廈漳跨海大橋南汊主橋邊跨合龍施工研究論文

時間：2023-05-04 23:16:26 論文范文我要投稿

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　　摘要：懸臂澆筑法施工過程中因受到各種因素影響, 易使結構實際狀態(tài)產生誤差, 為確保預應力混凝土連續(xù)梁橋施工安全、線性平順, 以官林特大橋為依托, 建立了施工監(jiān)控系統(tǒng), 利用midas建立仿真模型, 結合實測數據值, 將施工過程中的橋梁變形和受力控制在規(guī)定的有效范圍之內, 確保了官林橋特大橋的施工安全, 為同類橋梁的施工監(jiān)控提供一定借鑒。

廈漳跨海大橋南汊主橋邊跨合龍施工研究論文

　　關鍵詞：懸臂澆筑施工; 有限元仿真計算; 施工監(jiān)控;

　　隨著經濟快速發(fā)展, 國家逐漸加大西部山區(qū)的基礎設施建設, 許多的大跨徑橋梁投入建設。變截面連續(xù)梁由于其跨越距離大, 投資少, 被廣泛運用。變截面連續(xù)梁橋是多次超靜定結構, 為了確保橋梁整個過程中受力適當及成橋后線形平順, 需要確切控制施工過程中的應力與變形。施工監(jiān)控就是在施工過程當中適當選取參數, 以真實參數及時進行仿真分析計算, 修正橋梁的有限仿真模型與運行的結果, 并估測接下來施工階段的參數。在施工監(jiān)控中, 當發(fā)現(xiàn)實際的應力線形狀態(tài)與理論上有差別時, 必須找出其原因, 并在后續(xù)施工中限制參數在規(guī)定范圍內。

　　1 工程概況

　　此工程為貴州省沿河縣到德江縣的高速公路項目, 官林特大橋為此項目建設中的代表性特大橋, 官林特大橋位于貴州省德江縣觀音灘鄉(xiāng)官林村附近, 上跨大倔頭河及坳家河, 橋軸線與河道夾角為80°左右。大橋終點接官林隧道, 橋梁為分離式雙幅布置。橋梁右線中心樁號為K80+250.832, 跨徑組合為6×40m+ (70+130+70) m+8×40m+ (70+130+70) m+26×40m, 橋梁全長2145.741m;橋梁左線中心樁號為ZK80+229.444, 跨徑組合為7×40m+ (70+130+70) m+7×40m+ (70+130+70) m+26×40m, 橋梁全長2150.315m。主橋為 (70+130+70) m的預應力混凝土變截面連續(xù)剛構, 單幅橋寬11.25m, 最大主墩高為74m, 主橋主墩為雙薄壁空心墩, 過渡墩為空心實心薄壁墩。引橋為40m裝配式預應力混凝土T梁, 引橋墩為墻式薄壁空心墩、實心墩和雙柱式圓形墩;橋臺均為柱式臺。

　　圖1 官林主橋橋型圖

　　2 仿真分析

　　主橋上部結構靜力分析分別采用了橋梁專用程序“MIDAS”和同濟大學橋梁工程系的“橋梁施工控制”程序。對施工整個過程進行仿真分析計算, 分別包括收縮徐變 (按1000d計算) 、預應力恒載、活載等作用, 并復核兩個程序的模擬結果。施工階段根據施工順序和工藝、梁段劃分、施工臨時載荷, 并對各個梁段施工過程進行了計算。計算按左幅和右幅分別進行。仿真分析模型如圖2。

　　圖2 官林主橋仿真分析模型圖 (單位:m)

　　3 計算

　　3.1 計算參數的選取

　　官林特大橋主跨跨徑130m, 材料為C50混凝土, 容重為26.25k N/m3 (考慮超重等影響) , 彈性模量為3.45×104MPa, 掛籃總重58.5t, 每一節(jié)段梁的計算施工周期為10d, 二期恒載取值為6.46t/m。依照以前施工經驗, 影響上部結構線形和內力產生主要有日照溫度、掛籃變形、混凝土彈性模量、施工臨時荷載、預應力的張拉、混凝土外形偏差、徐變和容重。上述參數在施工前的計算中應采用設計取用值進行理論分析, 并隨著施工過程的開展, 通過實測和相關試驗對其進行修正。根據修改后的參數進行仿真分析, 從而使計算模型與實際結構狀況相吻合, 具體修正方法詳見后述。

