多跨连续梁合龙顺序的优化以及混凝土初始加载龄期的探讨.pdf
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1、第 1 0卷第 4期 2 0 1 3年 8月 铁道科学与工程学报 J OURNAL OF RAI L , AY SCI E NCE AND ENGl NEE RI NG VO I 1 0 NO 4 Au g 2 0 1 3 多跨连续梁合龙顺序 的优化 以及 混凝 土初始加载龄期 的探讨 方淑君 。 肖啸, 李杰 ( 中南大学 土木工程 学院, 湖南 长沙 4 1 0 0 7 5 ) 摘要: 以衡阳耒河的预选合龙方案为依据, 通过 MI D A S有限元软件模拟该桥 4种不同方案的施工过程, 从最终合龙后在 短期组合作用下跨 中底板应力分布情况以及承栽能力组合状态下每跨 的最大累计位移 2方面对
2、合龙方案进行对比分析, 并得到最合理的合龙顺序。研究结果表明: 混凝土的收缩徐变变形与混凝土加栽龄期有关, 混凝土徐变随加栽龄期的增长 而单调的衰减, 考虑不同的混凝土初始龄期通过 MI D A S有限元软件模拟在成桥, 成桥 3 a ; 成桥 l O a 后桥梁跨 中最大挠度, 确定合理的初始加载龄期, 节省施工时间的同时对后期挠度的影响不大。 关键词: 合龙段; 合龙顺序; 连续梁; 收缩徐变; 初始加载龄期 中图分类号: U 4 4 6 1 文献标志码: A 文章编号: 1 6 7 2 7 0 2 9 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 2 4 0 6 Op t i mi z a t
3、 i o n o f s e q u e n c e s o f mu l t i s p a n c o n t i n u o u s b e a ms c l o s u r e a n d d i s c u s s i o n o f i n i t i a l l o a d i n g a g e o f c o n c r e t e F A N G S h u j u n , X I A O X i a o , L I J i e ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g ,C e n t r a l S o u t h
4、 U n i v e r s i t y , C h a n g s h a 4 1 0 0 7 5 ,C h i n a ) Abs t r a c t :Ba s e d o n t h e p r e s e l e c t e d c l o s u r e s c h e me o f Ri v e r L e i i n He n g y a n g Ci t y o f Hu n a n P r o v i n c e,t h r o u g h f o ur d i f f e r e n t c o n s t r u c t i o n p r o c e s s e s
5、o f c l o s u r e s c h e me s o f t h e b rid g e s i mu l a t e d b y MI DAS fin i t e e l e me n t s o f t wa r e,a p r e l i mi n a r y a n a l y s i s wa s c o n d uc t e d o n t he c l o s u r e s c he me f r o m t wo aspe c t s:On e i s t h e s t r e s s d i s t r i b u t i o n o f mi d - s p
6、 a n b o t t o m p l a t e u n d e r s h o r t - t e r m c o mb i n e d l o a d s a f t e r t h e fi n al c l o s u r e a n d t h e o t h e r i s t h e ma x i mu m c u mu l a t i v e d i s p l a c e me n t o f e a c h s p a n u n d e r t h e c o n d i t i o n o f t h e a s s e mb l y o f b e a ri n
7、g c a p a c i t y ,a n d t h e mo s t r e a s o n a b l e c l o s u r e s e q u e n c e w a s o b t a i n e d T h e r e s u l t s h o w s t h a t t h e s h rin k a g e and c r e e p d e f o rm a t i o n o f c o n c r e t e a r e a s s o c i a t e d wi th t he l o a d i n g a g e Co n c r e t e c r e
