悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的挠度计算_pdf

文章编号：1672—9889(2005)04—0043—03 《现代交通技术》2005年第4期 悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的挠度计算 虞 辉，曹明旭 (江苏省交通科学研究院，江苏 南京 210017) 摘 要 ：对悬 浇预应力混凝 土连 续梁桥在施工过程及成桥 后的变形机理进行分析，提 出了各施工阶段及成桥后 梁体 挠度计算方法。 关键词：悬臂浇筑；预应力混凝土；连续梁桥 ；挠度；预拱度 中图分类号：U442 文献标识码：A Flexibility Calculation of Continuous Beam Bridge of Prestreessed Concrete in Cantilever Segmental Construction M ethod YU Hui．CAO Ming—xu (Research Institute of Jiangsu Province，Nanjing 210017，China) Abstract： It analyzed process of construction by way of cantilever segmental method and the deformation mecha． nism after construction，and proposed the beam flexibility in and after construction． Key words：cantilever segmental method；prestressed concrete；continuous beam bridge；flexibility；pre．—arch 0 引言 预应力混凝土连续梁是应用广泛的桥梁结构型 式之一，跨度一般在 20～200 m之间。连续梁的施工 方法很多，对于位于陆地上的高架桥，通常采用支架 就地现浇施工，而对于跨越大江、大河的连续梁桥， 常用的施工方法有悬臂浇筑、悬臂拼装、转体施工 法、移动模架法及顶推法等。由于悬臂浇筑法具有 投入少、对梁体截面变化适应性好、成桥后结构整体 性好等优点，现已成为跨越河流连续梁桥施工方法 中最常见的一种施工方法。就悬臂浇筑施工法而 言，施工过程中最关键的是施工挠度的控制，它将直 接关系到连续梁能否顺利合拢并达到 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 预想的线 形。施工过程中的挠度控制是以挠度的理论计算为 依据的。本文旨在通过对预应力混凝土连续梁在悬 臂施工过程中的变形机理进行分析，寻求挠度计算 的实用方法，以供工程实践验证和使用。通常挠度 计算的目的有以下两方面：一是对施工过程中各阶 段挠度进行计算，该计算则作为施工过程中挠度控 制和调整的依据。二是求得连续梁在远期运营阶段 包括活载作用下的挠度值，该挠度值则是预拱度设 置的依据。 1 挠度的实用计算方法 采用悬臂浇筑的连续梁桥需在施工过程中进行 多次体系转换，即在悬臂浇筑阶段为多个 T型刚构 型式，经过多次合拢及墩梁临时固结拆除，而形成连 续梁体系。在整个施工过程中就其结构体系及变形 特征而言，通常可分为三个大的阶段，第一阶段为悬 臂浇筑阶段，此时的结构体系为静定的T型刚构；第 二阶段为合拢阶段 (多跨连续梁桥通常需要进行多 次合拢)，该阶段是通过合拢段的预应力束张拉完成 由静定体系向超静定体系转换的过程；第三阶段是 合拢后的成桥阶段，该阶段包括施工荷载拆除、梁墩 临时固结的拆除、二期恒载的加载 (即桥面系的施 工)及后期混凝土收缩徐变和汽车荷载等，下面将对 作者简介：虞辉(1972一 )，男，江苏常州人，工程师，从事道路与桥梁技术管理工作。 · 43· 维普资讯 http://www.cqvip.com WCW1 新建图章 《现代交通技术》2005年第4期 各相应阶段逐一叙述挠度的计算方法。 1．1 悬臂浇筑阶段 悬臂浇筑阶段是先在墩顶临时支架上浇筑墩顶 0号节段，并通过梁墩临时固结或墩侧临时托架使 梁与桥墩形成一个临时固结的T型刚构体系；然后 由 0号节段向两侧对称逐段悬浇各个节段混凝土， 并张拉相应各节段预应力束。该阶段的特点是结构 体系不变，仅是节段数量，即：结构单元数量不断增 多，结构自重不断增加，施工荷载(挂篮)仅不断移动 其作用位置。为了叙述方便，若以每增加一个混凝 土节段称为一个子阶段，则每一个子阶段的形成又 要经历多个状态，通常可分为三个状态： (1)移动挂篮、立模状态； (2)浇筑新节段混凝土，养生； (3)张拉节段预应力束。 由于这一阶段中结构单元数量及荷载 (包括施 工荷载、梁自重 、预应力的施加)均不断变化，因而梁 体的变形即挠度也随之发生变化，所以在该阶段的 挠度控制将显得特别重要，它将直接关系到连续梁 能否顺利地按预期的要求合拢，而控制挠度的依据 则是挠度的理论计算值，这就需要找到任一子阶段 各点挠度的计算方法。由图 1可以看出，各子阶段梁 体可分为两个区段：A区段为已浇筑并张拉完成的 节段区，B区段为待浇筑的节段区。 、 第1分阶段挠度增量 A区段 ： ：!垦垦坌墨些 B区段 ／,8／,aI = ：一～ - ～ ～ ～ ．-．～～．J 6： 注：山于通常}{算的粱体挠度均属于小变形范围，为表达方便，可近似认 为每一子阶段挠度增鲢以水平线作为躯准线进行计算 图 1 悬臂浇筑段挠度计算示意图 ①由图 Ic中可以得出：第二子阶段 ( =2)时 各点挠度总和为：8 k_∑A8 (I) ②由图 la和图 lb可以得出： a．位于 A区段各点(i≤ 是指各子阶段 中所有荷载(梁自重 、施工荷载、预应力)产生的挠度 增量，该挠度增量包含弹性挠度及徐变挠度增量， · 44 · 即 A8 =A8 【I+ ( )] (2) 式中： 为弹性挠度，可以由结构力学按悬臂梁计 算求得。 【1．10】为徐变系数，按《公路钢筋混凝土及预应 力混凝土桥涵设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》(JTJ023—85)中附录4取 用 。 b．位于 B区段内的各点( > ) A8 k—A8 +△ L (3) 式中：上标 k为子阶段号， 为结点 与结点 之间 的梁体长度。 下标 i为计算挠度的结点号，f为 A、B区段分 界处结点号。 1．2 合拢阶段 合拢阶段分为边跨合拢和中跨合拢阶段。 对边跨合拢阶段，通常需要确定边孑L现浇段立 模预设标高，而该标高值又是以挠度计算为依据 的。一般情况下，连续梁除了上述的悬臂现浇段外， 还有一部分是在支架施工的边孑L现浇段，这部分梁 段一般处于河道岸边范围，桥下高差较小，常采用支 架现浇，在实际施工过程中，为了缩短工期，在悬臂 浇筑段全部施工完成之前，需要预先进行现浇段的 施工，该段支架立模标高如何确定，应以相应的理论 计算为依据，使得边跨合拢段两侧标高(即现浇段末 端与悬浇段末端的标高)能符合某一预想的曲线。立 模标高可以分解为设计标高、预拱度及挠度之代数 和，此处现浇段挠度实际是与悬浇段末端挠度相对 应的挠度预设值，通过对悬浇阶段的挠度计算可以 求得悬浇段末端在合拢前一时刻的挠度值，以该挠 度值为基准，并将梁自重和预应力在连续梁体系产 生的挠度曲线作为参数曲线，可以求得现浇段各点 的挠度预设值，详见图2所示。对中跨合拢段梁端挠 度计算较简单，即为各阶段梁端挠度的累计值。 a、粱自重挠度曲线 (成桥后连续粱体系) 合拢段 1 2 3 4 5 (悬臂段末端) b、边跨现浇段预设挠度示意 合拢段 1 2 3 4 5，B 。 F 一 图 2 边孔现浇段预设挠度计算示意图 I．3 合拢成桥后阶段 合拢成桥后的挠度计算相对比较容易，由于该 阶段连续梁已经形成 ，不存在结构体系的转换，但 维普资讯 http://www.cqvip.com WCW1 新建图章 《现代交通技术》2005年第4期 是需要考虑的荷载种类较多。