斜交彎梁橋施工控制關(guān)鍵問題的計算分析

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1、132管理施工城市道橋與防洪2011年5月第5期斜交彎梁橋施工控制關(guān)鍵問題的計算分析彭洪，張或2,3，馬佳錚(1．中國市政工程西南設(shè)計研究院，四川成都610081；2．蘭州交通大學(xué)，甘肅蘭州730070；3．北京交通大學(xué)，北京100000；4．蘭州大學(xué)，甘肅蘭州730070)摘要：該文采用結(jié)構(gòu)有限元計算方法，以一座斜交彎梁橋為工程背景，利用ANSYS軟件建立該橋計算模型。運用參數(shù)變異法，計算和分析在恒載和預(yù)應(yīng)力作用下斜交彎梁橋主要施工階段的內(nèi)力和線性控制技術(shù)。接著，介紹斜彎梁的橋施工方法，并對比分析其變化的規(guī)律及成因。其成果可供工程沒

2、計和施工部門參考和借鑒。關(guān)鍵詞：施工控制；斜交彎梁橋；空間分析中圖分類號：U445文獻標識碼：A文章編號：1009—7716(2011)05—0132—040前言1斜彎橋施工控制內(nèi)容我國國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定的增長和綜合國力的對采用懸臂灌筑施工且跨度較大的斜彎橋而增強，帶動了高等級公路及城市立體交通的全面言，在設(shè)計計算、施工工藝和施工監(jiān)控方面可以借發(fā)展。甘肅省目前橋梁上部結(jié)構(gòu)均選用裝配式，便鑒的資料很少；另一方面此類橋施工難度大，技術(shù)于集中預(yù)制，縮短工期，以鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混含量高，有極高的科研價值。本著這個宗旨，一般凝土空心板為主，大橋

3、布設(shè)多為連續(xù)空心板，能夠?qū)蛄菏┕けO(jiān)控的目標歸為下述四個方面。保證全橋的整體穩(wěn)定性及行車的舒適性；中橋布1．1線形控制設(shè)多為簡支板橋面及連續(xù)，構(gòu)造簡單，施工方便，線形控制的最終目的是既要保證合龍精度，或采用鋼筋混凝土T型梁；小橋布設(shè)根據(jù)河溝的又要控制成橋線形——橋梁中線位于規(guī)定的平面實際流量，采用標準跨徑布設(shè)。下部結(jié)構(gòu)多采用圓曲線上，橋面標高位于規(guī)定的縱坡上，橋面橫坡滿柱式橋墩及鉆孑L灌注樁基礎(chǔ)，肋式橋臺及擴大基足預(yù)期的外側(cè)超高要求，至少不出現(xiàn)負超高。礎(chǔ)，有利于保證下部結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。自上1．2內(nèi)力監(jiān)測世紀80年代以后，斜彎橋建

4、設(shè)進入了實質(zhì)性的高通過采用性能良好的測量元件和可靠可行測潮。公路城市建設(shè)部門一改過去路線走向服從橋試手段，即可實施對主梁內(nèi)力變化情況的適時監(jiān)梁的思維方式1，使得斜彎結(jié)構(gòu)的橋梁在構(gòu)造物測。這樣，不僅可以清晰地顯示出不同階段關(guān)鍵部中的比重越來越大，尤其是高等公路的斜梁橋有位的內(nèi)力變化情況，更主要的是能對施加預(yù)應(yīng)力很大的數(shù)量，由于斜交彎梁橋有著與直梁橋不同的效果及混凝土的抗裂性進行直接監(jiān)測。的力學(xué)特性、幾何特性和構(gòu)造特點等，在施工過程1．3解決一些設(shè)計、施工中的疑難問題中應(yīng)結(jié)合具體情況采用相適應(yīng)的施工方法，在斜通過實測內(nèi)力與設(shè)計計算結(jié)果的對

5、比分析，交彎梁橋的施工過程中，施工控制問題對橋梁的可以驗證設(shè)計理論中某些假定及處理方法(如某各階段施工有著較大的影響，這就為工程部門提些參數(shù)的取值)的正確性和可靠性。為解決一些設(shè)出了許多新的難題。目前設(shè)計部門采用通用結(jié)構(gòu)計、施工中的疑難問題提供科學(xué)依據(jù)。程序分析斜彎橋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，同時通用程序并不1．4積累科研資料能有效地解決邊界條件問題，動態(tài)加載也難以實為今后預(yù)應(yīng)力混凝土斜彎梁橋的設(shè)計、施工，現(xiàn)。故對斜彎橋諸多問題如設(shè)計理論與方法、力學(xué)甚至《橋涵設(shè)計規(guī)范》的修改積累寶貴的第一手行為、構(gòu)造特點、施工技術(shù)等的解決就顯得非常緊資料。迫、重要

6、。因此，本文提出了一種適用于薄壁斜彎2斜交彎梁橋的建?！苛簶蚩臻g力學(xué)分析的板單元有限元法。對斜交彎梁橋的關(guān)鍵施工階段給予模擬，在內(nèi)力和線性該項計算以實際工程為依托，從中提取相關(guān)控制技術(shù)上進行計算并加以分析，以供工程設(shè)計數(shù)據(jù)進行對比分析。和施工部門參考和借鑒。鑒于模型本身的特點，以及分析側(cè)重點不同，有限元分析采用板單元模型進行計算分析。收稿日期：2010—10—18作者簡介：彭洪(1980一)，男，甘肅人，工程帥，從事橋梁和道以某三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋為原路工程設(shè)計研究工作。型，材料參數(shù)如表1所列并加入斜交梁段進行有2011年5

7、月第5期城市道橋與防洪管t!l!N-r133限元建模計算。上部結(jié)構(gòu)為44m+72m+44113，共160m連續(xù)剛構(gòu)斜交彎箱梁，墩高30m，曲率半徑450II1，斜交角分別取45。。a．主梁板單元模型俯視圖表1材料參數(shù)表b主粱板單元模型軸側(cè)網(wǎng)板單元模型采用有限元分析程序ANSYS中圖2全橋模型的shel163，link8和solid45模擬。Shell63為彈性三維板單元，有彎曲和薄膜兩種功能，每個節(jié)點有臂施工(包括懸臂灌注，簡稱懸灌和懸臂拼裝，簡六個自由度。Link8為三維桿單元，不能承受彎矩，稱懸拼)El益普及。但是，由于結(jié)構(gòu)受力體

8、系的不每個節(jié)點有三個平動自由度，通過賦予初應(yīng)變施斷變化及混凝土徐變等復(fù)雜素的影響，施工過加結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力。Solid45用來模擬墩。模型建立采程中結(jié)構(gòu)的線型控制一直是工程界十分關(guān)注的用圓柱坐標系，坐標原點位于橋梁軸線中心處，