8、 e p d e c a y s mo n o t o n o u s l y wi t h t h e i n c r e a s e o f l o a d i n g a g e Di f f e r e n t i n i t i a l a g e s o f t h e c o n c r e t e we r e c o n s i d e r e d wi th the MI DAS fin i t e e l e me n t s o f t wa r e wh i c h h a v e wa s u s e d t o s i mu l a t e t h e b i g
9、 g e s t d e fle c t i o n o f t h e b rid g e a t t h r e e t i me p o i n t s,i n c l u d i n g t he t i me wh e n t h e b rid g e i s fin i s h e d,t h r e e y e a r s a f t e r the c o mp l e t i o n o f the b rid g e a n d 1 0 y e a r s aft e r t h e c o mp l e t i o n o f t h e b ri d g e ,a n
10、 d t h e r e aso n a b l e i n i t i al l o a d i n g a g e wa s d e t e rm i n e d S O a s t o s a v e c o n s t r u c t i o n t i me a nd me an wh i l e i t h a s l i t t l e i mp a c t o n t h e l a t e r d e fle c t i o n Ke y wo r d s : c l o s u r e s e c t i o n; c l o s u r e s e q u e n c e
11、 s ; c o n t i n u o u s b e a m; a n d c r e e p s h rin k a g e ; i n i t i a l l o a d i n g a g e 收稿 日期 : 2 0 1 21 21 1 基金项 目: 国家自然科学基金资助项目( 5 0 9 0 8 2 3 2 ) ; 湖南省高校创新平台开放基金资助项目( 1 1 K 0 7 2 ) ; 中央高校基本科研业务费专项资 金资助项 目( 2 0 1 0 Q Z Z D 0 1 9 ) 作者简介: 方淑君( 1 9 7 4 一) , 女, 浙江义乌人, 副教授, 从事桥梁设计与教学工作研究
12、第 4 期 方 淑 君 , 等 : 多 跨 连 续 梁 合 龙 顺 序 的 优 化 以 圭 塑 塑 里 塾 鉴 塑 塑 1 工程概况 衡 阳耒河大桥是一座京广上行铁路改造桥梁 , 是一座六跨预应力混凝土连续梁桥, 全长( 3 6+ 4 6 4+ 3 6 ):即 8 2 8 m, 由中铁第 四勘察设计院设 计 , 全桥每个 T构为 8 个对称浇注梁段, 中支点 0 号梁段长度9 m, 悬臂梁段长度分成 3 0 m和3 5 m, 合龙段长2 0 m, 边跨现浇段都是 5 6 m, 梁体 各控制断面梁高分别为: 端支座处及边跨直线段和 跨中处为3 0 5 m, 中支点处梁高为5 2 m, 梁底下 缘
13、按圆曲线变化, 圆曲线半径 R= 2 0 6 3 3 7 m, 箱梁 顶宽 1 3 5 m, 箱梁底宽 6 4 m, 在中支座 3 2 m范 围内和边支座 2 8 m范围内加宽到6 9 in , 为单箱 单室, 变高度, 变截面结构。全桥在端支点, 中支 点 , 跨 中设置共 1 1道横隔梁 , 横隔梁处设进入孔 , 供检查人员通过, 箱梁横截面为单箱单室直腹板, 顶板厚中跨 4 4 5 c m, 支座处 5 4 5 c m, 腹板厚分别 为 4 5 , 6 0和 8 0 c m, 底板厚 由跨中的 4 5 c m按圆曲 线变化至中支点梁根部的 8 O c m, 纵向预应力束规 格有 l 5
14、7 5与 1 2 7 5共 2种 , 预应力管道摩 阻系数为 O 2 3, 管道偏差系数取 0 0 0 2 5 , 耒河大桥 总体布置图见 图 1所示 , 典型截面尺寸见图 2和图 3。 图 1 耒河大桥布置图 F 1 Ar r a n g e me n t d i a g r a m o fl e i h e b r i d g e 图 2 跨 中截面( c m) Fi g 2 c r o s ss e c t i o n o f mi d s p a n 图 3 支座处截面( c m) Fi g 3 c r o s ss e c t i o n o f s u p p o r t 2 6
