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大跨度桥梁工程论文

时间:2023-02-21 22:37:57

大跨度桥梁工程论文

第1篇

良好绪论部分的教学是课程教学的良好开始。在桥梁工程课程绪论部分的课堂教学中,通过优化整合绪论部分的内容,如桥梁的定义与功能、桥梁分类、桥梁跨径发展、桥梁美学与造型、技术创新、灾害与应对措施以及全球交通网络等知识点,让学生对该门课程有个整体的认识,了解桥梁工程的发展现状与发展历史,激发学生学习该门课程的积极性,增强学生将理论知识和工程实践密切联系的能力,提高教学质量,以培养素质高和创新能力强的桥梁工程专业人才。

关键词:

土木工程专业;桥梁工程;课程教学;教学研究

一、桥梁工程课程绪论部分内容的重要性

桥梁工程课程是土木工程专业的一门必修课,其内容主要是各门专业基础课知识在桥梁工程中的综合应用,是一门实践与理论并重的专业技术课[1]。桥梁工程课程实践性很强,教学中应注意激发学生对桥梁工程课程的兴趣,充分调动学生学习的积极性和能动性;此外,课堂教学还应注意与工程背景相结合,以提高教学质量。“绪论”是课程的开始,良好的绪论教学是课程教学的良好开始。在桥梁工程课程绪论部分的教学中,通过优化整合桥梁的定义与功能、分类、跨径发展、桥梁美学与造型、技术创新、灾害与应对措施以及全球交通网络等知识点,可以让学生对该门课程有个整体的认识,了解桥梁工程的发展历史与发展现状,激发学生学习该门课程的积极性。同时,适应土木工程专业培养方案的需要,结合桥梁工程自身特点,在课堂讲授中整合与优化绪论的讲解内容,改善教学手段,对提高课程教学质量是十分重要和必要的。

二、桥梁工程课程绪论部分内容的整合优化

(一)桥梁的定义与功能

按百科全书的定义,桥梁是跨越障碍(河流、峡谷、道路等)的结构工程物。桥梁在学科分类上,属于土木工程专业的一个分支,是道路工程的关键部位与核心工程;在环境美学上,桥梁往往又是当地的标志性建筑物。相对于隧道,桥梁固定于地表各处,形体庞大,构造各异,承受交通荷载及自然环境的影响。桥梁的本质特征为用自身的跨越能力实现连接,跨越行为是桥梁结构的本质。在课堂教学中,可以结合学校周围或本地的桥梁来讲述桥梁的作用与重要性。

(二)桥梁的分类

桥梁的分类很多,按桥梁用途来划分,有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、人行桥、农桥、运水桥(渡槽)以及其他专用桥梁(如用作通过管路、电缆等的桥),当然主要的是公路桥与铁路桥。随着轨道交通的发展,公路铁路两用桥也日益增多。按跨径大小分类,依据中国《公路工程技术标准》(JTGB01-2003),桥梁可以分为特大桥、大桥、中桥与小桥。多孔跨径总长L>1000m,单孔跨径Lk>150m,属于特大桥;多孔跨径总长100m≤L≤1000m,单孔跨径Lk>150m,属于大桥;多孔跨径总长30m(40m)<L<100m,单孔跨径20m≤Lk<40m,属于中桥;多孔跨径总长8m<L<30m(40m),单孔跨径5m≤Lk<20m,属于小桥;单孔跨径Lk<5m,则属于涵洞。按主要承重结构所用的材料来划分,桥梁分为木桥(属于临时桥梁)、圬工桥、钢筋混凝土桥、组合梁桥、钢桥等。按跨越障碍的性质分,有跨河桥、跨线桥(立交桥)和高架桥。按施工方法分,有整体施工桥梁(上部结构一次浇筑而成)、节段施工桥梁(上部结构分节段组拼而成)。按行车道的位置划分,有上承式———视野开阔,但建筑高度相对较大;下承式———建筑高度小,视野较差;中承式———兼有前两者的优缺点。按跨越方式(是否固定)分,有固定桥、活动桥(又称开启桥或开合桥,分平转、立转或升降)、浮桥、漫水桥。由于桥梁分类众多,课堂讲授时应突出重点,根据学生的专业特点,抓住主要的分类方式,如按结构体系、建筑材料、用途等进行分类的方式应作重点讲解;而把按行车道的位置划分桥梁的内容放到拱桥章节去讲授,因为拱桥的主要分类方式是按行车道的位置来分类的。在后续讲授斜拉桥或悬索桥内容时,也会涉及到按材料进行桥梁分类的知识点。同时,授课时还应注意各个分类之间的组合,如大跨度预应力混凝土连续刚构等。

(三)桥梁的跨径发展

近年来,中国的桥梁建设发展迅速,桥梁跨径不断增加,许多桥梁建设达到世界水平,取得了举世瞩目的成就。已建成的著名桥梁有:主跨1088m的苏通长江大桥(钢箱梁斜拉桥),2012年前是世界第一跨度斜拉桥;主跨1650m的舟山西堠门悬索桥(世界第二跨度悬索桥);主跨550m的上海卢浦大桥(钢箱拱桥);主跨552m的重庆朝天门长江大桥(钢桁拱桥)。这些著名桥梁代表着中国桥梁建设的水平,受到世界桥梁界的高度赞誉。课堂讲授时,应该对不同桥型展开讲授,并注意内容的侧重点,抓住几种有代表性的桥型进行讲述,力求简单明了,与生活贴近。如,钢悬臂桁架梁桥的主跨在19世纪初超过500m,而后极少修建,该类桥梁中国也较少见,课堂讲授时一般仅简单提及。钢连续桁架梁桥19世纪50年代至今,单孔跨度控制在200m~300m之间,向更大跨度发展的可能性较小,课堂教学时,可以结合武汉长江大桥与南京长江大桥来讲授。中国混凝土拱桥,即万县长江大桥,则在1997年达到了420m,超过了克罗地亚主跨390m的KRK-1号桥。钢拱桥在20世纪30年代就超过500m,发展相对平稳。进入21世纪后,在中国出现了2座主跨500米以上的钢拱桥,即主跨550m的卢浦大桥与主跨552m的朝天门长江大桥。钢斜拉桥从1950年主跨约200m到今天主跨超过1000m,钢悬索桥主跨从1930年主跨约1000m到今天约2000m,发展都很迅速。课堂讲授时,应重点突出中国桥梁在跨径上的突破,并配以相应的桥梁图片,增强教学效果,激发学生的学习兴趣,以达到事半功倍的效果。

(四)桥梁的美学与造型

相对隧道而言,桥梁的直观性强,造型优美,视觉效果较好,往往给人以较强的震撼力;相对道路而言,桥梁是交通的关键部位,更能引起人们的关注。对桥梁的美学与造型应给予重点关注,讲授桥梁的跨径发展时,也需要借助图片或动画予以讲解。桥梁是土木工程皇冠上的明珠[2-3]。桥梁结构的形式与造型多种多样,为桥梁工程师们的设计提供了无限的空间,也最能体现桥梁工程师们对桥梁结构的理解和热爱[2]。在课堂教学中引入美学思想,可以激发学生学习该课程的兴趣和求知欲望,引导学生更好地理解与认识桥梁,提高学生的审美情趣,达到更好的教学效果。

(五)桥梁的技术创新与发展动力

桥梁的发展史其实就是一部技术创新史。最早的桥梁可能源自雷击而倾于河上的树木。拱是曲线中最优美的线型,中国文字“桥”即是“木”与“拱”象形复合而成的。因此,绪论部分的课堂教学应重视这一内容的讲解。赵州桥又名安济桥,建于公元610年,是位于中国河北的一座著名石拱桥,也是目前世界上最古老的保存得最完好的大跨度单孔敞肩坦弧石拱桥。赵州桥圆弧拱的跨度大,通航净空大。这种跨度大、扁平率低的单孔1/4圆拱桥梁结构,是桥梁史上的一个奇迹。赵州桥被誉为“国际土木工程里程碑建筑”。桥梁结构设计分析理论、电子计算机技术、建筑材料、施工工艺、行业竞争等因素的发展和进步,是推动桥梁工程发展的内在动力[4]。经济发展、社会需求和技术创新,为桥梁工程提供了所需要的设计计算理论、计算手段、建筑材料、机械装备、施工技术等,对桥梁工程的发展有着直接的支撑作用。英国工业革命后,世界钢铁产量快速增长,以钢材为主要承重材料的工程结构得到较大的发展,钢桥开始大量出现。20世纪30年代经济大萧条后,美国为了经济的恢复和持续增长,修建了大量高速公路,钢拱桥和钢悬索桥由此得到了较快的发展。二战后,由于钢材短缺,混凝土桥梁大量出现,斜拉桥、正交异性钢桥面板、混凝土塔、挂篮悬浇、预应力技术、连续刚构、钢砼组合结构等新的结构和技术应运而生,并出现了许多先进的施工技术,如悬臂拼装、顶推、移动模架、大型浮吊整体吊装架设等[4]。日本经济的发展,推动了高速铁路的发展,相继建成了多座世界级的大跨度斜拉桥和悬索桥。20世纪80年代以来,中国改革开放,经济的腾飞促使公路铁路迅猛发展,桥梁建设成就辉煌,建成了大量连续刚构拱桥、大跨斜拉桥、大跨度悬索桥等世界级的大跨度桥梁。

