钢筋混凝土连拱廊桥施工监控研究.pdf
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1、公路交通技术2 0 1 1年 4月 第 2期T e c h n o l o o f H i g h w a y a n d T r a n s p o r t A p r 2 0 1 1 N o 2 钢筋混凝 土连拱廊桥施工监控研究 刘 锦 , 耿 波 ( 1 重庆交通大学土木建筑学院 , 重庆4 0 0 0 7 4 ; 2 招商局重庆交通科研设计院有限公司 , 重庆4 0 0 0 6 7 ) 摘要: 结合四川省北川新县城禹王桥建设S - 程实例 。 介绍钢筋混凝土连拱廊桥施工监控的内容、 方法等, 根据施工 节段划分, 建立有限元模型, 对施工节段进行仿真计算, 将有限元理论的计算结果与施工
2、监控所测量的位移值和应 力值进行比较, 验证监控工作的有效性 , 为桥梁安全施工提供依据和参考。 关键 词 : 钢筋混凝土拱桥 ; 理论模型 ; 监控 文章编号 : 1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 8 2 0 5 中图分类号 : U 4 4 8 3 4 文献标识码 : B St u d y o n Su p e r v i s io n f o r Co n s t r u c t io n o f Re i n f o r c e d Co n c r e t e Mu lt i - a r c h Ga l le r y Br id g e s L
3、I U J i n G EN G B o 随着现代交通事业 的不断发展 , 各种桥梁结构 形式不断得到开发 , 其中拱桥 由于受力合理, 外形美 观 , 更是受到设计者的青睐。钢筋混凝土肋拱桥便 是其中之一 , 其拱肋由钢筋与混凝土浇筑而成 。 钢筋混凝土肋拱桥在竖向荷载作用下 , 两端产 生水平推力 , 拱 内产生轴向压力 , 大大减小 了拱 圈的 截面弯矩 , 使之成为偏心受压构件 , 但由于结构断面 同时受到轴力 、 剪力和弯矩的共 同作用 , 故结构受力 复杂 。为检验每一施工工况是否正常 , 确保成桥 线形和施工质量 , 必须对上部箱梁结构进行施工力 学分析和现场监控 , 以保证成桥
4、线形和受力状态与 设计一致 j 。本文采用有限元软件 mi d a s 建立禹 王桥模型, 对该桥各施工工况进行讨论 , 为今后钢筋 混凝土箱形拱桥的施工监控提供依据和方法。 1 工程背景 禹王桥位于四川省J L J l I 新县城的中轴线一景观 轴上。该桥西起远期拓展区的河西绿轴, 东止特色 商业街的5 3号街坊端头, 跨越安北公路 、 安昌河( 生 态廊 ) 及滨河路。该桥为 5 6 1 m+ 7 2 m+5 6 1 m钢 筋混凝土变截面悬链线 3跨无铰连拱桥 ( 图 1 ) , 全 长 2 0 4 2 m, 宽 1 2 6 m, 中间孔净跨 6 5 m, 净矢高 1 3 m, 矢跨比 1
5、 5 。桥面以上为体现羌族风情和大禹文 化的石木组合建筑, 桥两端为传统羌族的碉楼 , 拱上 建筑为 4柱排架式 , 与桥上建筑框架柱一一对应。 上层建筑对拱圈的荷载较大, 会对拱圈产生较大的 一 一 , 01 1 I 一 0 )bI u 广 n : 国 I i l l 一 1r r t 一 1; 、 -j a : L- L j l , 二 医 国 r f 匿 口 ,卫_ l 嚣 - - 窿 0 =6 5 0 0 j 5 0 0 0 I 一等 扎 U I 且 J 丁 1 1 卜 = 牛 1 一 脏 I“ I Ii f 开 = 1fi 两 一 I 册- l ( 1j 敦 一 2 啦 单位 :c