15、铁 道 科 学 与 工 程 学 报 2 0 1 3年 8月 2 合龙段施工顺序 不同桥梁合龙段施工顺序 , 将引起不同的施工 内力, 甚至结构内力再分配效应。因此, 影响结构的 恒载内力分布是否合理, 主要看桥梁合龙段施工顺 序是否适当 J 。另外, 施工单位根据合龙段施工的 施工组织安排, 以满足各墩相应 的匹配进度。桥梁 的设计和现场施工的具体情况有一些差距, 到 了合 龙施工阶段, 这种差距累积是相当大的, 这些问题都 需要在合龙段的施工中得到适当解决。总之, 成熟 的合龙技术是桥梁建造成功的前提。而合龙段的施 工顺序也是合龙段的重要决策之一。本文为了探讨 合理的施工合龙顺序 比较 了4
16、种不 同的合龙顺序 , 分别是: ( 1 ) 先边跨后次中跨最后中跨; ( 2 ) 先边跨 再中跨最后次中跨 ; ( 3 ) 先中跨再次中跨最后边跨 ; ( 4 ) 先中跨后边跨最后次中跨, 从而使桥梁由T形 的静定悬臂状态渐渐的成为超静定状态, 实现体系 转换 , 全桥悬臂浇筑合龙方案见图4 7 。 受 _ Z 一_ 一_ Z 一_ Z 【 一 _ Z e _ Z 一 I 一 一 一 e 图 4 合龙方案 1 Fi g 4 C l o s u r e p r o g r a m 1 鹞 e : 一_ Z 【 I _ 一 _ Z E _ 一 一 _ Z e 盈 一一 一 j 一 - 弓 _ l
17、 - Z 图 5 合 龙方案 2 F i g 5 C l o s u r e p r o gra m 2 一 一 Z 一一 卜 毛卜 :丕 一 一 j 睁 一 e 一 _丑 : 一 图 6 合龙 方案 3 F i g 6 C l o s u r e p r o gra m 3 _一 Z 一 -_ ( 三 卜 卜 _ _ 固 一西一 一 Z 卜 图 7 合龙方案 4 Fi g 7 C l o 4 s u r e p r o g r a m 4 3 合龙方案的对 比 悬臂施工的连续梁 由于合龙次序 的不同而有 不同的施工内力分布 , 因此 , 可以通过优化合龙次 序来使梁成桥时的受力状态更加合理。
18、在进行各 种体系转换方案的比选时, 应综合考虑施工最终合 龙后的恒载内力分布情况、 最大累计变形 等, 进行 全面比较后确定合理的合龙方案 。根据施工步骤 , 对梁体施工过程进行仿真分析 , 比较分析本桥上述 4种初步合龙方案的几项 内力和最大累积变形进 而指导施工或者考虑实际施工条件进行必要合理 变更。 采用 M I D A S有限元软件分别按照本桥 4种合 龙施工顺序建立梁单元有限元模型 , 耒河大桥有限 元模型主要包括主梁、 支座约束( 包括临时约束) 、 预应力钢束, 全桥共 1 2 6 个单元、 1 5 8 个节点, 计算 成桥时各跨在短期效应组合 ( 恒 载 +预应力 + 0 7
19、活载) 作用下最大跨 中截面底板应力和各跨在 承 载能力下最大累计变形 , 有 限元模型见 图 8所示。 混凝土的徐变系数按 J T G D 6 2 2 0 0 4 ( 公路钢筋 混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 ) 取 用 , 计算结果见表 1和表 2 。 图8 有限元模型 F i g 8 F i n i t e e l e me n t mo d e l 表 l 跨 中底板压应力 Ta b l e 1 P r e s s u r e s t r e s s o f s l a b b o t t o m i n mi d s p a n MP a 妻 第 一 跨 第 二 跨第 三 跨 第
20、四 跨第 五 跨第 六 跨 方案一3 2 8 7 9 4 9 2 6 5 4 8 7 8 4 4 8 6 1 0 4 9 4 3 0 3 3 0 2 8 方案二3 1 9 2 4 4 7 7 7 4 5 0 4 6 1 5 0 0 3 1 4 7 9 3 3 3 2 3 0 3 方案三3 3 5 1 0 5 2 3 6 5 4 9 8 8 4 5 0 0 6 7 5 2 5 3 6 3 3 4 6 3 方案 四3 3 7 0 o 5 2 6 0 1 4 9 8 5 0 5 叭1 7 5 2 7 7 5 3 3 7 4 8 第4期 方淑君, 等: 多跨连续梁合龙顺序的优化以及混凝土初始加载龄期的
21、探讨 2 7 5 -4 a 芝5 0 毯 4 6 42 警 s s 3 _4 3 0 第一跨第二跨第三跨第四跨第五跨第六跨 图 9 各跨跨 中底板 应力 Fi g 9 P r e s s u r e s t r e s s o f s l a b b o t t o m i n mi d s p a n 表 2最大累计位 移 Ta b l e 2 Ma x i mu m d e fl e c t i o n 合拢方案 第一跨第二跨第三跨第四跨第五跨第六跨 方案一2 2 2 6 1 6 0 5 2 8 5 9 9 3 5 5 9 9 3 2 方案二2 2 4 2 4 5 3 7 4 3 6 0
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- 关 键 词:
- 连续 合龙 顺序 优化 以及 混凝土 初始 加载 探讨
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