(六)桥梁灾害事件的发生与应对措施

尽管桥梁建设取得了瞩目的成就,但是不时出现的桥梁事故与灾害仍无法回避[5]。古今中外发生的桥梁灾害事故很多,2007年8月,美国《时代周刊》杂志评选了百年世界十大最恶劣塌桥事故。每次事故都是一个血的教训,重要的是应思考导致桥梁事故发生的原因。1940年11月7日,在风中振颤的塔库马大桥在八级大风荷载的动力作用下,经过剧烈扭曲震荡后,吊索崩断,桥面结构解体损毁,半跨坠落水中,桥梁最终倒塌。当年人们未能全面认识悬索桥受力体系,也没有足够重视空气动力对桥梁的影响。塔库马大桥的倒塌促使桥梁风工程学的诞生,推动了桥梁工程的发展,至今仍有警示意义。魁北克大桥在施工中先后出现2次工程垮塌事故(见图2)。这座桥主跨度为549米,是当时全世界最长的悬臂桥。1907年8月,大桥杆件失稳引起全桥倒塌,19000吨钢材落入水中,造成75人死亡。1916年9月,中间跨度最长的一段桥身在被举起过程中掉落水中,11名工人被夺去了生命。垮塌的原因之一是南锚跨靠近主墩的下弦杆的压屈导致大桥在施工过程中倒塌。稳定问题是力学中的一个重要分支,桥梁失稳事故促进了桥梁稳定理论的发展,桥梁技术的发展使桥梁稳定问题更显重要。1970年,位于澳大利亚墨尔本的一座钢箱梁桥(密尔福德天堂桥)倒塌。钢箱梁桥本来已有很长的历史了,由于二战后钢结构焊接与安装技术的发展,钢箱梁桥跨度做得越来越大,箱壁尺寸越来越薄。最终由于钢箱梁板件的焊接残余应力、几何缺陷发生失稳,导致该桥倒塌。工程师从该桥的垮塌中认识到薄壁箱梁的剪力滞后效应,由此推动了薄壁构件设计理论的发展。湖南凤凰桥在拆除桥上的脚手架时发生垮塌,事故造成64人遇难。2008年汶川大地震,2010年青海玉树大地震,均造成道路、桥梁损毁严重。位于震中的汶川县附近道路基础设施受到严重破坏,其中桥梁震害最为典型和严重。因此,在课堂教学中,应适时引入桥梁灾害事故的介绍,并适当进行评述,既完成了教学内容的讲授,也活跃了课堂气氛,还拓展了学生的工程视野,能收到较好的教学效果。此外,这些桥梁灾害事故案例,与后面章节教学的内容是相关的,在绪论部分引入这些章节,为后面章节的教学提前作好铺垫。

(七)全球交通网络

加拿大人类学家费利克斯—菲兰德将美国国家海洋与大气管理局、国家地理空间情报局等机构的人类出行数据与地球夜景照片进行叠加,形成了地球上错综复杂的交通网络。从中可以看出,空中交通与海路交通已相对完善,但是陆路交通还较匮乏,尤其是洲际公路中跨越海峡的桥梁建设较薄弱。由于全球化与世界经济的发展,跨海工程也不再是可望而不可及的宏伟蓝图,21世纪或将迎来世界范围内更大规模的桥梁建设高潮[6-8]。著名海峡通道方案有白令海峡工程、直布罗陀海峡工程、墨西拿海峡工程、厄勒海峡工程、马六甲海峡工程、大带海峡工程、博斯普鲁斯海峡工程等。中国交通运输部已制定了“五纵七横”国道主干线规划,其中“二纵二横”已基本连通。全部工程要求2020年前完成五个跨海工程,自北向南依次跨越渤海海峡、长江口、杭州湾、伶仃洋、琼州海峡。其中,渤海海峡与琼州海峡跨海工程尚在规划中,长江口与杭州湾跨海工程已经建成通车,伶仃洋(粤港澳)跨海工程正在建设中。通过这部分知识点的讲授,帮助学生认识到作为土木工程的桥梁工程建设是一项大有可为的事业,有很大的发展空间,学生们毕业后能够施展自己的才能。由此使学生感到学习桥梁工程不再是一门枯燥的事情,而是跟自己的事业发展和自身的生活密切相关,学习桥梁工程课程还能与世界相联系,从而激发学生课程学习的热情与积极性。

三、结语

良好的绪论教学是桥梁工程课程教学良好的开始。在桥梁工程课程教学中,应结合土木工程专业培养方案要求和桥梁工程课程的自身特点,优化整合绪论部分的内容,改善教学方法,活跃课堂教学气氛,激发学生学习知识的兴趣,提高教学效果,培养素质高、实践能力强的桥梁工程专业人才。

作者:曾勇 谭红梅 吴国雄 董莉莉 单位:重庆交通大学土木工程学院 重庆建筑工程职业学院 重庆交通大学建筑与城市规划学院

参考文献:

[1]周水兴.桥梁工程[M].2版.重庆:重庆大学出版社,2011.

[2]陈艾荣,盛勇,钱峰.桥梁造型[M].北京:人民交通出版社,2004.

[3]曾勇,谭红梅.桥梁工程教学中若干能力培养的探索[J].高等建筑教育,2014,23(2):66-69.

[4]李亚东.桥梁工程概论[M].北京:人民交通出版社,2008.[5]阮欣,陈艾荣,石雪飞.桥梁工程风险评估[M].北京:人民交通出版社,2008.

[6]万明坤,等.桥梁漫笔[M].北京:人民交通出版社,1997.

第2篇

【关键词】大跨度桥梁 现浇 预应力混凝土 控制技术

中图分类号:TU74文献标识码: A 文章编号:

一、前言

近年来,随着经济的发展,我国的交通运输业也在不断的发展。交通运输在国民经济中的作用不言而喻,而混凝土桥梁作为交通运输中重要的枢纽环节,其工程建设具有及其重要的实际价值。由于施工过程中工序的繁琐及不可控因素比较多,所以对施工过程进行控制是很有必要的,本人将从工程施工之前的理论分析、桥梁形状的选择、施工控制的内容、方法、流程及施工过程的一些影响因素来进行探讨。

二、工程施工之前的理论分析及桥梁形状选择

要对大跨度预应力混凝土连续梁施工进行合理控制,就需要从全方位开展工作,其中,工程施工之前的理论分析及桥梁形状选择是整体工程施工控制的第一步。

1.结构的有限元分析

有限元分析是当前桥梁工程结构问题分析的重要辅助手段,通过对实际问题的有限元模型分析,可以有效的对结构的应力分布以及变形进行分析。当前主流的结构有限元分析软件包括ANSYS、ABAQUS、COS-MOS、SUPSAP等,这些软件的对于结构分析的侧重点不同,在结构分析中常用的是前两种。在有限元分析中,要首先对大跨度预应力混凝土桥梁进行建模,然后根据实际的情况进行施加边界条件、应力条件等。经过计算之后,在后处理中,可以很直观的对桥梁结构的截面应力以及位移等进行分析,从而为桥梁的整体设计和施工控制提供参考。

2.线性控制理论与技术

线性控制理论与技术是现代大跨度预应力混凝土桥梁施工控制重要的工程技术,它是通过理论分析对整体桥梁进行工程设计,以此达到施工控制的目的。这种方法最重要的目标是实现对预拱度的计算达到控制的目的。

3.桥梁截面形状的选择

由于大跨度预应力混凝土桥梁施工与普通的混凝土桥梁施工技术本质上的区别,因此,在桥梁截面形状的选择上也不相同。一般混凝土桥梁截面为T型、槽型等,在大跨度预应力混凝土桥梁施工中一般选择变截面的箱型截面,这是由于箱型截面承受载荷能力更强,并且其重量更轻,其次,由于桥梁边跨和中跨的弯矩不一样,每跨弯矩分布也不一样,所以选择不等跨的变截面箱型结构作为大跨度预应力混凝土桥梁基本截面形状。

三、大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的内容、方法和控制流程

1.大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的内容

(一)应力监控

在大跨度预应力混凝土连续梁桥上部结构的控制截面布置应力量测点,以观测在施工过程中截面的应力变化及应力分布情况。桥梁结构在施工过程中以及在成桥状态的受力情况是否与设计相符合,是施工控制要明确的重要问题。若发现实际应力状态与理想应力状态的差别超限就要分析原因、进行调控,使之在允许范围内变化。每一节段施工完毕,均要分析应力误差,并预测出下一节段或即将施工节段是否会出现不满足强度要求的状态,根据预测结果来确定是否在本施工阶段对可调变量实施调整。

(二)线形监控

桥梁结构线形控制是施工控制的基本要求,线形控制就是严格控制每一阶段箱梁的竖向挠度及其横向位移,若有偏差并且偏差较大时,就必须立即进行误差分析并确定调整的方法,为下一阶段更为精确的施工做好准备工作。

(三)温度观测

在大跨度预应力混凝土连续桥梁施工过程中,温度对结构内力的影响和结构线形的影响。日照作用会引起主梁顶、底板的温度差,使主梁发生挠曲,同时也会引起墩身两侧的温度差,使墩身产生偏移。由于日照温度变化的复杂性,在挠度理想状态计算时难以考虑日照温度的影响,日照温度的影响只能通过实施观测来加以修正。因此,通常选择在日出之前进行标高测量,以消除日照温差的影响。

2.大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的方法

大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的主要方法有事后调整控制法、预测控制法和自适应控制法等。

(一)事后调整控制法

在大跨度预应力混凝土连续梁桥施工过程中,若发现己成桥跨结构状态与设计状态不符时,可通过一定的技术手段对其进行调整,使其达到设计要求。

(二)预测控制法

以施工所要达到的目标为前提,全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素,对桥梁每一个施工阶段形成前后的状态进行预测,使施工按照既定目标发展。

(三)自适应控制法

在大跨度预应力混凝土连续梁桥施工过程中,控制系统的某些参数与工程实际参数不完全符合导致实际结构不能完全符合设计要求,可通过对各类参数的分析处理和修正,使各施工阶段可满足设计要求。施工监测控制中,一般采用的就是自适应控制法。

3.大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制流程

大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的流程可以总结为:收集资料,主要是一些设计文件、混凝土试验成果、施工挂篮参数、施工工艺等;现场配合资料,现浇梁断实际尺寸及重量、温度现场记录和预应力张拉记录;控制项目测量:节点挠度和控制截面应力;参数识别分析;实时前进分析;系统误差判定;下一步施工分析提供立模标高;下一道施工工序。在此过程中要注意实时跟踪分析,如挠度分析、应力、内力分析。

四、大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的影响因素

1.桥梁结构参数

桥梁结构参数对桥梁施工控制起着关键的作用,也是必须要考虑的因素,它的准确性直接关系着相关结果分析的准确,它主要包括结构构件的截面尺寸、材料容量、施工荷载、预加应力及混凝土材料的徐变及收缩等。在桥梁施工的过程中,必须要依据实际测量的数据进行相应构件尺寸的修正,还要对产生的误差原因进行分析,从而减少误差的影响;材料容量对桥梁结构的变形及内力会有影响,进行施工控制的各种材料容量要给予准确测量;预加应力也会影响桥梁结构的变形及内力,在桥梁的施工过程中,对能够影响预应加力的因素要都进行考虑,并将误差进行合理的估计,从而使其控制在合理范围内;任何桥梁的施工都会存在施工荷载的问题,对施工荷载的取值可依据桥梁工的具体情况给予确定;混凝土材料的徐变及收缩对桥梁结构的变形及内力带来了很大影响,在桥梁的实际控制过程进行仔细的研究,将徐变及收缩带来的影响降到最低。