　　3.2 計算內容

　　官林特大橋要經過0號塊、1號塊整體澆筑→懸臂施工→邊跨合龍→中跨合龍的過程, 因此首先要按實際施工過程對結構進行仿真計算。為了掌握官林特大橋的變形及受力情況的理論值, 進行此次施工控制仿真計算。施工控制計算中先依照理論值取用混凝土容重、截面上下緣溫差、收縮徐變和彈性模量, 然后通過分析實際數值與理論間的偏差, 依照實測數值對施工控制計算中的每個參數進行修正, 并精確預估測下節(jié)段箱梁立模標高。

　　施工計算前首先深入了解并掌握設計圖紙, 然后根據設計單位采用的基本參數和設計計算所確定的施工工序進行仿真分析計算, 可算得各施工段期間和成橋狀之后的應力與變形等監(jiān)控數據。并與圖審和設計單位互相溝通校核, 確保此數據準確后可用作本橋施工監(jiān)控理論軌跡。

　　3.3 計算參數的修正

　　在施工過程中, 對高程控制撓度影響比較大的參數:結構自重、預應力張拉、掛籃變形、溫度和收縮徐變等。各參數的修正方法分述如下:

　　(1) 結構自重。結構自重修正內容包括混凝土實際容重值及澆筑后箱斷面與理論值偏差。容重值大小可以由量測材料重量確定;當出現(xiàn)跑�，F(xiàn)象時, 立即對容重及截面幾何特性進行修正, 重新計算確定結構安全可減小澆筑帶來的誤差。

　　(2) 預應力的影響。首先, 施工中應當精確定位預應力管道, 然后按規(guī)定要求適時標定張拉千斤頂, 并實施雙控以此盡可能消除與設計值偏差。

　　(3) 掛籃的剛度修正。在懸臂澆筑施工中, 掛籃變形含有彈性和彈性變形。其剛度直接就對掛籃撓度產生影響, 利用預加載試驗對掛籃剛度進行修正。通過固定好每一個錨點, 擰緊螺栓和校正桿件不合理變形, 來減少非彈性變形帶來的影響。

　　(4) 收縮、徐變的影響。收縮與徐變的影響與齡期和徐變預拱度設置問題有關, 因此很多大跨徑連續(xù)梁橋在成橋時都需要設置徐變預拱度。

　　(5) 溫度的影響。季節(jié)升溫和日照溫差均會對變形產生影響, 實際的撓度計算通常也只考慮這兩方面, 為減少日照溫差的影響, 對撓度的觀測時間一般定在夜間至凌晨之間。

　　4 施工監(jiān)控過程

　　橋梁在整個施工過程當中, 會被各種各樣的因素影響, 并且隨著結構與施工方法的不同, 造成施工誤差也相繼不同。在施工現(xiàn)場中, 必須找出主要的矛盾并思考提出解決方案, 這樣才能既經濟又高效。因此, 監(jiān)控計算分析和方法需要根據不同的情況分別考慮, 把精力和資金更多地用來控制主要誤差。

　　4.1 高程監(jiān)控

　　4.1.1 高程控制方法

　　箱梁理論立模標高計算式:

　　式中:Hi—i節(jié)點的設計高程;

　　fyi—i節(jié)點的預拱度;

　　fni—i節(jié)點從n施工階段到成橋的累計撓度;

　　Hni—第i節(jié)點在第n階段高程 (若第n施工階段為i節(jié)點的安裝階段, 則Hni為i節(jié)點的立模標高) 。

　　在施工過程中, 因為各種主觀和客觀因素的影響, 現(xiàn)實情況相比理論設計值有一定偏差。所以不停地改進理論計算公式, 最后得出實際立模標高公式:

　　式中:fg—掛籃彈性壓縮變形;

　　Hsi—第i節(jié)點實際立模標高;

　　β—依照撓度實測結果, 搜集整理得到的撓度折減系數;

　　△fi—依照撓度實測結果與懸臂梁上下?lián)隙融呄蚨ǔ鰮隙日{整值。

　　測控點布置斷面選取很關鍵, 高程監(jiān)控中將測控點布置在節(jié)點斷面上�？偣灿腥齻€測點, 將其對稱設置在頂板上, 兩邊的兩個測點置于腹板上方, 中間一個測點還可當作平面線形監(jiān)控測點來使用。且按要求, 側節(jié)點測控點應該分部在此節(jié)點10cm的范圍內, 若有特殊情況可以按照詳情調整位置。此外與其余斷面測點位置一致, 還須向0號塊縱向對稱面頂板上布設3個測點。

