天津南疆港预应力连续梁桥悬臂施工监控

天津南疆港预应力连续梁桥悬臂施工监控 天津南疆港预应力连续梁桥悬臂施工监控 2009年10月第10期(总133)铁道工程 JOURNALOFRAILWAYENGINEERINGSOCIETY 0ct2009 NO.10(Ser.133) 文章编号:1006—2106(2009)10—0047—04 天津南疆港预应力连续梁桥悬臂施工监控 郑永红 天津300251) (铁道第三勘察设计院集团有限公司, 摘要:研究目的:天津南疆港复线公路桥是大型车辆进出南疆港的重要交通通道.设计中考虑一个车道承受 特殊荷载,车辆为750kN三轴车,车距为10Ill,该桥的设计荷载远大于公路一I级荷载,有必要解决梁部悬 臂在施工中的挠度控制和应力控制问题,以保证桥梁顺利合龙并达到理想的线形及施工过程中的安全. 研究结论:只有合理控制桥梁各阶段挠度,应力,合理确定立模高程,才能保证桥梁线形和应力分布达到 设计要求;挠度的测量应安排在日出之前进行,以消除日照温差的影响;计算中混凝土弹性模量应取用现场实 测值;本桥施工监控中,使用参数识别法对施工中产生的误差进行调整,效果良好,行之有效;应力测试中收 缩,徐变的影响较大,分阶段计算它的影响,概念清楚,使用方便. 关键词:悬臂浇筑;挠度;应力;控制 中图分类号:u445文献标识码:A ResearchontheConstructionControlofCantileverofPrestressedContinuous BridgeinTianjinNanjiangHaven ZHENGYong—hong (The3rdRailwaySurveyandDesignInstituteGroupCorporation,Tianjin300251,China) Abstract:Researchpurposes:Thedouble— lanehighwaybridgeinTianjinNanjiangHavenisanimportanttraffic passagewayforlarge— sizedvehiclesgoingtoandcomingfromTianjinNanjiangHaven.Onelaneisdesignedforthe vehiclewiththreeaxis,vehicleweightof750kNandvehicledistanceof10m.Thedesignloadofthebridgeisgreat thanIgradehighway.Soitisnecessarytocontroldistortionandstressincantilevercastforthepurposesofensuringthe bridgeclosureandconstructionsafety,andobtainingaperfectbridgetypeofline. Researchconclusions:Onlydistortionandstressofbridgeiscontrolledinconstructionandthemouldingboardelevation isensured,thebridgetypeoflineandstressdistributioncansatisfythedesignrequirement.Thedistortionmeasurement shouldbeconductedbeforesunrisetoeliminateeffectoftemperaturedifference.Therealfieldmeasuredvaluesofthe concreteelasticmodulusmustbeadoptedincomputation.Inconstructioncontrolofthisbridge,theerrorshappenedin constructionismodifiedbyadoptingparameteridentificationmethod,obtainingagoodresult.Astheeffectsofshrinkage andereepageareevidentinstresstesting,theeffectshouldbecalculatedtoeachconstructionphasefortheclearand easyusage? Keywords:cantilevercast;distortion;stress;control 在预应力混凝土连续梁桥的施工中,应用计算机辅助进行桥梁结构 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 计算和施 工控制,速度快,精度 收稿日期:2009—04—10 作者简介:郑永红,1968年出生,男,高级工程师. 48铁道工程2009年10月 高,使得悬臂浇筑法施工成为现代大跨度预应力混凝 土连续梁桥建造的主要施工方法. 施工监控的主要任务是挠度控制和应力控制.