动温度记录仪,能够连续监测并记录温度变化。测点布置要覆盖合龙段两侧各至少两个梁段,分别测量大气温度、混凝土温度及结构内部温度。
温度监测必须连续进行不少于3个昼夜,记录全天温度变化曲线,找出温度变化的规律,确定合龙锁定时间和混凝土浇筑时间。监测数据要包括每天的最高温度、最低温度及出现时间,以及相应时间的合龙口宽度变化情况。
根据监测数据,应绘制温度与合龙口宽度变化关系曲线,计算出温度每变化1℃时合龙口的开合量。这一数据将为合龙段锁定提供重要依据。同时还要监测梁体标高随温度的变化情况,为合龙施工提供参考。
通过连续监测,确定合龙施工时间窗口。通常选择在一天中温度较低且稳定的时段进行合龙段锁定和混凝土浇筑,这样可以保证合龙段在温度上升时处于受压状态,避免产生拉应力。
三、合龙施工关键技术措施
合龙口临时锁定是合龙施工的关键工序。临时锁定目的是在混凝土浇筑和养护期间,固定合龙口宽度,防止因温度变化导致宽度变化。锁定时间应选在一天中温度较低且稳定的时段,一般为凌晨时分。
锁定方式有多种,常用的是型钢锁定和钢束锁定。型钢锁定是在合龙口两侧预埋钢板,然后用型钢焊接连接;钢束锁定则是通过张拉临时预应力钢束来固定合龙口。无论采用哪种方式,锁定强度必须经过计算,能够承受温度变化产生的内力。
锁定施工要迅速完成,避免在施工过程中温度发生明显变化。焊接作业时,要采取分段跳焊等措施,减少焊接热量对结构的影响。锁定完成后,要立即检查锁定效果,测量合龙口宽度确认固定可靠。
配重平衡是保证合龙口稳定的重要措施。在合龙施工前,需要在合龙口两侧施加平衡配重,模拟合龙后的实际受力状态。配重重量根据设计要求确定,一般等于合龙段混凝土重量的一半。
配重施加要对称进行,避免产生偏载。配重材料通常采用水箱或砂袋,便于调整重量。在混凝土浇筑过程中,要同步解除配重,使浇筑重量与解除配重量基本保持一致,保证梁体受力平衡。
混凝土浇筑是合龙施工的核心环节。合龙段混凝土宜采用微膨胀混凝土,强度等级宜高于梁体混凝土一个等级。浇筑时间应选在一天中温度较低且稳定的时段,与锁定时间相对应。
浇筑要连续快速进行,在尽可能短的时间内完成。混凝土入模温度要控制在5-30℃之间,避免过高或过低。浇筑过程中要加强振捣,确保混凝土密实,但也要避免过振。浇筑完成后要及时抹面收光。
四、混凝土养护与体系转换
混凝土养护是保证合龙段质量的关键。由于合龙段处于复杂应力状态,养护质量直接影响混凝土强度和耐久性。养护要及时开始,在混凝土初凝后立即进行。
养护方法首选覆盖保温保湿养护。在合龙段表面覆盖土工布或麻袋,然后定期洒水保持湿润。在干燥或风大的环境下,要采取挡风措施,减少水分蒸发。在气温较低时,还要采取保温措施,防止温度骤降。
养护时间不得少于14天,期间要始终保持混凝土表面湿润。特别要注意的是,养护期间要保持温度稳定,避免大幅温度变化。所以要继续监测温度,必要时采取控温措施。
预应力张拉是体系转换的关键步骤。合龙段混凝土达到设计要求的强度后,方可进行预应力张拉。张拉前要检查混凝土表面是否有裂缝,如有问题要先处理后再张拉。
张拉要对称进行,避免偏载。张拉力要严格按照设计要求控制,采用张拉力和伸长量双控。张拉完成后要及时压浆封锚,保证预应力筋的耐久性。
临时锁定拆除要谨慎进行。预应力张拉完成后,方可拆除临时锁定装置。拆除要对称均匀进行,避免突然卸载。拆除过程中要监测梁体状态,发现异常立即停止。
体系转换完成后,要继续进行监测,记录梁体线形和应力状态,与设计值进行对比。如有偏差,要及时分析原因并采取措施。同时要继续进行养护,直到混凝土强度完全发展。
五、常见问题与应对措施
合龙段施工中常见的问题主要有合龙口宽度偏差过大、混凝土开裂、预应力张拉故障等。针对这些问题,必须提前制定应对措施。
合龙口宽度偏差过大是最常见的问题。造成这一问题的原因主要是温度测量不准或温度突变。预防措施是加强温度监测,选择温度稳定的时间施工。如果出现偏差,可通过调整配重或使用千斤顶调整。
混凝土开裂是严重质量问题。开裂原因主要是温度应力或收缩应力过大。预防措施是优化混凝土配合比,使用微膨胀混凝土,加强养护。如果出现裂缝,要根据宽度和深度采取表面封闭或压力注浆处理。
预应力张拉故障包括伸长量偏差过大、锚具滑移等问题。预防措施是提前检查预应力管道是否畅通,锚具安装是否合格。张拉过程中要缓慢平稳,及时记录数据。如出现异常,要立即停止,分析原因后再处理。
临时锁定失效是严重安全事故。预防措施是严格检查锁定材料的质量,保证焊接或连接质量。施工过程中要避免冲击荷载。如果发现锁定变形或损坏,要立即加固处理。
测量误差也是常见问题。由于温度变化会影响测量精度,所以要选择温度稳定的时间测量,并对测量结果进行温度修正。重要测量工作要由不同人员重复进行,互相校核。
合龙段施工是连续梁施工中最关键且技术含量最高的环节,温度控制则是合龙成功与否的决定性因素。通过精细的温度监测和控制,采取有效的技术措施,完全可以保证合龙段施工质量。
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