　　圖3 測控點

　　4.1.2 高程控制流程

　　懸臂澆筑的撓度觀測周期包括掛籃前移、澆注混凝土及張拉預應力階段, 并通過三階段撓度觀測法進行監(jiān)測。第一階段:掛籃移動就為測量現(xiàn)澆段;第二階段:本階段在張拉前測量現(xiàn)澆段;第三階段:本階段在張拉之后測量現(xiàn)澆段及已澆段 (用來分析累計位移線形) 。圖4為三階段法測量示意圖。

　　4.2 合龍段控制

　　連續(xù)梁合龍施工是連續(xù)梁整個施工中重要的環(huán)節(jié), 結構體系產生變化, 引起內力和標高的變化, 使得施工監(jiān)控往往在這個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。所以必須做到以下幾點:

　　圖4 三階段測量示意圖

　　(1) 施工單位根據設計和監(jiān)控單位要求盡早提供合龍方案, 方案中包括合龍時的機具重量 (如掛籃桁架、底籃或其他) 和采用配重方式, 并且在施工過程當中必須確保橋墩兩側的重量平衡。

　　(2) 懸臂施工完成后, 施工單位先根據方案進行配重并調整標高, 標高調整完畢前, 不得將模板鎖死或者綁扎鋼筋。

　　(3) 鎖定勁性骨架和模板并綁扎鋼筋 (連續(xù)梁橋需要張拉臨時預應力束) 。

　　(4) 觀查澆注合龍段標高的變化及混凝土的養(yǎng)護。

　　(5) 主橋合龍完成后測量全橋梁頂標高以調接橋面鋪裝標高。

　　4.3 控制誤差分析

　　(1) 澆注混凝土誤差。由于現(xiàn)場估計得到頂板和底板混凝土厚度, 以及模板變形和混凝土容重變化, 會造成其誤差產生。當施工過程中兩側荷載不平衡時, 通過向輕的一側增添材料, 使其荷載重新平衡, 就沒有很大的影響。

　　(2) 橋面臨時荷載誤差。橋面荷載有不確定性, 只可以經由現(xiàn)場觀測, 估測荷載值大小和作用點, 一般可以先試算出荷載影響結果, 然后用作修正值在施工現(xiàn)場修正。此外必須加強施工管理, 實時清除沒用機械設備, 盡量保持橋面荷載平衡。

　　(3) 預應力束張拉力誤差。由于估讀張拉千斤頂的油壓表讀數以及各類預應力損失, 會產生預應力束張拉誤差。如果預應力不夠, 會造成主梁的混凝土開裂, 更嚴重者還會造成結構的損壞�？梢酝ㄟ^嚴格標定千斤頂和油表、控制加強張拉力以及疏通管道來減小摩阻力, 來消除預應力張拉誤差。在監(jiān)控計算分析中應當考慮其預應力的損失。

　　(4) 施工方案變化影響。施工方案的改變對主梁線形和結構內力會產生很大的影響。一般確定了施工方案之后, 就不會再變更施工程序, 如實在需要改變, 施工控制程序也應當隨施工方案一同變更。

　　5 主橋線性控制

　　5.1 線性控制結果

　　主梁每一塊撓度實施控制的結果都會影響之后的節(jié)段, 所以當施工幾個梁段時, 我們就要對所有測點進行測量, 及時地考慮整個控制工作中全橋線形的監(jiān)控, 然后依照所得到的計算數據調節(jié)后續(xù)段的理論標高。本橋在進行撓度控制工作時, 在第5、第10、第15號塊施工完成之后分別測量全橋所有塊段的測點。左幅8#墩控制結果第5、第10、第15塊預應力張拉完成后高程對比見圖5、圖6、圖7。

　　圖5 左幅8#墩5號塊預應力張拉完成后高程對比圖

　　注:由于目標值與實測值非常接近, 曲線基本重合

　　圖6 左幅8#墩10號塊預應力張拉完成后高程對比圖

　　注:由于目標值與實測值非常接近, 曲線基本重合

　　5.2 合龍后線形

　　本橋總計12個合龍段, 其中包括8個邊跨和4個中跨合龍段。合龍段的施工順序:先進行邊跨的合龍, 最后進行中跨的合龍。完成合龍之后, 對全橋的橋面點高程實施聯(lián)測, 再根據頂底差算出成橋全橋底板的高程。圖9~圖11分別為實測與理論標高的對比圖。

　　圖7 左幅8#墩15號塊預應力張拉完成后高程對比圖

　　注:由于目標值與實測值非常接近, 曲線基本重合

　　圖8 左幅第一聯(lián)標高對比圖

　　注:由于目標值與實測值非常接近, 曲線基本重合

　　圖9 右幅第一聯(lián)標高對比圖

　　注:由于目標值與實測值非常接近, 曲線基本重合