6、m 图 1 桥梁总体 布置 收稿 日期 : 2 0 1 0 0 91 4 作者简介 : 刘锦 ( 1 9 8 3一) , 男 , 山东省济宁市人 , 在读研究生 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年第 2期 刘锦 , 等: 钢筋混凝土连拱廊桥施工监控研究 8 3 压应力和弹塑性变形 , 另外 , 由于北川新县城位于新 华夏系四川沉降盆地边缘与龙 门山隆起带之复合部 位附近 , 地质土分为 4层 , 成分 比较混杂 , 局部充填 粘土 , 密实度 、 均匀性及裂隙面结合较差 , 在较大的 荷载作用下会产生不均匀沉降 , 所 以必须对桥梁的 施工过程进行
7、监控 。 桥梁主拱圈采用支架现浇施工 , 拱上建筑也是 现浇施工 , 其施工工况划分见表 1 。 表 1施 工 工 况 划 分 工况号 施工工况 内容 1 浇筑墩 、 台 , 搭设 拱圈支架 2 分批浇筑拱 圈 3 拱圈落架 4 拱 圈临 时铰 封铰 5 搭设立柱模板 , 浇筑拱上立 柱 6 从拱脚 到拱顶对称均衡浇筑桥 面板 , 拆卸模板 一 对称浇筑边拱建筑至 屋面 , 中间拱 建筑至 2层楼板 , 砌立 面装饰 墙 8 浇筑中间拱建筑 2层立柱、 屋面, 桥体装修 2 结 构分 析 2 1 计算建模 在桥梁各施工 阶段 , 拱 圈的受力 和变形 随荷 载 增加而不断变化 , 为保证在各施
8、工阶段 中结 构真正 处于安全状态 , 有必要建立结构理论计算模型, 以模 拟桥梁各个施工过程 。本文利用 m i d a s 建立禹王桥 计算模型 , 如图 2所示 。全桥离散为平面杆 系单元 , 共 6 6 5个节点 、 6 1 4个单元 。 图 2 结 构离 散图 2 2结构计算 本次控制分析是确定前一个施工理想状态 的线 形及位移 , 为施工提供 目标与决策依据 , 并对下一个 施工状态( 线形及位移) 作出预测, 使施工沿着设计 轨道进行。 本文对禹王桥结构分析的主要内容包括 : 1 )对桥梁设计进行符合性分析 ; 2 )确定拱圈预拱度 ; 3 )根据拱圈浇筑 、 拱架下落及拱上结构
9、浇筑施 工程序 , 预测各施工理想状态 的内力与位移 ; 4 )确定与结构最大 内力和位移相对应 的施工 状态 , 必要时对拱圈浇筑 、 拱架下落及拱上结构浇筑 程序进行优化 ; 5 )对施工拱架进行分析。 禹王桥结构计算的部分结果见表 2 4 。 表 2中跨拱 圈应力理论 值 M P a 注 : 代表跨径 , 下 同。 表 3中跨拱 圈位移理论值 m m 3施工监控重点 3 1 施工监控影响因素 1 )结构设计计算中, 理论值和实际值不完全一 致 ; 2 )环境温度 、 湿度影响 ; 3 )测量时的施工误差、 仪器误差 ; 4 )混凝土龄期不足 , 未达到预期效果 ; 5 )施工时临时荷载对
10、拱圈、 支架变形影响。 3 2施 工监控 重 点 桥梁施工 监控 中, 应力 测试一 直是一 个重点。 由表 2数据可以看 出, 禹王桥在 中拱落架和浇筑拱 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路交通技术 2 01 1皇 上建筑的施工工况中, 应力变化较大 , 中拱落架时应 力平均增加 1 5 MP a , 浇筑拱上 1层和 2层建筑 时 应力增加 1 2 M P a , 尤其是中拱落架时拱桥应力从 零转变为承重状态 , 因此 , 对 中拱落架和浇筑拱上建 筑( 2次 ) 这 3个工况 的应力监测成为本次施工监控 的重点 。 4监控方 法和 内容 4 1监控 方法
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