波形钢腹板桥梁顶底板异步施工控制探讨.pdf
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1、交通世界TRANSPOWORLD0 引言波形钢腹板桥梁具有自重轻,耐久性好,施工效率高等优势,随着此类桥型的逐步应用,施工方法也日渐丰富和成熟。传统的混凝土桥梁施工方法对于波形钢腹板桥梁均适用,且施工中体现出更好的便利性。在传统施工工艺的基础上,错位异步施工法逐渐得到应用,该方法将原单一工作面扩展至3 个,可同时展开第 N-1 节段顶板混凝土、第 N 节段底板混凝土和第 N+1 节段波形钢腹板施工。本文以具体桥梁工程为例,对错位异步施工过程中波形钢腹板结构应力、挠度展开模拟分析,以指导工程实践。1 工程概况某桥梁主桥为跨径 85 m+9150 m+85 m 的波形钢腹板预应力混凝土桥梁,其北岸
2、和南岸均为跨径40 m+70 m+40 m 的波形钢腹板连续箱梁桥。主桥和北岸、南岸跨堤桥均通过顶底板异步法施工,且主梁节段分成19段,0#和1#节段为中墩顶支架现浇段,216#节段为挂篮悬浇段,17#和18#节段为边跨与中跨合龙段和边跨支架现浇段。其中的0#块和1#块通过临时固结支架现浇;标准梁段则借助挂篮对称悬浇;边跨和中跨合龙段通过挂篮合龙。波形钢腹板以Q345qD钢材为主要材料,波长和波高分别为 1.6 m 和 0.22 m,水平面板设计宽度 0.44 m,水平折叠角为30.6;波形钢腹板通过T-PBL连接件和角钢分别连接混凝土顶板和底板,并通过焊钉形式和PBL键连接内衬混凝土和横隔板
3、。为加快施工进度、提升施工效率,采用异步浇筑施工技术展开主桥上部结构施工。本文以南岸桥为例,展开波形钢腹板桥梁顶底板异步施工控制研究。2 有限元分析2.1 模型构建应用Midas/Civil有限元软件构建该波形钢腹板桥梁仿真模型,结合悬臂梁段构造形式及长度,按照梁段及截面变化划分单元,全桥共划分为535 710个单元和625 065个节点。通过空间梁单元展开单幅主梁模拟,并按照 07#块、边跨现浇、边跨与中跨合龙段等分组。混凝土通过3D实体单元模拟,上下翼缘板和波形钢腹板均通过2D板单元模拟,体内及体外预应力束则通过钢筋梁单元和1D桁架单元模拟;混凝土和上下翼缘板之间、波形钢腹板和内衬混凝土之
4、间均耦合全部自由度1。结合异步施工工艺特点,将该波形钢腹板桥梁上部结构施工过程共划分成若干个施工节段,其中,各典型断面施工过程均分成三个阶段:一是挂篮前移、浇筑N-1顶板和N底板混凝土;二是养护N-1顶板和N底板、吊装下一节段波形钢腹板;三是张拉N-1节段预应力束。该箱梁桥墩顶采用混凝土截面,波形钢腹板截面为钢腹板、顶底板构成的组合梁截面,主梁顶底板均采用C55混凝土。因只能按照直腹板模拟联合截面内波形钢腹板,所以在定义材料时,必须借助转换系数实现腹板形式转换。通过有限元软件中的SPC功能将联合截面参数直接导入组合截面中进行联合截面定义,以得到单梁模型截面,以便真实模拟钢箱梁和混凝土结构的连接
5、2。2.2 计算荷载在不考虑其对截面刚度贡献的基础上,将波形钢腹板箱梁桥横隔板和内衬混凝土等效为荷载计算。横隔板、内衬混凝土、挂篮重量、施工阶段混凝土湿重分别通过梁单元的集中荷载、均布荷载、集中力、集收稿日期:2022-12-1作者简介:喻立群(1986),男,工程师,从事于公路桥梁施工管理。波形钢腹板桥梁顶底板异步施工控制探讨喻立群(宜春市公路事业发展中心樟树分中心,江西 樟树 331200)摘要:为研究和探索波形钢腹板异步悬臂浇筑施工工艺,以某桥梁南岸桥为背景,应用Midas/Civil有限元软件,构建其波形钢腹板桥梁上部结构仿真模型,划分出施工阶段后展开异步施工过程中桥梁线形、应力及挠度
6、的模拟分析,最终验证了施工工艺的可行性及结构受力的合理性。关键词:波形钢腹板;顶底板;异步施工中图分类号:U445.4文献标识码:B133总654期2023年第24期(8月 下)中弯矩等模拟。一期恒载由主梁、内衬混凝土、横隔板自重构成。其中按照实际断面计的主梁自重为25104kN/m;横隔板自重按照集中荷载计;内衬混凝土自重按均布荷载计。二期恒载则由桥面铺装、防撞护栏等构成,取75.9 kN/m。该桥梁采用公路-级荷载等级。横向分布系数根据车道数、偏载系数和车道折减系数计算,为保证计算结果科学合理,应按桥面所能容纳的最大车道数及相应的折减系数计算。冲击系数则根据公路桥涵通用设计规范(JTG D
7、602015)取值和计算。2.3 预拱度计算根据经验值确定该波形钢腹板桥梁主梁成桥预拱度,中跨、边跨最大预拱分别在跨中位置、跨径3/8处按照 3.6 cm 和 0.875 cm 预抛,并结合余弦曲线进行拟合3。南岸桥波形钢腹板制造预拱度计算结果见表1。表1 南岸桥波形钢腹板制造预拱度桩号/m预拱度/m桩号/m预拱度/m862.05-0.001887.850.010864.200.001890.000.015866.350.003892.150.020868.500.005894.300.025870.650.006896.450.020872.800.007898.600.015874.950
8、.006900.750.010877.100.004902.900.005879.250.001905.050.002881.400.000907.200.003883.550.002909.350.007885.700.005911.500.0043 施工过程控制施工控制监测项目包括主梁线性、温度场、结构应力、桥墩沉降等,通过对各施工阶段展开有限元仿真计算及误差分析,采取合理有效的主梁线性和应力控制措施,确保桥梁施工期间结构安全稳定以及主梁合龙后桥梁线性和应力符合设计要求。不同施工阶段施工监控目标不同,悬臂浇筑阶段应注重主梁线性控制,并以应力控制为辅;合龙阶段注重应力控制,以线形控制为辅,严
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