
主跨170m预应力混凝土连续粱桥的施工控制分析.pdf
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1、第 3 7卷第 4期 2 0 1 0年 4月 建筑技术开发 Bui l di n g Te c h ni q ue De v e l o pme n t Vo 1 3 7。 No 4 Ap r 2 01 0 主跨 1 7 0 m预应 力混凝土连 续粱桥 的施 工 控 制分 析 张 晓明 刘 国飞 ( 山 东英 才 学院 , 济 南 , 2 5 0 1 0 4 ; 2 山东铁 正工程 试验检 测 中心有 限公 司, 济 南2 5 0 0 1 4 ) 摘 要】 以有限元分析软件 建立施工控制模型为基础 , 详细分析主跨 1 7 0 m预应力混凝土连续梁桥的施工控制过程 。 关键词 连续梁桥 ; 悬
2、臂施工 ; 施 工控 制 中图分类号 U 4 5 5 4 6 6 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X( 2 0 1 0 ) 0 4 0 0 2 8 - 0 4 A I ON 咖C0lNS 陬 I OI OF 咖P R S 皿 CoNTI NUoUS BEAM BRI DGE W I TH M AI N S PAND 1 7 0 M ETERS Zh a ng Xi a o - mi n g L i u Gu o f e i Ab s t r a c t Ke y w o r d s Ba s e d o n de f i n i t e c l eme n t mo de
3、 l l i n g , A d e t a i l e d c o n s t r u c t i o n c o nt r o l p r o c e s s f o r pr es t r e s s e d c o nt i n u o us be a m br i d g e wi t h ma i n s pa n 1 7 0 me t e r s i s a n a l y z e d c o n t i n u o us be a m br i d g e ; c a n t i l e v e r c o n s t r u c t i o n;c o ns t r uc t
4、 i o n c o nt r o l 1工 程概 述 乐 山至宜宾 高速连接线 五通 岷江特 大桥位 于五通 桥城 区 , 该桥跨 岷江主河道相 接 于西侧 的西坝镇 向 阳村 , 与即将 修建 的乐宜高速通道相连 , 主桥上部结 构为 9 5 m+1 7 0 m+ 9 5 m三跨 变高 度 预应 力混 凝 土 连续 箱 梁结 构 。主 桥全 长 3 6 0 m, 宽 1 2 5 m, 为单箱单室结构。箱 梁为三向预应力混凝 土结构 , 顶面宽度 为 1 2 5 m, 底 宽为 7 m。箱梁 根部梁 高为 1 O 2 m, 边跨及 中跨合拢段梁高为 3 8 m, 梁底下缘按 二次抛 物线设置
5、 。设计荷 载为公路 I 级。 2施工控制的和 目的 桥梁施工监控 的 目的就是确 保施工 中结构 的安 全和确 保结构形成后 的外形和 内力状态符合设计要求 。 对于悬臂施工 的预应 混凝 土连 续梁桥结构来 说 , 施 工 监控 就是 根据施工 监测所 得 的结构参 数真 实值进行 施工 阶 段的仿 真 , 确定 出每个 悬臂 浇筑 阶段 的立 模标 高 , 并 在施 工 过程中根据施 工监 测的成果 对误 差进行分析 、 预测和对 下一 立模标高进行调整 , 以此来 保证成 桥后 桥面线 型 、 合 拢段 两 悬臂 端标 高的相对偏差不 大于规定值 , 以及 结构 内力状态 符 合设 计