2.温度变化和施工中存在的误差

在预应力混凝土桥梁结构中,其变形及受力受到温度的变化影响还是比较大的,温差太大时,桥梁的结构就会出现附加应力及严重的变形,因此,考虑温差对桥梁结构带来的影响是很有必要的,由于温度的变化较为复杂,要尽量在温度变化小的早上来测量数据,从而确保数据的准确,在测量时,还要考虑季节性温差及自身残存温度的影响;在施工控制过程需要一些仪器进行施工情况的监测,可由于监测仪器的安装、测量及数据采集自身就存在误差,这些测得的数据可能和实际结构参数并不吻合,这就需要在监测时,要尽量保证数据的准确可靠。

五.大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的意义

大跨度预应力混凝土连续梁桥的质量和安全关系,对日常的生产生活意义重大,对其施工控制予以足够的重视。

1.高质量桥梁的保证

对大跨度预应力混凝土桥梁的整个过程进行严格的施工控制,以保证施工质量。对于采用多阶段、多工序的自架设体系施工的大跨度连续桥梁上部结构而言,要求结构内力和标高的最终状态符合设计要求相当困难,需要用分析程序对多阶段、多工序的自架设施工方法进行模拟,对各阶段内力和变形先计算出预计值,将施工中的实测值与预计值进行比较、调整,直到达到满意的设计状态。

2.桥梁安全使用的保证

大跨度预应力混凝土连续桥梁的结构安全可靠性已成为当今社会普遍关注的问题。为保证桥梁结构运营的安全性、可靠性、耐久性、行车舒适性等,乃至建设精品工程,实施桥梁的施工控制,是桥梁建设不可缺少的重要内容。要在连续梁桥施工的过程中进行控制,并预留长期观测点,将会给桥梁创造长期安全监测的条件,从而给桥梁营运阶段的养护工作提供科学的、可靠的数据,为桥梁安全使用提供可靠保证。

六、结束语

大跨度现浇预应力混凝土桥梁施工是一个及其复杂的工程,其中的不可控因素也很多。因此,桥梁控制工程应贯穿于工程的始末并且做好每一个细节。同时它不仅仅关系着一个城市的形象,也是百姓切身利益的民生工程,所以,对大跨度现浇预应力混凝土桥梁施工控制技术进行更深一层次的研究是很有意义的。

参考文献:

[1]裴宏伟.大跨度桥梁工程施工控制方法分析[J].科技传播,2010(22)

[2]李守财.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术[J].科技信息,2009(35)

第3篇

关键词:桥梁施工;大跨径连续桥梁施工技术;工程建设;基础施工;承塔施工 文献标识码:A

中图分类号:U445 文章编号:1009-2374(2015)29-0109-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.29.055

公路桥梁施工建设是我国现代化建设中的重要组成部分,在强化地区间的联系、拉动当地内需中发挥着重要意义。从当前我国公路桥梁施工建设情况来看,大跨径连续桥梁施工技术的应用范围广,成为一种常见的施工技术。同时,该技术能有效满足不同施工地貌对工程质量的要求,具有经济效益好、稳定性高等优点。因此,需要加强对大跨径连续桥梁施工技术的讨论,以进一步提高施工效果。

1 大跨径连续桥梁基本施工技术

1.1 基础施工

在当前大跨径连续桥梁施工中,基础施工主要包括以下三方面内容:

1.1.1 深水承台施工。在施工过程中,深水承台时刻受到水流的影响,导致其孔桩间距不断缩小,且承台尺寸过大,导致施工难度不断上升。在现阶段的深水承台施工中,其主要施工方法为钢吊箱施工、钢套箱施工等,其主要施工流程为:(1)在钢吊箱施工中,大型钢吊箱采用整体吊装法,在水下封底,并进行安装,该方法的精准度较高;(2)在深水大型钻孔平台施工时,由于承台地层土较为松软,且水流急,再加之钢吊箱平台与河面之间存在较大距离,导致其在施工中可能会面临较大难度。需要将筒顶处安装顶板,并做好固定工作。

1.1.2 地下连续墙施工。地下连续墙是大跨度桥梁的基础,其施工内容主要涉及到钻孔、清底等。与传统施工技术相比,地下连续墙施工技术的优点十分明显,主要表现在噪音小、振动小、防渗性强等。

1.1.3 大型沉井施工。沉井施工的精度高且尺寸大,主要通过钢混合方式进行施工。一般在大型沉井施工中,其施工工序主要包括清底、钢壳沉井、处理基础等。在整个施工过程中,主要依靠助沉措施进行导向,并制定科学的着床实际。

1.2 索塔施工

以表格的形式记录索塔施工的相关内容,其具体内容如表1所示:

与此同时,在索塔横梁施工中,可采用钢管进行支撑,为索塔横梁分层浇筑奠定基础,最终保证张拉效果。

1.3 上部结构施工

上部结构施工主要分为以下两方面内容:(1)梁段施工。在该项施工中,可采用悬臂施工法、浇筑法等常规方法,逐孔进行施工浇筑,而在大跨径连续桥梁施工中,除上述方法外,也可以采用混凝土箱梁结合支架等方法实现施工。对于PK断面箱梁,采用分块浇筑法进行施工,以避免裂纹产生;而在整体式箱梁施工中,可采用整体浇筑的方法实现施工;(2)在斜拉桥斜拉索施工中,由于其所要承受的牵引力过大,因此在施工中可采用张拉施工法。在整个施工过程中,由桥面吊机与梁端引导装置实现施工,悬臂前段荷载不断减少,确保能有效控制拉索弯曲半径,以保证斜拉索受力情况

良好。

2 大跨径连续桥梁施工技术应用

结合实际工程项目,对大跨径连续桥梁施工技术的应用情况进行分析。

2.1 工程简介

该项目位于我国南方某省市,设计桥型为95+180+95+3*30的分布式预应力混凝土连续刚构。主桥上部结构为95+180+95,属于三跨预应力混凝土连续刚构箱梁。箱梁为单箱单室界面,顶宽为12.25m,底宽为6.5m。

2.2 主要施工步骤

2.2.1 主桥上部结构采用挂篮悬浇筑施工法,在桥墩施工结束之后,0号箱梁在墩顶旁搭托架浇筑。导致这一现象的主要原因是0号箱梁受力复杂,再加之其纵向预应力管道较为集中,所需要的混凝土土方量大,为避免裂缝现象的产生,需要控制水化热现象的产生,进而使用分层浇筑施工法。

2.2.2 在0号箱梁施工结束之后,在其上设置悬浇挂蓝。挂篮参数为:空挂篮重量为104t(包括模板等设备)、前支点与后锚点之间的距离约为4.7m,后锚点拉力为48.2t。在挂篮结束之后,进行预压测试。

2.2.3 主桥上部结构为挂篮悬浇逐段施工,在桥墩施工结束之后,将0号箱梁设置在搭托架绕筑。

2.2.4 在该项目的斜拉桥施工中,其施工重点主要为钢主梁、索塔等。其中混凝土主梁为挂篮悬浇施工工艺,且需要通过选择与设计方案相一致的施工材料;在施工过程中,全面监督温度变化,并判断温度变化对施工效果的影响。在索塔施工中,采用劲性骨架挂模法进行施工,以满足索塔结构及其对施工材料、施工方法的要求。在合拢梁施工中,采取必要的预防措施(主要指荷载超平衡、预埋连接钢构件等),积极避免裂缝现象的产生。在长拉索施工中,需要综合考虑抗风、抗震等质量要求对施工效果的影响,并通过有效方法校验振动影响因素。

2.2.5 在悬索桥施工过程中,该工程重视吊装、锚道面架设等多个施工环节的控制。在吊装过程中,需要根据实测塔顶的位移与施工、设计要求,合理控制安装顺序,并重视合拢段长度修正,保证能及时修正节段时间,并预留足够间隙,最终保证工程质量。在调整索力时,需要以设计参数为依据,通过充分结合施工现场的实测值进行确定。在锚垫大体积混凝土施工过程中,需要将温度控制作为整个共组偶的重点,必要时可以添加一定的添加剂,避免混凝土因为内部应力而导致混凝土出现开裂现象。

2.2.6 从当前我国桥梁建设的实际内容来看,应力控制一直是施工中需要重点解决的问题。在施工过程中,施工单位主要通过各种行之有效的方式解决受力,而在该项目中,将受力内容进行细化,并将其作为若干个截面进行统一的处理。

依靠预埋应力应变测试元件,测试结构的实际应力,用以正确分析结构的实际应力状态。若发现实际的应力状态与理论计算值出现较大的偏差,必须马上查找原因,并进行相应的调整,保证其偏差处于允许范围内;控制结构应力,并充分认识到该项工作的复杂性。其主要处理方法为控制结构预加应力、控制温度应力、控制混凝土徐变、控制收缩应力。

3 结语

本文主要讨论了桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术的应用问题,并简单介绍了大跨径连续桥梁施工技术的基本内容。对相关工作人员而言,需要正确认识到大跨径连续桥梁施工技术的基本内容,并根据本次工程项目中的质量控制要求,不断优化管理方法,以确保相关措施具有良好的应用价值。

参考文献

[1] 段文秀.桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术的应用[J].工程建设与设计,2013,(12).

[2] 蒋峰.桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术的运用探析[J].科技展望,2015,(8).

第4篇

关键词:象山港大桥;箱梁结构;施工技术

中图分类号:U445 文献标识码:A

宁波象山港大桥起自宁波绕城公路东段、止于戴港。象山港大桥全长6.761km,全线采用双向四车道高速公路建设标准。本文以宁波象山港大桥的建设基础为案例,分析和论述大桥箱梁结构施工技术应用情况。同时,以宁波象山港大桥右幅箱梁为基础对质量预控方式等工作进行了简要论述。

1 工程概况

宁波象山港公路大桥及接线工程项目是浙江省公路水路交通“十一五”期间规划建设的沿海高速公路(甬台温复线)的重要组成部分。起自宁波绕城公路东段云龙互通,接宁波绕城东段,向南经鄞州区在于山岩岭以桥梁方式跨越象山港湾,止于戴港,暂接省道38线,远期接规划建设的浙江沿海高速公路象山到台州段,全长46.929km。本文以宁波象山港大桥P10-P11右幅箱梁结构的施工为重点对箱梁结构施工技术等进行了分析。P10-P11右幅箱梁是象山港大桥46米引桥与60米跨引桥,为备案右幅末跨箱梁。在实际施工工作中,由于原设计施工缺乏足够的张拉操作空间。因此,经设计单位进行变革后,改为设置后浇段。根据严格的施工控制改箱梁结构施工达到了设计强度与张拉要求,这为我国公司积累了丰富的处理经验。本文以P10-P11右幅箱梁的施工技术分析与论述对施工技术经验进行了总结与分析。

2 象山港大桥箱梁结构施工技术经验的总结与分析

2.1 象山港大桥箱梁结构施工准备工作的技术经验总结

为了保障象山港大桥箱梁结构的施工质量,施工企业对基础的准备工作进行了强化管理。在下部结构施工结束并检验合格后,保障箱梁施工条件。同时,对施工所需便道、用电以及混凝土拌合站等进行了再次确认。为了保障雨季施工中钢筋存放与加工不受影响,还在工程场地中设置了移动和固定钢筋棚。通过基础准备工作为保障象山港大桥箱梁施工做好基础的准备工作。在做好上述基础的同时,施工企业还加强了资源配置的论证。首先,对现浇箱梁组织机构进行再次的论证,确保施工组织机构能够保障对施工过程的控制与管理。同时,根据工程施工需求进行了施工班组的配备。根据该段施工情况以及前期工作已经完成的现状,投入5个施工班组进行施工。作为箱梁施工的重要资源,支架与模板资源配置对施工进度有着重要的影响。根据P10-P11施工进度要求,该段施工投入了3跨支架、3跨底板、2套腹板和一般、1套芯模用于该段的箱梁施工。

通过施工准备工作的有效开展为箱梁结构施工奠定了基础,为保障施工进度与施工质量奠定了基础。

2.2 象山港大桥右幅箱梁P10-P11段施工问题与解决措施的技术经验总结

在P10-P11右幅箱梁的施工中,由于相邻标段已完成临跨箱梁的架设安装,因此该跨段按原设计图纸施工张拉操作空间不足的问题便暴露出来。为了保障施工工作的顺利开展,在工程建设施工前经设计单位的变更将该跨箱梁改为设置后现浇。以这样的设计方式保障工程的顺林进行。为了避免张拉过程中出现起拱下挠等问题的发生,工程施工指挥部同设计单位制定了预防性设计方案。针对施工中可能出现的质量问题制定了预防与治理方案。

根据设计变更后的施工要求,与2011年11月3日完成本跨箱梁的浇筑,浇筑过程中按照设计文件要求进行严格的控制,浇筑过程未出现异常。2011年11月9日对该跨箱梁抗压强度及弹性模量进行了检测,检测结果显示抗压强度为46.3Mpa、达到设计强度92%,抗压弹性符合张拉要求。

11月10日下午按照设计文件开始进行该跨箱梁结构的张拉施工。当日完成N3\N3'及N4\ N4’张拉作业。

张拉开始前对该跨箱梁顶面标高进行了测量,其后每张拉一束对桥面标高进行一次复测(测量数据附后),完成N3\N3'及N4\N4'张拉后,对梁端进行观测,每张拉一束都对梁体、支架以及预应力混凝土灌装进行复测,同时张拉后进行观测。在观测结果中发现支架存在压缩变形,水泥管桩存在小树枝下沉等问题。为了保障梁体和施工人员的安全,暂停张拉作业,并及时进行上报。项目部、监理办、指挥部以及上级公司会同设计院进行了现场情况分析,最终决定启用施工前所指定的治理方案。针对腹板束和底板束对箱梁跨中起拱两端下挠起决定性作用的因素,以补强治理方式进行了施工补强。首先对张拉端范围内10米的支架进行加密,采用建筑钢管在门架间隙增设竖向支撑,同时在各道门架间增加剪刀撑及水平撑数量,提高支架整体性强度和稳定性。其次,先对未张拉的有顶板T1/T2/3/T4及T’/T2’/T3’/T4’,以减少跨中起拱梁端集中荷载。加固完成后,项目部对箱梁顶板预应力束进行张拉,并安排测量员对张拉过程中的梁端、跨中、支架、管桩进行观测,顶板张拉完成后梁端上挠6mm,跨中下3mm,管桩与支架未出现变化。顶板张拉完成后,根据设计计算,后续张拉将有480吨荷载作用在梁端正1平方米范围,根据这一意见,项目部采用底梁(双拼I32字钢)、立柱(双拼I25a字钢)、盖梁(双拼I32字钢)、斜撑(I18字钢)等型钢组成受力框架。立柱的布置主要根据预应力束分布得知(如下图所示),故在形式上按100×325×100cm布置。在张拉过程中更为保证结构的稳定性,在框架系统的立柱上增设水平撑和斜撑(I18)。通过框架加固保障箱梁结构受力、实现施工建设预定目标。从上述施工过程可以看出,本文施工单位与设计单位在施工前所制定的施工质量问题预防与治理方案对工程施工中箱梁补强施工有着重要的意义,以保障施工质量与施工进度的关键。

3 关于箱梁结构施工技术经验总结的分析

从上文可以看出,象山港大桥箱梁结构施工中由于相邻标段的施工中未考虑相互影响,造成了P10-P11箱梁张拉施工的困难,而后采用现浇结构进行施工而引发了诸多的问题。从本段工程的施工中可以看出,现代桥梁箱梁结构的施工中,应从施工整体的考虑出发,科学规划整体进度与施工情况。通过这样的方式减少本文所述问题的发生。另外,在P10-P11标段施工中也可以看出,箱梁结构施工还需要施工企业积累相应的施工经验,并在施工前会同设计单位等制定箱梁质量通病预防与治理方案。在张拉工作前对箱梁结构预应力情况进行分析与论证,预防本文起拱下挠等问题的发生,以此保障施工进度与施工质量。

结语

综上所述,本文标段施工出现的问题与相邻标段施工沟通有着极大的关联。现代公路桥梁箱梁结构施工中应通过指挥部的统一协调加强各标段施工中的沟通,避免本文张拉条件不足等类似问题的发生。同时,施工单位还要注重设计变更后箱梁施工常见问题与质量通病的学习与分析。以施工企业经验、技术水平的提高有效避免同类问题的发生,减少问题治理造成的成本增加、减少施工问题对进度的影响。通过综合协调、严格控制等方式保障公路箱梁结构施工质量,为实现设计使用寿命、保障使用安全奠定基础。

参考文献

第5篇

关键词:连续刚构 挠度 静载试验

中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(a)-0037-02

1 工程背景介绍

某桥主桥上部结构构采用70m+125m+70m预应力混凝土刚构连续梁,左右幅分离。箱梁在薄壁墩顶及梁端均设置了横隔板。箱梁采用挂篮悬臂对称浇筑施工,边跨段采用支架现浇。全桥设置纵、横、竖向预应力体系。

2 桥梁静力加载

检查时发现该桥左幅2#跨箱梁内顶板底面跨中附近有1道纵向裂缝,位于距左侧面2.50m处1,缝长1.60m,最大缝宽0.10mm;左幅1#跨箱梁底板底面混凝土空鼓1处,位于距0#台梁端16.50m,距右侧面0m,面积0.75m×0.48m。

本次试验主桥采用8辆双后轴约40t左右载重汽车,目的是通过静载试验,测定桥梁结构在试验荷载作用下控制截面挠度,并与理论计算值相比较,以对实际结构使用性能和工作状态作出评价主要针对以下六种工况量程下面各控制截面挠度:1#跨L/2和3L/4截面、2#跨L/4和3L/4截面、3#跨L/4和L/2截面的挠度(如表1,图1)。

3 桥梁有限元分析

为确定试验桥梁在设计荷载(公路-I级)作用下的测试截面挠度及试验车辆的配置等,必须掌握桥梁的影响线分布,为此,可以通过有限元方法进行计算。计算工具采用大型有限元软件分析,模型如图2所示,建模时采用以下假设:混凝土、钢筋为理想弹性材料,混凝土、钢筋的弹性模量为常数;截面变形符合平截面假设;不考虑护栏的刚度对桥梁抗弯能力的提高。

4 主桥挠度测量结果及分析

主桥共安排6个试验工况,在静载试验工况1~工况6下,1#跨测试截面的挠度沿桥跨方向分布曲线见图3;2#跨测试截面箱梁的挠度沿桥跨方向分布曲线见图4;3#跨测试截面箱梁的挠度沿桥跨方向分布曲线见图5。

在静载试验工况1~工况6下主桥试验跨控制截面测点平均挠度的校验系数在0.689~0.761之间,均小于1.0,说明试验荷载下,主桥挠度均小于理论值。主桥结构的整体刚度满足要求。

参考文献

[1] 胡大琳.桥涵工程检测技术[M].人民交通出版社,2000.

第6篇

关键词:大跨度;预应力混凝土;桥梁施工;技术研究

桥梁的结构设计将会直接影响到整个桥梁的施工质量,尤其是对于大跨度预应力混凝土桥梁的施工中,其技术控制更为重要。当前随着我国科学技术的进步,大跨度预应力混凝土桥梁施工技术应用在不断拓展,虽然在一定程度上取得不错的效果,但是由于我国该技术研究还不够成熟,在施工中还存在比较多的问题,进而影响到整个桥梁的施工安全。

1 大跨度预应力混凝土施工技术要点

1.1 张拉预制底座施工

在对张拉预制底座进行施工时,施工人员首先要确保张拉预制底座的牢固性,尽量减少沉降现象发生。其次在进行该项施工时,技术人员要严格按照设计要求来进行安装,并且还要结合实际的施工状况,将反拱度做成抛物线形状。第三,做好预制底座的排水工作,降低因排水不畅导致的桥梁地基下降的危险性,最大限度的保证张拉预制底座的施工质量水平。

1.2 加强模板质量控制

桥梁施工的模板质量会影响到桥梁的质量,因此在进行施工时,施工人员要加强对模板质量控制,要保证模板的强度和稳定性。在载荷的承载上能够达到相关的要求,同时也要加强对模板的分块分析,保证模板结构的科学性和合理性,在拆卸时比较简单,减少对桥梁施工的不良影响。模板的表面要保证光洁性,尽量选用定型钢模来作为箱梁的外模板,降低桥梁施工中的不安全因素的存在。

1.3 混凝土浇筑施工准备控制

在进行桥梁混凝土浇筑前,施工人员要加强对其技术控制,尤其是要保证垫块、模板和预埋件等的设计质量,及时清除施工模板中的杂物,提高混凝土浇筑的质量水平。在施工时还需要对混凝土坍落的均匀度进行测量,保证混凝土浇筑的连续性。施工人员要对施工设备进行检测和为维修,发现问题时及时处理,减少施工过程中设备运行不良现象,提升施工的质量和施工效率。

1.4 混凝土浇筑控制

在对桥梁混凝土浇筑时,施工人员要保证浇筑的连贯性,同时在浇筑时要对钢筋、模板等进行良好控制,防止其变形和位移,这样可以最大限度降低施工质量问题。当混凝土浇筑完成后,施工人员还要对其做好相关的养护工作,定期对混凝土表面洒水,减少混凝土开裂现象。除此之外,在拆模板时要注意对混凝土进行保护,尽量减少拆模板过程对混凝土的损害。

1.5 箱梁吊装控制

施工人员在对箱梁吊装进行控制时,需要对其进行严格的控制,这样才能够保证整个桥梁的施工质量水平。首先要做好标注工作,尤其是要对临时支座和永久性支座的位置进行严格设计,同时要加大箱梁预埋件位置定位,其次,要对混凝土表面软土层进行凿除,并且还要做好支座施工质量控制,最终达到施工目标。

2 大跨度预应力混凝土桥梁施工技术

2.1 桥梁结构理论计算分析

在对桥梁结构进行理论计算分析的过程中,相关人员要根据有限元素法对桥梁理论进行合理分析,对施工过程中的各相应截面应力、位移进行全方面控制,确保为后续的监测和施工奠定坚实的基础。当前常见的大跨度预应力混凝土桥梁结构计算方法主要包括正装分析法、倒装分析法、无应力状态计算法。正装分析法主要是依照桥梁结构,对桥梁主体进行模拟得到的计算数据。通过正装分析法可以有效提高施工阶段桥梁受力控制状态,提高桥梁非线性问题处理效果。倒装分析法主要是通过桥梁结构实际加工顺序进行的逆分析。而无应力状态法主要是在保证桥梁结构构建曲线及无应力增长的需求腺癌进行的基础分析、控制。

2.2 主梁线形测量

主梁线形测量不仅在很大程度上决定着大跨度预应力混凝土桥梁的主体建设效果,还在很大程度上影响着桥梁工程的安全性、可靠性。在进行主梁线形测量的过程中,相关人员要:(1)对大跨度桥梁墩顶进行测量,依照测量数据确立基准点,采用红色标志对基准点进行标记,每月进行一次联测;(2)要对主梁挠度、轴线、主梁顶高程进行测量,依照设计的标高观测点及轴线点,对短钢筋及钢板进行预埋处理;(3)选取三个特征位置,对主梁立模标高进行测量;(4)选取同对称截面,对界面相对高差进行直接或间接测量;(5)测量主结构外形几何形状。

2.3 主梁结构应变测量

在进行主梁结构应变测量的过程中,相关人员需要把握好以下几方面内容。第一,要对控制截面进行合理选取,依照连续梁、T型梁等的预应力,对控制截面进行控制。第二,要对布点状况进行分析,对防护工作内容进行加强,依照大跨度预应力混凝土桥梁施工技术及桥梁主梁结构的纵向应力,完成桥梁布点设置。第三,要对传感元件测试内容进行有效控制。当前大跨度预应力混凝土桥梁施工的过程中,混凝土预应力测试传感元件的类型复杂多样,整体使用效果参差不齐。在传感元件测试的过程中,相关人员要依照二次曲线或三次曲线的最小二乘拟合,对主梁中的预应力进行控制盒和跟踪测量。

2.4 混凝土预应力质量控制

在对大跨度预应力混凝土桥梁进行施工的过程中,相关人员要加强施工过程中的质量控制,全面落实施工工程管理。要对管理流程、内容进行控制,确保质量管理落实到当前大跨度预应力混凝土施工的方方面面。工程材料选取的过程中,相关人员要严格把握材料的进场、监测、评价,严格依照材料进场标准对材料进行综合分析,保证施工材料的有效性、可靠性。在桥梁构件施工的过程中,相关人员要对构件配件进行匹配,依照设计图纸要求对构件进行施工,降低构件可能出现的故障问题。除此之外,相关人员还要对混凝土桥梁组装细节、监测指标、监理内容等进行细化、深化,确保从本质上落实质量控制技术。

3 结语

大跨度预应力混凝土桥梁施工技术可以有效提高桥梁的整体质量,全方位提高桥梁的经济效益和应用价值,已经成为当前我国建筑施工的重要内容。在对大跨度预应力混凝土桥梁施工的过程中,相关人员要对桥梁结构理论计算分析、主梁线形测量、主梁结构应变测量、混凝土预应力质量控制等技术内容进行深化,对桥梁技术价值进行全面拓展。

参考文献

[1] 马文吉.公路桥梁设计施工养护管理措施[J].中国科技财富,2011 (16).

[2] 赵永军.武广高铁王灌冲大桥施工监测技术[J].铁道科学与工程学报,2010(2).

第7篇

关键字:预应力应力 线性 监控

中图分类号:TU378文献标识码: A 文章编号:

Abstract: Based on practical engineering, the paper analyzes the actual stress and linear control method of continuous girder bridge, theory combined with the actual, analyzes the monitoring technology of stress and linear to the continuous girder bridge, ensure to meet the design requirements of stress and linear, Provide guidelines for quality and safety of the continuous beam construction.

Key Words: Prestressed;Stress ; Linear;Monitoring

0引言

近年来随着高速铁路的快速发展,桥梁建设也是突飞猛进,但施工安全问题和工程质量问题也随之产生,这导致有了“量”而忽略了“质”,特别是在大跨度桥梁中比较突出。

为了施工质量和安全问题,应力监控也成了一个必要的环节,通过应力和线性监控,分析掌握桥梁内力状况和线性,为施工质量、施工安全、运营的安全性及耐久性的保证。

1依托工程

本文以兰新二线3标预应力变截面连续梁(32+48+32)m为背景。该桥为单箱单室变高度、变截面结构,主墩墩顶3.0m范围内梁高相等,截面中心梁高4.05m;跨中合龙段及边跨现浇段截面中心高3.05m,梁底曲线为二次抛物线,箱梁顶宽12.2m,中支点处宽度6.7m,跨中及边墩支点处底宽5.74m。箱梁砼采用C50预应力钢筋混凝土。

钢束采用:箱梁纵向钢束9Φs15.2mm和12Φs15.2mm高强度低松弛钢绞线,箱梁横向顶板钢束:采用4Φs15.2mm钢绞线,钢材为HPB235。

2监控方案

2.1应力监控

主梁钢筋应力监测测点一般布置在悬臂根部、跨中等应力关键控制截面,以保证能及时反映受监测的连续梁在各阶段的实际应力分布情况。本桥设置在中跨和边跨的1L/4处,每个断面布置6个测点,顶板、底板个3个,具置见下图1

图1:各断面钢筋应力计布置位置及数量

预应力混凝土连续梁桥施工中的主梁应变观测是一项长时间的现场监测工作。根据以往的经验,本桥选用某公司生产的J JMZX - 416AT型混凝土埋入式振弦应变计,其观测值较为稳定,并且耐久性较好,适合应力场的长期观测。每个应力计在安装之前都做了详细的标定,如下表1。

表1:钢筋应力计标定表

应力测试是通过测试构件的应变方式来反映应力, 即:б=E·ε。其中: E为构件材料弹性模量; ε为测试应变值。

2.2线性监控

桥梁线形监控是以实际施工情况为依据,通过比较实际观测挠度和理论计算挠度对结构进行监测,通过修正理论模型(理论模型的修正是通过对模型中各相关控制参数的调整来实现的)来消除理论与实际的偏差以便掌握结构的实际挠度,进而达到对桥梁线形进行控制。

3数据分析

3.1软件Midas/Civil分析

使用结构分析软件Midas/Civil2010,对桥梁结构的各施工阶段及成桥状态进行分析,结构模型见图3。

图2:全桥节点、单元划分图图3:全桥合龙后线形

3.2数据分析

线形监控取22#墩6#块为例,分析6#浇筑与张拉前后梁高的实测值与计算值的差值。

a.6#浇注前后实测值与计算值比较图

b.6#张拉前后实测值与计算值比较图

c.6#底板测量值和设计值比较

图4:6#块实测值与计算值比较图(a/b/c)

从标高实测数据的分析得出,连续梁桥主桥线形平滑,所提供的立模标高数据符合现场实际(见图3),混凝土浇筑和预应力束的张拉均达到了设计要求,桥梁各悬臂浇筑段均达到了外观线形优美与内在品质优良协调的统一。

在桥梁中跨、边跨L/4截面布置应力测点,每个截面布置6个应力测点。

表2:连续梁合龙后各测试断面应力状态表

图5:连续梁合龙后各测试断面实测应力值与理论值对比图

从上面图表中可以看出,主梁应力实测值与理论计算值的误差较小,说明了本文所采用的计算程序的正确性以及本桥计算模型是符合实际的,计算结果是可靠的;同时,也说明钢筋应变计可以用来长期观测砼结构的应变,而且其测量精度及灵敏度等各项指标满足测试工作的需要

4结语

对连续梁桥的监控工作,通过实际监测数据对设计参数进行估计,修正计算结果,用于指导和控制施工,使得各施工阶段的实际状态,最大限度地接近理想状态,确保了成桥后的内力状态和几何线形符合设计要求。监控工作中使用的一些工作方法以及相关结论值得推广,而且对今后桥梁的运营维护以及其他类似桥梁的设计与施工,具有非常重要的实际参考与指导意义。

参考文献:

[1] 高延奎. 大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制[D]. 西安: 长安大学,2009.

[2] 范立础. 预应力混凝土连续梁桥[M]. 北京: 人民交通版

社,1999.

[3] 杨雅勋. PC 连续刚构桥施工控制技术研究与应用[D].长安大学, 2005.

[4] 徐君兰. 大跨度桥梁施工控制[M]. 北京: 人民交通出版社,2001.

[ 5]向富中.桥梁施工控制技术[ M] . 北京: 人民交通出版社, 2001.

第8篇

关键词:铁路;桥梁;发展

中图分类号:TD352+.3 文献标识码:A

本世纪初.随着汽车工业和公路交通的发展,公路桥梁得以迅速发展;而高速公路的出现,更在世界范围内掀起了兴建公路桥的高潮。近年来,由于公路运输燃料消耗大、成本高、对环境的污染严重等原因,日本及欧洲一些国家叉开始转向发展铁路新干线和高速铁路。另外,许多发展中国家,其中包括我国,正在大力兴建铁路新干线和高速铁路。

中国地域辽阔,南北纵贯热带、温带、寒带,东西横跨平原、山区、高海拔山区,工程技术条件十分复杂。为了节省可耕种的土地,减少对城市的分割,保持轨道的高稳定性,在中原和东部地区建设的高速铁路大量采用了高架桥的建设形式。这些高速铁路跨越了中国的四大江河流域和密布的公路、水运网,需要建设大跨度和超大跨度的桥梁。中国的西南山区,山峰纵横,沟谷深切,河流湍急,需要建造高桥墩大跨度的桥梁。

近年来.铁路桥梁的技术发展具有以下几个主要特点。

1 桥跨结构向大跨、长联发展

在具有一定承载能力条件下,跨越能力仍然是反映桥梁技术水平的主要指标之一。为避免修建或少建深水桥墩,加大通航能力,世界上悬索桥、斜拉桥等桥式的跨度记录一再被打破。

2 大跨度混凝土桥的变形

中国高速铁路大多采用了无砟轨道系统,需要控制的变形有结构受力的弹性变形、混凝土收缩徐变变形、桥墩基础的沉降变形、风吹日照温度变形等,这里就大跨度混凝土桥梁的混凝土收缩徐变变形的控制进行探索和讨论。

无砟轨道对结构的变形要求严格,按照设计规范的相关要求,对于跨度>50m混凝土结构,无砟轨道铺设后的徐变上拱度不应大于L/5000,且不得大于20mm。混凝土收缩徐变问题本是材料领域的事情,但其结果只能产生量变且无方向。教科书中混凝土收缩徐变是弹性变形的函数的论述提醒了中国桥梁设计者,混凝土结构的弹性变形是可以控制的且可以有明确的方向性,这就成为大跨度混凝土结构的设计指导思想。

减小弹性变形的有效手段是加大EI(刚度)值和降低恒载作用下梁体截面上下缘应力差,而适当加大梁高是提高刚度和降低应力水平的重要手段,如主跨100m混凝土连续梁支点和跨中梁高分别为7.80m、4.85m。

当混凝土桥梁跨度大到难以合理控制梁体上下缘应力差时,增加辅助结构帮助控制应力的桥式就在探索之中。中国高速铁路大跨度桥梁中有增加拱、斜拉索、钢桁架的形式,少有人知的是这些结构的采用是为了控制混凝土收缩徐变变形,以满足高速铁路桥梁上线性长期稳定的需求。

3 预应力混凝土梁桥成为发展主体

工程实践证明,预应力混凝土梁桥具有一定的强度、刚度和抗裂性能,适应性强,养护维修工作量少;随着施工方法以及材料的改进和预应力技术水平的提高,桥梁造价得以降低。对铁路桥梁而言,这一发展趋势表现在以下两方面。

3.1 中等跨度(20≤1≤56)的桥梁已逐步被预应力混凝土梁桥所替代

统计资料表明到1944年末我国铁路已建成预应力混凝土梁近3万孔,其中绝大部分是中小跨度的桥梁。跨度24,32m的钢桥也已基本让位于混凝土桥。对更大跨度的桥梁,预应力混凝土简支梁也逐步得到应用。

3.2 连续梁(刚构)成为大跨度铁路桥的优选桥式

与其它桥式相比,连续梁具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、养护简易等优点。连续刚构桥式保留了连续梁的优点,而且,由于采用墩梁固结的形式,减少了大型桥梁支座及其养护工作量,减少了桥墩及基础工程的材料用量,也有利于施工。因此,在100~200m左右的跨度范围内,预应力混凝土连续梁(刚构)桥具有强大的竞争力,成为铁路桥梁的优选桥式。

4 大跨度桥梁的刚度

高速列车在铁路桥梁上运行时,列车与桥梁之间的互动影响明显,为了减小桥梁动力响应、保证列车运行舒适性,桥梁应具有足够的刚度和适宜的自振频率。中国高速铁路设计规范对于大于80m的多跨梁,梁体竖向挠跨比应不大于1/1000。

对于梁式桥或刚度较大的拱桥,设计的刚度可以满足规范的要求,但中国高速铁路需要跨越长江这样的黄金水道,通航的要求较高,防汛的要求也较高。桥梁跨度在不同的航道区段有不同的要求,但均要求在300m以上。

大于300m的桥梁目前只能采用钢梁桥,而对于高速铁路采用的大跨度钢梁桥要解决桥面系问题和高速列车运行的舒适性问题。

大跨度桥梁因其挠度变形曲线较和缓,挠跨比不宜成为主要关注的控制指标,影响行车安全和舒适的主要位于刚度突变区域,如梁端、主塔、桥墩等,需要对局部范围的轨面变形进行限制。

5 建桥材料向高强、新功能、轻质方向发展

工程材料的进步对铁路桥梁的发展起到重要的推动作用。在材料强度方面,世界各国都很注重提高建桥材料的强度。在材料的新功能方面,抗腐蚀性能好、结构表面不需油漆的耐侯钢逐步得到应用。美国在70年代修建的阿肯色河桥和其它几座桥梁上就采用了耐侯钢,1991年我国采用武钢生产的NH-35g耐侯钢,在京广线巡司河上建成第一座耐侯钢桥。在国外,高性能钢材的种类及其应用逐步增加。例如,按TMCP(热力控制加工)生产的高质量、高强度的厚钢板(该钢材在40~100mm厚度内不需要降低标准设计强度)、能大幅度减轻焊接时的预热作业的抗裂钢、抗层裂钢、变厚度(LP)钢、用于结合梁桥的波纹钢板、树脂复合型减振钢板、用于磁浮式铁路的无磁性钢等。从70年代起,可在水中不离析、自行流平和密实的絮凝混凝土得到世界各国的开发和应用,我国也开展了相关的研制和试用,在黄石公路大桥5号墩堵漏时首次使用了这种混凝土。另外,目前还只用于航天工业的碳纤维强化复合材料(CFRP)也得到桥梁工程界的重视和研究。该材料的特点是:刚度大、重量轻、热膨胀系数低、耐疲劳、抗腐蚀等。

概括地讲,桥梁建设的基本目标是适用、安全、经济、美观。围绕这一基本目标,桥梁技术的发展应表现在:桥梁具有较大的跨越能力和承载能力;车辆能安全运行于桥上并使旅客有舒适感;讲求经济效益,力图降低造价;考虑结构与环境的协调。

今后我国铁路桥梁的一般发展方向是:①发展大跨度和特大跨度的铁路桥梁,进一步研究与之相关的振动、稳定、结构刚度和变形等问题;②研究和解决准高速和高速铁路桥梁的设计、施工及加固问题;③开发预应力棍凝土桥跨结构的新的截面型式,完善中等跨度的桥梁的标准设计;④广泛采用以可靠性理论为基础的方法指导桥梁设计和评估;⑤更多地将高强度钢、耐候钢、新型混凝土和高强低松弛线材应用于桥梁工程;⑥建立桥梁管理系统,提高既有桥梁的养护、评估和加固水平。

结束语

可以预见,在今后一段时间内,世界铁路桥梁技术会得到迅速发展。随着社会的发展,城市中和周边的桥梁的景观效果也受到重视,这些需求成为高速铁路桥梁建设中需要深入研究和探索的重要课题。因此,探索新材料、发展新结构,重视和提高结构的使用功能和艺术功能等,必将成为21世纪桥梁的发展方向。

参考文献

第9篇

【关键词】装配式曲线梁桥 布孔方法 要点

我国高速公路通过几十年的发展,已进入一个平稳发展的时期,桥梁工程往往控制整个工程的难度和进度,在这些桥梁工程中,中小跨径桥梁占相当大的比例,而中小跨径的桥梁上一般采用装配式构件。装配式构件的桥梁,其结构型式简单,受力特点明显,因此仍会在未来的桥梁建设中大量采用。公路桥梁的平面一般服从路线设计,桥梁往往处于平曲线上。从方便施工角度,本文探讨一下装配式曲线梁桥的布孔方式。

公路的平面是由若干平曲线、直线组成的。由于高速公路的平曲线半径较大,采用“以折代曲”的布置方式完全能够实现在曲线桥上采用装配式构件。问题在于如何使得这种以折代曲的方式能更好地模拟成曲线、并能更好地减少板梁长度和角度的变化。

装配式梁桥的结构型式分简支结构和先简支后连续结构两种。先简支后连续结构在梁体的预制阶段和简支结构是相同的,只是在安装就位后有一个体系转换的过程。装配式梁板的布置方法大体可分为平行法、径向法。

1 径向布置

径向布置也称做等角度布置,即各墩台线与其半径线(径向线)的法线夹角相同。由径向布置形成的桥梁,平面上看似一个扇形的桥梁。这种桥梁的主要特点有以下几个方面。

(1)曲线半径越小,同一跨内最大板长与最小板长的差值越大,但板长差值的百分比与桥梁跨径无关。

(2)桥梁斜度越大,同一跨内最大板长与最小板长的差值越大,但板长差值的百分比与桥梁跨径无关。

(3)桥梁宽度越大,同一跨内最大板长与最小板长的差值越大,但板长差值的百分比与桥梁跨径无关。

(4)同一曲线半径的桥梁各跨板端角度相同,各墩台盖梁的长度相同。

径向布置的桥梁,在同一曲线上时其各墩台盖梁的长度是相同的。对于直线上的桥梁,其墩台盖梁的长度可用L=K/cosφ表示,其中,L为墩台盖梁的斜向长度,K为墩台盖梁的正向长度,φ为桥梁斜度。

(5)板梁及墩台种类的多少和桥梁的跨数无关。

采用径向布置的桥梁,其板梁和墩台的尺寸在各跨之间是完全一致的,和桥梁的跨数多少没有关系。

对于装配式的桥梁来说,如何降低预制板梁长度的不一致,板端角度的不一致对方便设计和施工是重要的。同时,也应考虑到下部墩台盖梁长度以及由此产生的柱间距是否相同,以减少设计和施工的繁琐。

采用径向布置的桥梁,仅在板梁的长度上是有差别的,但各跨的板端角度、下部盖梁的长度都是相同的。即使板梁的长度有差别,但也仅仅是横桥向的差别,对纵向各跨来说是一致的,因此应用的范围是较广的。

2 平行布置

平行布置也称做不等角度布置,即各墩台线与其半径线(径向线)的法线的夹角不相同,但各墩台线均平行。由平行布置形成的桥梁,两端支撑边的延长线不会交于曲率中心,平面上看是一个类似扇形的桥梁。这种桥梁的主要特点有以下几方面。

(1)预制板的长度于斜度无关,与桥梁宽度无关。当桥梁的曲线半径确定后,预制板梁的长度即确定,而且这个数值不会随桥梁的斜度变化,不会随桥梁宽度变化。其每块板梁的夹角与相应斜度的差值亦为一定值。

(2)预制板梁的长度,和曲线半径的大小无关。无论曲线半径多大,预制板梁的长度基本上都是一定值,其影响值仅是由于弧弦差带来的。如在半径R=250m时,13m跨径的预制板长为12.959,16m跨径的预制板长为15.957仅和标准的预制板长分别相差0.00lm、 0.003m。当半径R=500m及以上时,差值更是在毫米位后了,并且这个规律不随跨数的多少发生改变。

(3)曲线半径越小,墩台盖梁的长度差值越大。曲线半径越小,相邻跨墩台盖梁的长度的差值越大。

(4)桥梁斜度越大,墩台盖梁的长度差值越大。在同一曲线半径、同一跨径、同一桥梁斜度下,桥梁斜度越大,相邻墩台盖梁长度的差值越大。

(5)桥梁宽度越大,墩台盖梁的长度差值越大。

在同一曲线半径、同一跨径、同一桥梁斜度下,桥梁宽度越宽,相邻墩台盖梁长度的差值越大,但基本呈线形增长。

(6)桥梁跨数越多,上部板梁的角度及下部墩台盖梁的种类越来越多。随着桥梁跨数的增多,各跨的上部板梁的角度、各墩台盖梁长度、角度的差别越来越大。

采用平行布置的桥梁,每跨内横桥向各板梁的板端角度、长度都是相同的,各墩台的长度和角度上是有差别的,各跨板梁的长度是相同的但角度是有差别的,随着跨数的增多,这种差别越来越大,上部板梁角度及下部墩台的种类也越来越多。

3 各种方式建议的适用范围

对于采用径向布置的桥梁来说,当最大板长及最小板长相差在2%以内时,由板的计算跨径不同引起构件内力变化是可以忽略的,其板长可以通过构造处理措施(增加板长或调整封锚厚度等)来实现。

对于板长差相差在2%以上时,由于其计算跨径对板的内力产生的影响较大,应按不同板长进行计算、配筋。在这种情况下,采用装配式的简支空心板就显得很不方便,失去了装配式桥梁的优点,建议采用整体浇筑的构件。

对于采用平行布置的桥梁来说,桥梁跨数不宜超过4跨。否则,无论对上部梁板还是下部墩台,设计及施工都是繁琐的。

以上讨论是简支结构的桥梁,对于先简支后结构连续的桥梁来说,由于墩顶现浇段的存在(一般均大于0.5m),因此使得板梁采用径向布置的可能性大于平行布置。这是因为,采用径向布置的板梁虽然板梁的长度不等,但在预制板梁时完全可以采用相同尺寸进行预制,其板梁间的差值可以由墩顶现浇段的长度进行调整,并且下部墩台的种类完全一致,降低了设计和施工的难度。需要注意的是,应按上述简支梁的思路进行分析,确定墩顶现浇段的纵向最大、最小长度,以满足墩顶现浇段施工。

4 结语

第10篇

关键词:桥梁施工力学;大跨度桥梁;理论体系;力学分析

中图分类号:K928文献标识码: A

1 引言

施工力学是力学学科与土木工程等工程学科结合的产物,其成果将会对全国工程建设以及 21 世纪发展产生广泛、深远影响。它主要研究结构在施工过程中的力学表现,以对施工过程正确地进行结构分析。在科学技术和经济不断发展的今天,回顾桥梁建设结构的历史,从小跨度、形式简单的桥梁结构,到现在的大跨度、结构复杂的新式桥梁,都体现了科技的不断进步。伴随着新技术、新工艺、新材料的不断发展,以及关于桥梁方面作用荷载研究的不断深入,人们更加关注桥梁力学问题的研究。同时,这一系列的问题也推动了我国桥梁力学的发展。同样,桥梁力学的研究成果也使得桥梁设计施工和桥梁管理水平有了相应的提高。在技术不断发展的过程中,桥梁建设的发展与力学研究的发展同样表现出了相辅相成的态势,二者互相促进,相互影响。当然,一系列的桥梁倒塌事故等也告诉人们,理论要和实际密切结合,切不可理论脱离实际。力学原理在桥梁施工及施工监理的过程中同样非常重要。

2 大跨度桥梁施工力学主要问题及理论分析

2.1施工阶段力学计算的不确定性

施工阶段力学问题不同于桥梁结构设计的力学计算,它具有一定复杂性和不确定性,主要体现在以下两方面:(1)临时支架力学计算,包括基础条件的不确定性、支架连接的不确定性、支架荷载的不确定性;(2)施工状态的力学计算,包括材料特性的不确定性、结构体系的不确定性、施工荷载的不确定性(横向荷载及偶然荷载的影响)、构造细节特性的不确定性。

2.2 结构体系转换

大跨径桥梁施工过程往往存在体系转换问题。预应力混凝土连续梁、连续刚构或析式组合拱桥,除满堂支架施工外,采用其他施工方法都面临着体系转换这一共同问题,尤其是采用悬臂浇筑或悬臂拼装的多跨大跨度连续结构,都经历最初的静定悬臂刚构状态,然后分阶段合龙为单跨(或多跨)的固端梁、伸臂梁或临时连续刚构等不同体系,最后才合龙为成桥状态的连续梁、连续刚构或析架拱等超静定结构。

在体系转换中,除了要计算因施工程序不同、荷载不同而产生的不同施工内力外,还应计及各项次内力,包括施工过程中由于张拉预应力筋引起的次应力和由于温度变化、混凝土徐变、收缩等因素所产生的次内力。当按顺序合龙桥梁形成体系转换时,在合龙梁段上要张拉连续预应力钢束,这些连续束的张拉是在超静定体系上进行的,势必产生由预加力引起的次内力。多次体系转换,加上钢束的预加力沿程分布的变化,计算相当复杂,通常采用等效荷载法,将混凝土与钢束分开来考虑,最后求得预应力对结构的总效应(包括初内力和次内力)。选择体系转换次序时,应该使最终的连续梁(或刚构)体系的恒载内力分布合理,同时还应尽可能地缩小各项次内力的不利影响。在悬臂施工的连续梁中,各项次内力常使跨中区段的正弯矩值有较大幅度的变化。

2.3 由荷载组合分析结构内力和局部应力

大跨度桥梁结构复杂,设计和施工高度相互作用。如果两种或两种以上原因同时发生,则会出现应力的叠加,其结果使得梁体的应力超过正常使用极限状态的混凝土应力限值,必须以恒载+活载+温度骤降+基础不均匀沉降为控制设计荷载。

对大跨度桥梁构件细部也需要精确的应力分析,连续梁桥在顶板配置有横向预应力的情况下,顶板和腹板交接处为控制设计断而,预应力钢筋锚固端的两侧,危险截而要加以验算。以避免局部构造损伤而失效,使桥梁破坏。

2.4 挠度计算的叠加算法以及力学关系分析

桥梁的挠度计算也是对不同阶段所产生的挠度的叠加,其总值和一次性成桥所产生的挠度值也是有差异的。不同的成桥方式其挠度规律截然不同。施工阶段,其累计挠度能够更准确地体现出桥梁建成以后最终的成桥线形。由此可知,桥梁的施工线形控制需要按照施工阶段累积挠度为依据进行。对于采取悬臂挂篮浇筑施工法,最容易发生的是内力和挠度不相吻合,也就是内力等效的计算方式下算出来的挠度与实际的挠度不一样,挠度不等效,在预计误差范围外。现阶段,对于大跨径的桥梁线形控制,己逐步发展成为施工控制过程中一项非常重要的任务。在桥梁施工过程中必须要考虑其实际内力情况,而且要使得挠度计算合乎要求。

2.5 有效预应力作用力学计算分析

大跨度桥梁结构中,预应力的大小受到预加力值和预应力筋的形状两个因素的影响。一般情况下,预加力值包括对构件截而本身具有静定的作用,对一些多余的约束有超静定的作用。在分阶段施工的桥梁建筑过程中,常用到的方法包括外力作用法,等效荷载法以及组合截面法。现阶段,对于预应力效应计算方法的选取,都是在原有的对于小型桥梁建设的基础上进行的,而大跨度的桥梁建设,预应力损失很大,其实际结果与计算结果相差较大。

3大跨度桥梁分析的施工力学效应

研究表明,进行大跨度桥梁的施工力学分析和竣工结构一次性力学分析的差异,即大跨度桥梁的施工力学效应可分为下面三种情况:

一是“时效”。若材料具有粘性或结构具有非定常热传导或需要考虑结构质量的惯性,则这些含有时间因素的问题将和几何、物性、边界的时变发生藕联,产生施工力学“时效”,即同一结构,不同施工过程,其最终力学状态不同,当然施工力学分析结果和结构一次性分析结果也有不同。

二是“路效”。若材料具有非线性或考虑几何非线性,边界非线性(接触),则这些问题含有的路径因素将和几何、物性、边界时变发生藕联,产生施工力学“路效”,即同一结构,不同施工过程,其最终力学状态不同,当然施工力学分析结果和结构一次性分析结果也不同。

第三种情况,即不考虑以上诸因素,只是计入几何或物性或边界时变,而材料是线弹性的,则不存在“时效”、“路效”,施工力学的分析过程只要不断改变参数,进行多次常规分析(各次间不再藕联),其简单组合形成施工过程力学状态时空分布,来作为设计参考。也就是同一结构,不同施工过程,其最终力学状态是一样的,施工力学分析只是增加施工过程不同阶段的分析计算。

4 结语

大跨度桥梁施工目前应用广泛。对于大跨度桥梁工程的质量把握,关系到人们的生命安全,关系到社会的稳步发展。分析其具体的力学理论,对于更好地进行大跨度桥梁施工建设有着十分重要意义。本文从多个方而分析了大跨度桥梁施工中的力学原理,并且给出了一些简要的解决措施。通过本文的研究,能够对该方而的问题给予一些指导。相信在不断的发展过程中,关于该方而的问题会处理得越来越好,关于大跨度桥梁施工质量也会更加完善。

参考文献

[1]王钧利.大型桥梁勘测设计的质量问题分析和质量监控体系[J].公路,2004(8):124-128.