只 有合理地确定每一个施工阶段的挠度才能使桥梁在每 一 个跨径内顺利合龙,才能保证结构在运营一定时间 后达到设计所期望的线形,应力监控则是控制主梁在 施工过程中以及成桥后的应力,使其不致与设计偏差 过大而偏于不安全. 1工程概况 南疆港复线公路桥主桥上部结构为48.6m十3× 641TI+48.6m变截面预应力混凝土连续梁,桥梁总宽 度为26.5m,分两幅桥建设,中间预留1m后浇湿接 头,主桥单幅箱梁为单箱单室截面,每个墩顶设置横梁 一 道,中横梁宽3m,边横梁宽1.51'I1.两幅桥之间在 墩位处(暗帽梁)箱梁间设有厚100cm的横向隔板 (单幅桥合拢后二次浇筑)联接,中跨1/4,1/2,3/4和 边跨1/3,2/3处箱梁内设置25(50)cm厚的箱内横隔 板和箱间横隔板(单幅桥合拢后二次浇筑).主跨支 点处梁高4.0m,跨中梁高2m,梁底按二次抛物线,, = 4f/c.(L—)变化.主桥上部结构施工采用挂篮悬 臂浇筑,在边跨现浇段设置临时墩,采用军用梁作支承 的满堂支架浇筑方法. 图1桥梁结构示意图 2结构计算模型的建立 本桥采用有限元软件进行结构建模分析,全桥共 离散为166个单元,167个节点,采用杆单元.其中零 号块采用托架施工,边跨现浇段采用满堂支架施工,其 余梁段采用挂篮对称悬臂浇筑施工.在建模时注意了 以下几点:(1)施工阶段:全桥共划分45个阶段,挂篮 安装,混凝土灌注,张拉钢束均按不同的阶段考虑,以 便对应力和挠度详细监测.(2)边界条件:未合龙时 零号块处墩梁固结,合龙时约束释放,转换为铰接和链 杆约束,以适应梁体转动和纵桥向位移.(3)支点不 均匀沉降:考虑边墩下降1cm.(4)按边跨合拢,次 边跨合拢,中跨合拢的顺序进行体系转换. 3挠度控制 3.1悬臂浇筑中各节段立模高程的确定 在主梁悬臂施工中,通过在每一个现浇段前端设 置高程观测点,测量各施工阶段主梁的高程变化,同时 检测桥墩的沉降.根据施工阶段检测数据及施工控制 分析结果,适时调整主梁的立模高程,使得桥梁顺利合 龙,并使建成后的线形满足设计要求. 根据施工技术 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 ,悬臂浇筑段前端底板和桥面 高程应根据挂篮垂直变形和梁体预拱度进行设置.而 预拱度是受到梁体自重,预应力张拉,温度,收缩徐变 等多方面因素的影响.悬臂结构逐段浇筑,后节段的 受力情况对前节段产生作用.故,现浇梁段的预拱度 = 本段和后面所有各段混凝土和张拉预应力束的累计 挠度+二期恒载作用下产生的挠度+1/2活载产生的 挠度+从浇筑至设计使用5年中混凝土收缩徐变引起 的挠度.采用悬臂法施工的预应力混凝土连续梁桥立 模高程为: 1 日=++篮+(1) 式中待浇梁段主梁前端立模高程; —— 设计高程; —— 本施工阶段及以后各施工阶段对该点挠 度影响值,该值包括恒载,移动荷载,收 缩徐变,体系转化,预加应力等影响; 篮——本节段的挂篮变形值,由加载试验提供; . —— 活载作用下产生的挠度. 3.2施工期间参数识别与误差调整 按上述计算方法可计算出各施工阶段的预拱值, 但按理论值进行施工时,桥梁的实际线形未必能达到 预期的效果.这主要是由于计算所采用的各种参数与 施工实际情况之间存在一定误差,这些参数主要包括 结构截面尺寸,混凝土弹性模量,温度,收缩徐变,施工 临时荷载等.这种误差随着悬臂的不断加大,逐渐积 累,如不加以控制,将导致合龙困难,并影响成桥后的 线形. 参数识别的方法主要有设计参数识别法,最小二 乘法,卡尔曼滤波法,神经网络法等,本桥施工监控采 用了设计参数识别修正法.设计参数识别修正法主要 指在实际施工过程中,通过对结构的实测信息进行处 理,求出符合实际结构的设计参数,按此参数进行计 第10期郑永红:天津南疆港预应力连续梁桥悬臂施工监控49 算,调整计算预拱度值,在每个悬浇梁段阶段反复进行 这一过程,达到消除误差的目的.本桥监控具体措施 如下: (1)实测梁体几何尺寸,修正几何参数及梁体 自重. (2)测定混凝土弹性模量E随时间t的变化过 程.采用现场取样通过试压的方法,分别测定混凝土 在3d,7d,14d,28d龄期的值.根据对混凝土弹性 模量的测试结果,对弹模取值进行修正. (3)温度变化对桥梁结构的挠度有较大影响,尤 其是日照温差影响对主梁的挠度影响比较敏感.挠度 的测量安排在早晨太阳出来之前进行,以消除日照温 差的影响. (4)混凝土收缩徐变与桥梁结构的形成历程有着 密切的关系,在混凝土桥梁结构中,混凝土收缩,徐变 对结构的内力,变形都有明显的影响,在进行预拱度计 算时,该因素必须予以考虑. (5)施工临时荷载对受力和变形的影响在控制分 析中是不可忽视的,计算中根据实际情况进行取值. 3.3挠度控iti0结果 以半个主桥长为例,施工中,11,l2桥墩处墩梁 临时固结,形成临时T构,梁部悬臂施工时梁底立模 高程调整示意图如下. 昌 惶 一 导墨兰圣虽 距离/in 图2梁底立模高程调整示意图 如图2所示,我们对部分现浇梁段的梁底立模高 程进行了调整,最大调整值为向上增加36mm,最小调 整值为向上增加3mm. 