悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的挠度计算在施工中的应用.pdf
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1、引言 随着我国铁路的飞速发展,在线路选线过程中为跨越河流或公路,部分梁体施作采用连续梁,连续 梁的施工方法很多,对于位于陆地上的高架桥,通常采用支架就地现浇施工,而对于跨越大江、大河的 连续梁桥,常用的施工方法有悬臂浇筑、悬臂拼装、转体施工法、移动模架法及顶推法等。由于悬臂浇 筑法具有投入少、对梁体截面变化适应性好、成桥后结构整体性好等优点,现已成为跨越河流连续梁桥 施工方法中最常见的一种施工方法。就悬臂浇筑施工法而言,施工过程中最关键的是施工挠度的控制, 它将直接关系到连续梁能否顺利合拢并达到设计预想的线形。 施工过程中的挠度控制是以理论计算为依据的。 通过对预应力混凝土连续梁在悬臂施工过程
2、中的变 形机理进行分析, 寻求挠度计算的实用方法, 以供工程实践验证和使用。 挠度计算的目的有以下两方面: 一是对施工各阶段挠度进行计算, 该计算则作为施工过程中挠度控制和调整的依据。 二是求得连续梁在 远期运营阶段包括活载作用下的挠度值,该挠度值则是预拱度设置的依据。 挠度的实用计算方法 采用悬臂浇筑的连续梁桥需在施工过程中进行多次体系转换, 即在悬臂浇筑阶段为多个 T 型刚构型 式,经过多次合拢及墩梁临时固结拆除,而形成连续梁体系。在整个施工过程中就其结构体系及变形特 征而言,通常可分为三个大的阶段,第一阶段为悬臂浇筑阶段,此时的结构体系为静定的 T 型刚构;二 阶段为合拢阶段(多跨连续梁
3、桥通常需要进行多次合拢),该阶段是通过合拢段的预应力束张拉完成由 静定体系向超静定体系转换的过程;三阶段是合拢后的成桥阶段,该阶段包括施工荷载拆除、梁墩临时 固结的拆除、二期恒载的加载(即桥面系的施工)及后期混凝土收缩徐变和火车荷载等,下面将对各相 应阶段逐一叙述挠度的计算方法 .悬臂浇筑阶段 悬臂浇筑阶段是先在墩顶临时支架上浇筑墩顶 0 号节段, 并通过梁墩临时固结或墩侧临时托架使梁 与桥墩形成一个临时固结的 T 型刚构体系; 然后由 0 号节段向两侧对称逐段悬浇各个节段混凝土, 并张 拉相应各节段预应力束。该阶段的特点是结构体系不变,仅是节段数量,即:结构单元数量不断增多, 结构自重不断增
4、加,施工荷载(挂篮)仅不断移动其作用位置。为了叙述方便,若以每增加一个混凝土 节段称为一个子阶段,则每一个子阶段的形成又要经历多个状态,通常可分为三个状态: 移动挂篮、立模状态; 浇筑新节段混凝土,养生; 张拉节段预应力束。 由于这一阶段中结构单元数量及荷载(包括施工荷载、梁自重、预应力的施加)均不断变化,因而 梁体的变形即挠度也随之发生变化, 所以在该阶段的挠度控制就显得特别重要, 它将直接关系到连续梁 能否顺利地按预期的要求合拢, 而控制挠度的依据则是挠度的理论计算值, 这就需要找到任一子阶段各 点挠度的计算方法。由图 1 可以看出,各子阶段梁体可分为两个区段:A 区段为已浇筑并张拉完成的
5、节 段区,B 区段为待浇筑的节段区。 PDF created with pdfFactory Pro trial version 4 1234 2 2 2 1 2 2 2 3 1 4 23 1 1 2 2 2 3 1 4 14 2 1 1 2 1 3 1 4 1 2 2 2 2 3 2 4 b : 第三阶段挠度增量 A 区段A 、B 区段分界线 B 区段 C : 第二阶段挠度增量 A 区段 A 、B 区段分界线 B 区段 注:由于通常计算的梁体挠度均属于小变形范围,为表达方便,可近似认为每一子阶段挠度增 量以水平线作为基准线进行计算 图 1 悬臂浇筑段挠度计算示意图 由图 1c 中可以得出:第
6、二子阶段(k=2)时各点挠度总和为: i k= i k 由图 1a 和图 1b 可以得出: a.位于 A 区段各点(ij), i k是指各子阶段中所有荷载(梁自重、施工荷载、预应力)产生 的挠度增量,该挠度增量包含弹性挠度及徐变挠度增量,即 i k= i k1+(t,t0) 式中: i k为弹性挠度,可以由结构力学按悬臂梁计算求得。 (t,t0)为徐变系数,按铁路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(TB10002.3-2005)中附 录 A 取用。 b.位于 B 区段内的各点(ij) i k= i k+ i kLij 式中:上标 k 为子阶段号,Lij为节点 i 与结点 j 之间的梁体长度。
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