6、要 求。 收稿 日期 : 2 0 1 0 0 l l 5 作者简 介: 张晓明 ( 1 9 8 4 一 ) , 女 , 山东夏津人 , 毕业于 山东交通 学院, 本 科学历 , 助教 , 现从事教师工作 。 2 8 3施工 控 制 的仿 真 分 析 大跨径预应力连续梁 桥 的施 工采 用分 阶段 逐步完 成的 悬臂施工时 , 结构 的最终形 成必须 经历一 系列 的施工过 程 , 对施工过程中每个阶段进行详细 的变形 和受力分析 , 是桥梁 施工控制最基本的 内容之一。为了达到施工控制 的 目的 , 我 们必须首先通过计算来 确定桥 梁结构 施工 过程 中每个 阶段 在受力和变形的理想状态 ,
7、 以此为依据来控制施 工过程 中每 个 阶段 的结构行为 , 使其最终成桥线型 和受力状态满足受力 要求 。 3 1 仿真分析的计算模型 五通岷江特大桥主桥的施工控制计 算采用 M I D A S C i v i l 软件 , 此 软件将 主桥划 分为 1 0 7个单 元 , 模 型混 凝土材 料与 预应力钢柬 参数与设计 保持 一致 。模 型阶段 工况 ( 2 7 C a s e ) 与施工方案保持一致 , 以便 于输入数据 的检查和仿真显示施 工过程及相应 的结 构 内力 与变形 状态 , 并且 把混凝 土收缩 、 徐 变、 温度 、 预 加应 力等 因素 考 虑进 去 , 完善结 构 的
8、仿 真计 算 。其计算方法属于正装分析法 , 即按照桥梁结构 实际施工 加 载顺序来进行结构变形和受力分析 , 它能较好地模拟 桥梁 结构的实际施工历程 , 能得 到桥梁结 构在各个施工 阶段 的位 移 和受力状态 。还能 较好地 考虑一些 与桥 梁结构形 成历程 有关 的影响 因素 , 如 预应 力损 失 和混凝 土 收缩 、 徐 变 问题。 仿 真计算模 型参见 图 1 。 第 3 7卷 张晓明 , 等 : 主跨 1 7 0 m预应力混凝土连续梁桥的施工控制分析 第 4期 图 1 仿真计算模 型简 图 3 2 仿真分析 的结构设计参数 大多数情况下 , 采用 规范设计 参数计算 的结构 内
9、力 和位 移均较实测值大 , 这对设 计是偏 于安 全 的, 但 对于结 构施 工 控制来说是不容忽视的偏差 , 因为它将 直接 到成桥后结构线 型及 内力是否符合 设计 要求 。此 次仿 真分析 的设计 参数 取 用原则是 : 结构设 计参数 的取值 尽量 和实 际相 吻合 ; 对 于主 要 的可 以测定的设计 参数 , 则用 试验 数值 ; 难 以测定 的则依 照设计规范 , 根据 以往 的工程经验 进行修正 。设 计参数 的具 体数值参见表 1 。 表 1设计参数数值 项 目 设 计 参 数 材 料 主 主桥 6 0号混凝 土, 桥墩 C 3 0混凝 土 , 。 1 5 2 4预 桥 混
10、 凝 土 应力钢绞线 2 8 d抗 压强度标 准 值 7 0 MP a , 弹 性模 量 4 1 71 0 , 重度 2 5 2 k N m 环境年平均 相对湿 计算参数 度 7 0 , 混凝土平均加载龄期 1 0 d 预 应 力 预应力抗拉 强度标 准值 1 8 6 0 MP a , 预应 力 钢筋 钢 绞 线 计 与管道壁的摩擦系数 0 1 5 , 管道钢筋松弛系数 1 0, 算参数 每米局部偏差对摩擦 的影 响系数 1 51 0 m m。 设 计 荷 载温度 一期恒 载: 块件重 二期恒载 : 桥面铺装 、 防撞护栏 活载 : 公路 I级年温差 、 日照温差顶板升温 荷载 3 3施 工
11、阶 段 的 划 分 本桥 采用 悬臂 浇筑 方 法 施工 , 在 施 工 过程 中 , 设 置 了 临时 支撑 , 在计算 中除 了考 虑 设 置永 久 支 座 外 , 在悬 臂 施 工 期 间设 置 了 4个 临 时竖 向约 束 , 以模 拟 实际 施 工 的 临 时支 撑 。本 次计 算实 际共 划分 为 2 6个 施工 阶段 和 1个 运 营 阶段 , 严 格 和 实 际施 工 状 态 相 对 应 。各 施 工 阶段 内 容 参 见 表 2。 表 2施 工 阶段 划 分 施工阶段 内 容 安放临时支座 , 支架现浇 0号块 和 1号块 , 张拉顶 l 板束 T C 1 、 腹 板束 WC
12、 1 依次 悬臂 浇筑 22 1号 块 , 支 架 浇筑 边跨 现浇 2 2 l 段 , 安装边跨 合拢段 刚性 联结 , 张拉 顶板 束 T C 2一 T C 2 1 、 腹板束 WC 2一 WC 1 7 。 2 2 边跨合拢 , 张拉边跨合拢预应力束。 2 3 拆 除临时支座 , 完成体系转换。 2 4 中跨合拢 , 张拉中跨合拢预应力束 。 2 5 桥面系施工。 3 4施 工荷 载 的模 拟 在预应力混凝土连续梁桥 的悬臂 施工 中 , 挂篮 和模板机 具设备重对结构 的内力 和变形 的影 响很大 , 所 以在仿 真分析 中, 必须 考虑 施工荷载 主要是挂篮 的影响 。一般 说来 在
13、现浇 1号段混凝 土 时挂篮 设备 的静载 全部 落在 墩顶上 的 0 号段上 , 但 是 , 在悬臂 浇筑过程 中, 混凝 土的重量 不断增 加 , 使挂篮设备上 的伸臂发生弹性变形 , 它使底 模板前端 的标高 也发生同样的变形 , 类 似的变形将 同样 的发 生在 以后 各阶段 的施工中 , 这种变形在 挂篮拆除后却不 能得到恢 复。因此在 各节点的预拱度值 中 , 均 应计 入这 个影 响 , 但 是也 可 以调整 的 吊带 来解决 。当浇筑 2号段 混凝土 挂篮设备 一般分 成两 截 , 分别 固定 在( 或者部 分地落 在 ) 已完成 的悬臂 阶段上 , 由 于挂篮具有一定 的静载
14、 , 尤其 在大 跨度桥 梁 的悬臂 施工 中 , 挂篮设备 的重心距离悬臂梁 的根部 的力臂较大 , 使结构发 生 变形 , 但在挂篮拆 除后 , 又使原来的变形得到恢复 。 此次 仿真 分 析 计 算 充 分 考 虑 了施 工 荷 载 的影 响 , 在 仿 真 分析 中模 拟 了挂 篮 重 和产 生 的 弯矩 , 以及 挂 篮 前 进 的工 况 , 挂 篮 的计算 重量 为 9 0 5 k N( 其值 由施 工单 位 实测 得 到 )。 3 5 施 工 阶段 立 模 标 高的 确 定 在主梁 的悬臂 浇筑 过程 中 , 梁 段立 模标 高的合 理确 定 , 是关 系到主梁 的线型 是否平
15、顺 , 是 否符合 设计 的一个 重要 , 如果在确定立模标 高时考虑 的因素 比较符 合实际 , 而且加 以 正确 的控制 , 则最 终桥 面线 型较好 。否 则 , 最终桥 面线 型会 与设计线型有较大 的偏差 。 众所周知 , 立模 标 高并 不 等 于设计 中桥 梁建 成 后 的标 高 , 总要设置一定 的预 拱度 , 以抵 消施 工 中产 生 的各种 变形 ( 挠度 ) 。其计 算公 式如下 : H。 = Ho + F + F蓝 + F预 式中 : H 施工 梁段时 i 梁段 的立模标 高( 梁段最 前端某 确定 位置 ) 梁段设计 标高 F 本施工阶段及 以后浇注 的各 阶段对该
16、点 的影 响 值 ; ( 软件 自动算 出) , 施 工 i 梁段挂篮 的变形值 F 该 梁段的成桥预拱度值 其 中挂篮 的变形值是 根据 挂篮加载试 验 , 综合 各项测试 结果 , 最后绘 制出挂篮荷载 一挠度曲线 , 进行内插而得。 此立模标高计 算公式简单 , 概念清楚 , 使用方便 , 而且 实 际使用效果很好 。 3 6仿真计算主要结果 通过计算结果分析 , 箱梁在 悬臂 施工过程 中, 轴力 、 弯矩 曲线较 为顺 畅 , 施工 阶段 截 面上下缘 均为 压应 力 , 而且 都在 规 范允许 的范围之内。 在运营阶段 , 正常使用极 限状 态下箱梁应 力基本上 处于 全截 面受压
17、状 态 , 而且满足规范 要求 。其它荷 载组合 除了部 分几 个 截 面 顶 板 或 底 板 出 现 很 小 拉 应 力 ( 最 大 不 超 过 O 5 M P a ) , 箱梁应力基本上 处 于全截 面受压 状态 , 箱 梁 的应 2 9 第 4期 张晓明 , 等 : 主跨 1 7 0 m预 应力混凝 土连 续粱桥的施工控制分析 第 3 7卷 力满足规范要求 。 各个施 工 阶段 的挠 度 曲线 很 顺 畅 , 挠 度 的 变 化 也 很 正常 。 4施工控制 的参数识别和现场测试 4 1 参数的识别 结构设 计参数 的变化 能导致桥 梁结构 内力的变化 和形 状的改变 , 因此我 们在大
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