该桥共5处合龙段,合龙最大高差为14mm,小于 规范允许值20mm. 4应力控制 在变形监控的同时还要对结构的应力进行监控, 结构应力控制好与坏,在外观检查时不易发现.但如 果结构实际应力状态与设计应力状态差距较大,将会 给结构造成危害,并较之结构变形的影响为大,所以, 在对桥梁进行施工控制时,尤其要注意对结构应力的 监控. 4.1应力截面及测点布设 在悬臂施工阶段,在主梁悬臂根部,跨中合拢段, 1/4跨径处的关键截面进行应力观测,截面测点布置 如图3所示,9点为跨中截面而增设.采用在梁体内 预埋钢弦计的方法进行应力测量,钢弦计读数稳定,测 得数据可靠. 图3截面测点布置(单位:cm) 4.2采用横向温度补偿法消除温度变化的影响 在量测过程中,初读数和加载读数不可能在同一 温度条件下读取,因此,在量测读数中不仅包含了受载 应变s,而且还包含了温度应变占.为了从读数中扣 除温度部分的影响,就要在量测过程中进行"温度补 偿".在布置应变测点时,在与之垂直的方向布置温 度补偿测点,通过泊松比,对温度应变进行转换,以消 除温度的影响. 4.3收缩徐变的影响 桥梁结构在悬臂施工时为静定结构,收缩徐变会 产生一定的应变,但不会引起附加应力,但这种应变是 体现在应变计量测的数值之中的,因此在计算梁体实 际应力值时,收缩徐变产生的应变应予以扣除. 包括收缩徐变在内的总应变为: t,ro)=[1+(t,Zo)]+[1+ (t,)]+(t,r0)(2) 式中(.)——在f.时刻施加的初应力; E()——龄期时的混凝土弹性模量; (t,.)——混凝土t时刻的收缩应变; (t,r)——徐变系数. 观察时刻t.=7.时 (.):兰E('T 0)(3).)—ELLj 式中占(t.,7.)——应变观测值. 观察时刻tj=7时: (tr1)= ::附I)(4) 1+qX~-l,r1), 50铁道工程2009年1O月 同理t=时 (7.):{(J『1,0)一(1,7.o)一 等[1+r0)]一莩[1+ )3t(5) 徐变系数和收缩应变均可以通过规范计算,混凝 土弹性模量根据实测的E—T曲线取值.扣除收缩徐 变效应的混凝土弹性应变为: (ti,7-0=+毫? 表1为合龙前11个施工阶段中跨0块悬臂根部 应力情况. 表1中跨O块悬臂根部应力修正值 施工阶段1234567891011 实测应力值/MPa2.733.724.294.416.816.997.56.668.858.9l8.79 扣除收缩徐变影响后的2 . 192.122.231.573.924.044.243.935.725.895.44应力~/MPa 计算应力值MPa1.651.651.581.33.13.373.292.74.264.844.75 从上表可以看出,收缩徐变对应力的影响较大,特 别是应力绝对值较低时影响更为显着. 4.4施工控制结果 通过将实际监测应力值和理论值比较,来判断施 工的质量,并对施工过程进行控制.本桥监测数据表 明:在大桥合龙前,各施工阶段控制截面的应力大部分 相对偏差在10%,20%左右,最大应力实测值为压应 力且绝对值较小.满足安全方面的要求. 5结论 (1)施工监控在预应力混凝土连续梁桥的悬臂施 工中起着举足轻重的作用,监控过程是一个:施工一量 测一识别一修正一预报一施工的循环过程.只有结构 有限元理论计算和施工相监测有效结合,才能确保桥 梁顺利合龙,才能保证线形和应力分布达到设计要求. (2)本桥施工监控中,使用参数识别法对施工中 产生的误差进行调整效果良好,行之有效,是中等跨径 预应力混凝土连续梁桥悬臂施工合适的监控手段. (3)在应力测试中收缩徐变的影响不容忽视,施 工监控过程中必须重视混凝土弹性模量的变化,有针 对性地对应变的测试值进行修正,真正体现桥梁的应 力分布情况. 参考文献: [1]顾安邦,张永水.桥梁施工监测与控制[M].北京:机械 工业出版社,2005. [2]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制[M].北京:人民交通 出版社,2003. [3]张继尧,王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M]. 北京:人民交通出版社,2004. [4]JTGD62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设 计规范[S]. [5]徐岳,王亚君,万振江.预应力混凝土连续梁桥设计[M]. 北京:人民交通出版社,2000. [6]周敉,宋一凡,赵小星.预应力混凝土桥梁悬臂浇筑的施 工控制[J].长安大学,2005(6):46—47. [7]刘代全,龙正聪,王解军,等.预应力混凝土连续刚构桥 的施工控制[J].公路,2006(2):122—123. [8]张应奎,杨成斌,潘星.桥梁悬臂浇筑施工中的挠度控制 分析[Jj.工程建设,2006(1):42—43. [9]朱德举,于哲.大跨度预应力混凝土连续梁桥高程控制 [J].东北林业大学,2002(6):106—107. [10]陈素君.高墩大跨连续刚构桥的设计与施工监控[J]. 公路,2003(3):87—88. (编辑曹淑荣)