一期恒载产生的挠度 已在前面两个阶段逐步叠加进行了计算，只需以合 拢的最后阶段成桥时刻的各点挠度计算值为初始 值，计人各种荷载产生的挠度值增量，即可得到最 终挠度计算值，该最终挠度计算值通常作为全桥预 拱度设置的依据，该阶段需要考虑的荷载种类有以 下 5种 ： (1)二期恒载； (2)预应力产生的二次内力； (3)混凝土收缩、徐变次内力； (4)温度变化产生的次内力； (5)1／2汽车荷载(不计冲击力)。 2 结语 (1)本文根据预应力砼连续梁桥悬臂浇筑法在 施工过程中不同的结构体系及变形特征，将整个施 工过程分为三个主要的阶段(即悬臂浇筑阶段、合拢 阶段及合拢后成桥阶段)，通过对梁体在不同阶段的 变形机理及特点的详细分析，将复杂的施工过程进 行了简化，从而得出如下结论 ：对于悬臂浇筑的连续 梁桥，虽然其施工过程中荷载变化复杂、结构体系转 换较多，其任一时刻、任一状态下的挠度值均可以由 它的受载过程及结构体系变化过程来确定。 (2)本文提出了从施工到成桥全过程的挠度逐 步叠加计算方法，为施工中有效进行挠度控制和预 拱度设置提供了理论依据，并在几座采用悬臂浇筑 施工法的连续梁桥中进行了应用，结果表明计算数 据与实际情况吻合性良好。 参考文献 【1】范立础 ．预 应力混凝 土连 续梁桥 【M】、人 民交通 出版社， l988． 【2】JTG D62—2004．公路钢 筋混凝土及预应力混凝 土桥 涵设 计规范．北京：人民交通出版社 、 (收稿 日期 ：2005—04—22) (上接 第 42页) 420 l5O 420 l00 420 O5o 42O O00 4I9 950 4I9 900 4I9 850 4I9 800 419 750 8# 7# 6II 5#4II 2# I# ∞ ∞ 埔 2II 5#6# 7#8# ． + 左缘实测标高 + 左缘设计标高 慢号 图7 11#墩标高监控结果图 5 结论 通过对后围寨互通立交主桥 80 m预应力混凝 土连续梁桥的施工控制，得出如下结论： (1)本文立模标高 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 概念清楚，使用方便 简单，而且实际施工中理论标高和实际标高误差很 小，给施工带来了很大的方便，从而也证明了理论计 算模式的先进性、正确性； (2)合拢时合拢段的相对高差也在 5 mm以内， 合拢时不需要进行压重和纠偏，保证了成桥后桥面 线型平顺，与设计相吻合； (3)确保了施工过程中结构的可靠度和安全性， 保证了桥梁变形、梁段的挠度变化； (4)大跨径预应力混凝土梁式桥施工过程中需 对应力和挠度进行双控； (5)应力监测是施工过程的安全预警系统，若控 制不力会对桥梁造成危害甚至发生重大事故，因此 必须严格按照悬臂施工 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ：立模一浇筑混凝土一 张拉预应力一前移挂篮、立模对控制截面应力进行 适时跟踪监测 ； (6)受各种因素影响。各施工阶段主梁挠度的理 论分析值与实际挠度有一定偏差，应在施工过程中 逐步修正理论值。否则由于误差的积累性，最终主梁 线形将偏离设计线形； (7)确定各节段的立模标高时，要结合温度影响 值进行修正，否则极易导致主梁线形偏离设计目标。 参考文献 【1】向中富 ．桥梁施工控制技术 【M】．北京：人民交通出版 社．2001、 【2】雷俊卿 ．桥梁悬臂施工与设计 【M】．北京：人民交通出版 社．2000，4． 【3】牛和恩 ．虎门大桥工程 【M】．北京：人民交通出版社， 1998，4． (收稿 日期 ：2005—04—14) · 45· 维普资讯 http://www.cqvip.com WCW1 新建图章 Text1: Text2: Text3: Text4: Text5: Text6: Text7: Text8: Text9: