預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制

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1、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制【摘　要】對邯黃線48+80+48m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁采用掛籃懸臂澆注的施工過程進(jìn)行模擬仿真計(jì)算，分析影響施工過程中結(jié)構(gòu)變形的影響因素，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)線形控制中立模標(biāo)高的準(zhǔn)確性以及施工工藝過程控制的重要性。【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋；施工控制；立模標(biāo)高0.引言橋梁施工控制是橋梁施工技術(shù)的重要組成部分，隨著橋梁向大跨發(fā)展以及預(yù)應(yīng)力技術(shù)、懸臂施工技術(shù)的運(yùn)用，為了保證橋梁施工合龍精度和線形滿足設(shè)計(jì)要求，對橋梁的施工過程進(jìn)行有效控制是十分必要的。當(dāng)前，幾乎所有的中等跨度、大跨

2、度橋梁都進(jìn)行施工控制。本文以邯黃線48+80+48m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的懸臂施工為工程背景，分析研究連續(xù)梁懸臂施工的控制方法，著重分析影響施工過程中結(jié)構(gòu)變形的影響因素，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)線形控制中立模標(biāo)高的準(zhǔn)確性以及施工工藝過程控制的重要性。1.影響橋梁施工過程中結(jié)構(gòu)變形的因素5連續(xù)梁橋在懸臂施工過程中，由于橋梁的結(jié)構(gòu)形式、所受荷載、邊界支撐條件以及環(huán)境溫度等的不斷變化，結(jié)構(gòu)總是發(fā)生不斷的變形，內(nèi)力狀態(tài)也在發(fā)生不斷的變化。盡管在橋梁的設(shè)計(jì)階段可以采用結(jié)構(gòu)分析方法計(jì)算出每一施工狀態(tài)下的理論值，但在實(shí)際施工時(shí)，結(jié)

3、構(gòu)的每一施工狀態(tài)未必都能達(dá)到該設(shè)計(jì)理論值。這是因?yàn)?，在設(shè)計(jì)時(shí)所取的設(shè)計(jì)參數(shù)，如材料的彈性模量、截面幾何特性、構(gòu)件自重、臨時(shí)施工荷載、徐變收縮系數(shù)等不可能與實(shí)際完全一致，還有環(huán)境因素的影響，包括季節(jié)平均溫差和日照溫差、空氣濕度、風(fēng)荷載等，在設(shè)計(jì)階段也不一一囊括，還存在著測量誤差、施工誤差、結(jié)構(gòu)模型簡化和計(jì)算誤差等。這些因素在設(shè)計(jì)階段很難準(zhǔn)確把握，如果不在施工過程中進(jìn)行有效的控制，就會造成施工過程中主梁的變形、應(yīng)力值與設(shè)計(jì)值存在差異，這種差異具有累積效應(yīng)并且事后無法再進(jìn)行調(diào)整。因此，在連續(xù)梁的施工過程中

4、，有必要對連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制。5連續(xù)梁施工監(jiān)控的主要任務(wù)有兩個(gè)方面：一是進(jìn)行理論仿真計(jì)算；二是實(shí)施現(xiàn)場監(jiān)控。理論仿真計(jì)算就是根據(jù)制定好的施工流程，采用動態(tài)有限元方法對橋梁的每一施工階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，計(jì)算結(jié)構(gòu)在各種外荷載作用下的變形和內(nèi)力，為實(shí)際施工中結(jié)構(gòu)的變位和內(nèi)力提供理論值，預(yù)測主梁各梁段在施工階段中的位置和安全性；現(xiàn)場監(jiān)控就是利用理論計(jì)算結(jié)果在現(xiàn)場指導(dǎo)實(shí)際施工，包括施工過程中變形和內(nèi)力的監(jiān)測與控制，具體表現(xiàn)在提供每一梁段的理論立模標(biāo)高，實(shí)測主梁在澆注過程中的標(biāo)高和內(nèi)力變

5、化并和理論值比較，分析橋梁當(dāng)前施工階段所處的實(shí)際應(yīng)力及變形狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的實(shí)測狀態(tài)與理論計(jì)算結(jié)果不相符時(shí)，應(yīng)仔細(xì)分析出現(xiàn)誤差的原因，以便及時(shí)采取措施減小或消除誤差。如果是由計(jì)算參數(shù)取值引起的誤差，要根據(jù)施工過程中結(jié)構(gòu)的實(shí)測值對主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行重新估計(jì)、修正，然后將被修正的設(shè)計(jì)參數(shù)反饋到控制計(jì)算中去，使模型的輸出結(jié)果與實(shí)際測量的結(jié)果相一致，以消除理論值與實(shí)測值不一致的主要部分，然后重新給出施工過程結(jié)構(gòu)控制參數(shù)的理論期望值，從而可以對以后的施工狀態(tài)進(jìn)行更好的控制，使設(shè)計(jì)的施工過程得以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)。2.連續(xù)梁

6、橋的施工控制計(jì)算以某客運(yùn)專線48+80+48m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的懸臂施工為工程背景，采用有限元方法進(jìn)行施工控制模擬計(jì)算，計(jì)算橋梁施工過程中不同結(jié)構(gòu)形式在自重、預(yù)應(yīng)力、施工荷載等作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，得出每一施工階段中結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的理論值以指導(dǎo)實(shí)際施工。所計(jì)算的48+80+48m連續(xù)梁為單箱單室直腹板變高度結(jié)構(gòu)。中支點(diǎn)截面中心梁高6.4m，中跨跨中處及邊跨直線段截面中心梁高為3.8m，橋面板寬12m。全橋端支點(diǎn)、中跨及中支點(diǎn)處5共設(shè)5個(gè)橫隔板。橋面設(shè)2%的橫向排水坡。箱梁0#梁段總長8m，掛籃懸臂澆注

7、箱梁1#～3#塊段長3m、4#～7#塊段長3.5m、8#～10#塊段長4m，箱梁懸臂澆注采用菱形掛籃進(jìn)行施工，掛籃重量60噸。首先建立連續(xù)梁橋的有限元計(jì)算模型，考慮到連續(xù)梁施工的階段性，按照每一個(gè)施工梁段劃分單元，在每一個(gè)施工梁段處設(shè)置節(jié)點(diǎn)，為了提高分析精度，對于較長的梁段細(xì)分了單元，同時(shí)在橫隔梁位置設(shè)節(jié)點(diǎn)，將橫隔梁視為節(jié)點(diǎn)荷載處理。全橋梁段共離散為152個(gè)單元，153個(gè)節(jié)點(diǎn)。采用MIDAS/Civil軟件進(jìn)行施工模擬分析，考慮混凝土收縮徐變的時(shí)間依存性參數(shù)等；建立模型的邊界條件，用彈性支承模擬現(xiàn)澆

8、支架；按照實(shí)際的施工順序，模擬結(jié)構(gòu)的形成、荷載的施加、邊界條件的變化及結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)變等對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響。計(jì)算中模擬了臨時(shí)支撐，混凝土澆注、預(yù)應(yīng)力張拉及支架的設(shè)置與拆除等工況。計(jì)算結(jié)果輸出每一個(gè)施工階段中結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力。圖1.1,12分別給出了最大懸臂狀態(tài)下和橋面鋪軌后的主梁變形圖，計(jì)算結(jié)果表明，在最大雙懸臂狀態(tài)下，主梁的最大累計(jì)位移只有4.6mm。橋面鋪軌后的主梁最大變形為20mm；計(jì)算結(jié)果也表明，施工中出現(xiàn)過的最大壓應(yīng)力約為14.2MPa，成橋后的最大壓應(yīng)力