[2]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.

第11篇

关键词: 斜拉桥;钢梁;箱形梁;无应力状态控制法;中跨合龙;有限元法;施工控制

中图分类号:u445 文献标识码:a

1.工程背景

某某跨海大桥北汊主桥为主跨44800 cm的双塔双索面半飘浮体系钢箱梁斜拉桥,跨径布置为7000 cm +160000c m + 44800c m + 16000c m + 7000c m,双向6车道,钢箱梁全宽38 m。全桥钢箱梁划分成10类梁段、99个节段制作。斜拉索采用1670mpa级7 mm的平行钢丝,最长索长约409 . 1 m,全桥共200根斜拉索。桥塔为钻石形。

某某跨海大桥北汊主桥结构布置见图1。

图1某某跨海大桥北汊主桥结构布置

主梁为全断面整体式扁平流线型钢箱梁,顶、底板采用正交异性板结构。钢箱梁中心线处梁高3. 5m,含风嘴全宽38 m,不含风嘴宽34. 108 m 。钢箱梁标准横断面见图2。

图2钢箱梁标准横断面

2.施工控制原则

大跨度钢箱梁斜拉桥按照以下原则进行施工控制:①满足结构受力要求。桥塔、主梁、索在各施工阶段应处于弹性状态,成桥后的内力应与设计值相符。②满足施工过程及成桥线形要求。施工过程中桥塔、主梁的线形和位移应处于合理范围内,成桥后主梁线形满足设计要求。③在钢箱梁拼装阶段严格控制梁段的安装夹角,在考虑误差修正的基础上,对其进行微调。④在斜拉索张拉阶段严格控制梁段线形。由于钢箱梁刚度较小,斜拉索索力的微小变化将引起悬臂端挠度的较大变化,因此在施工控制中应以主梁线形控制为主,索力张拉不应超过容许范围。⑤在中跨合龙后实行线形与索力的双控。由于施工过程中累积的误差,需结合全桥实测线形及索力情况,对索力做适当调整。此时结构的刚度增大,索力调整时以索力控制为主,达到平滑各类误差的效果。

3施工控制计算分析

3.1有限元计算模型

某某跨海大桥北汊主桥施工控制计算采用无应力状态法。无应力状态法是以成桥状态下索、梁、塔的无应力尺寸为目标,根据钢箱梁的无应力曲率来确定拼装阶段钢箱梁的状态,由斜拉索的无应力长度控制索力张拉值。该方法利用两状态之间斜拉索无应力长度的差值作为调整依据,可避开施工临时-荷载及温度的影响,并能满足施工过程中多工序同步作业。

有限元计算分析是整个施工控制的核心,根据桥梁结构特点确定合理的成桥状态及施工阶段状态,对于大跨度钢箱梁斜拉桥,采用斜拉索“一次到位”张拉方案,能大幅减少现场工作量、缩短工期。

3.2非线性因素

大跨度钢箱梁斜拉桥计算需考虑的非线性影响因素主要包括:斜拉索垂度效应、结构大变形效应及弯矩一轴力组合效应。大跨度钢箱斜拉桥非线性增量及非线性效应随着施工过程不断增大。scds软件通过ernst公式修正索的弹性模量,处理索的垂度效应影响,采用拖动坐标法处理结构大变形效应,通过几何刚度法计算弯矩一轴力组合效应。经计算,非线性因素对成桥线形及索力的影响见图3。

a)成桥线形b)成桥索力

图3非线性因素对成桥线形及索力的影响

3.3目标状态的确定

目标状态的确定主要包括成桥阶段及施工阶段合理状态的确定,合理成桥状态的确定可以不考虑施工阶段的影响。建立一次成桥模型,确定成桥状态的斜拉索无应力索长。

混凝土梁斜拉桥或小跨径斜拉桥的竖向刚度一般由梁和索共同提供,因此在梁的容许应力范围内,可以由梁的弯曲来克服一部分结构自重,减小斜拉索索力,使用索量减少。而大跨径钢箱梁斜拉桥的竖向刚度主要由斜拉索提供,主梁刚度非常小,可采用零位移法来确定成桥状态,即将自重及斜拉索拉力作用下主梁及桥塔的节点位移为零作为成桥目标。将梁、索交点处设以刚性支撑,计算出各支点反力,利用索力的竖向分力和刚性支点反力相等的条

件,可以确定斜拉索索力。

3.4参数敏感性分析

大跨度斜拉桥施工过程中,材料参数、结构参数均会与设计取值有所差异,需对其进行

感性分析及识别,以便修正理论计算模型,使理论计算与实际结构状态相吻合。这些结构参数主要有:桥塔刚度、主梁刚度、斜拉索弹性模量、梁段重量、温度影响等。某某跨海大桥北汊主桥结构参数变化对成桥状态主梁线形的影响见图4。

图4结构参数变化对成桥状态主梁线形的影响

4施工控制关键技术

4.1施工阶段主梁标高的确定

桥梁设计竖曲线一般为圆曲线,钢箱梁制造时,一般以多段折线代替曲线形成无应力曲率,在无应力状态下,梁段间夹角应为定值。

4.2索力张拉控制

索力张拉控制包括标准循环阶段的斜拉索到位张拉及全桥调索阶段。在施工阶段,索力张拉以控制标高、线形为主,兼顾索力与应力,根据参数敏感性分析结果,到位张拉时需对桥面临时荷载进行严格控制,临时荷载需与计算模型保持一致。某某跨海大桥北汊主桥施工控制过程中,斜拉索索力均能控制在5%以内。

在边、中跨合龙前,当线形及索力误差较大时,需进行全桥调索,根据实测结果进行平差计算得到斜拉索的拔出量,在现场即可控制拔出量完成平差调索。利用拔出量控制张拉索力,施工现场张拉斜拉索可与其他工序同步作业,不影响进度。

4.3现场参数识别

在桥梁施工过程中,大多数的参数与设计值有差异,设计参数误差是引起施工误差的主要因素之一。因此,施工控制中需对这些参数进行识别,对模型进行修正,使实际结构状态与理论状态相吻合。

下面针对某某跨海大桥北汊主桥施工至8号块节段浇筑完毕,进行的参数识别进行举例论述。将弹性模量增加1%,节段端部中轴线底板处的变形变化量见下表示。

节段号 变形(m)

5号块a 0.001

6号块a 0.001

7号块a 0.001

节段实测标高与理论标高的差值

节段号 变形(m)

5号块a 0.002

6号块a 0.007

7号块a -0.013

得:

所以:经过参数识别可知,可知某某跨海大桥北汊主桥在7号块浇筑完成前后一段时间内,计算模型中采用弹性模量为2.073x105mpa,可达到很好的线形控制效果。在后续施工过程中,及时进行参数修正,能使得全桥线形控制良好。

经过参数识别及数据分析,某某跨海大桥北汊主桥全桥施工过程,在计算型中采用弹性模量为2.073x105mpa,达到了很好的线形控制效果。

4. 4中跨合龙

某某跨海大桥北汊主桥合龙时间在7月初,由于厦门地区气温变化较大,合龙口状态对气温变化非常敏感,存在合龙段无法嵌入合龙口或焊缝过宽的风险,为确保中跨合龙的可控性,确定了单侧顶推为主、配切为辅的合龙方案。

大跨度斜拉桥中跨合龙时,合龙口间距变化量大,合龙时间紧迫。顶推辅助合龙方式提前将合龙段吊入合龙口,能够有较充裕的时间留给后续工作,同时能很容易控制焊缝宽度,又由于匹配后将主梁顶推回原位,对成桥结构的线形和索力无不利影响。在理论上可以按照设计尺寸制造合龙段,在现场只需考虑己安装梁段的误差对合龙段进行修正。

结束语

某某跨海大桥北汊主桥边跨合龙后,墩顶梁段轴线偏差3 mm,高程偏差上游为1mm、下游为6mm。由于梁段自身变形的影响,中跨合龙时合龙段与一侧悬臂端为顺接,与另一侧悬臂端测点高差上游侧为1mm、下游侧为12mm,合龙段环缝宽度均在6~10 mm,高差通过马板调平后,满足合龙焊接要求。在中跨合龙后进行全桥调索,调索后主梁线形平均误差为+9.5 mm,索力误差平均为+2.7%。

参考文献:

【1】何畏,唐亮,强士中,等大跨度焊接钢箱梁斜拉 桥施工控制技术研究及应用[j]桥梁建设,2002,(5):14—18

【2】乐云祥,常英人跨钢箱梁斜拉桥施工控制要点分 析[j]国外桥梁,2000 , (3) :72一74

第12篇

前言:李子坝连接道A线工程第一联属于钢混叠合梁结构,钢箱梁吊装场地极其受限:嘉陵路上有轨道梁,且场地空间极小;牛滴路属已建高架桥,停放吊车、拖车和起吊工作极有可能对结构产生不利安全影响。因此,必须通过计算分析、论证和监测来保证安全。

一、工程概况

李子坝连接道A线工程为连接嘉陵路主线与牛滴路往沙坪坝方向的匝道桥,桥梁起点为嘉陵路,终点接牛滴路现有桥梁。通过对现有交通状况、周边环境、桥下限制条件等影响因素的分析,第一联桥采用钢混叠合梁结构形式,第二联采用预应力砼结构形式。

第一联采用桩基础,圆柱形墩身,上部结构为钢混叠合梁,A0~A3墩3跨跨径为30m+46m+30m,桥梁在A1和A2桥墩处采用墩梁固结的方式,A0桥台和A3桥墩处设置盆式橡胶支座。钢箱梁采用单箱三室断面,顶板宽7.8m,底板宽4.98m,翼缘板悬臂宽1.45m,悬臂板边缘厚度0.15m,钢箱梁全高2.1m。钢箱梁总重3940KN,全联共分A、B、C、D、E、F、G、H八个制作段,各段的长度分别为13、10、16、17、11、16、10和13m,重量分别为480、372、598、637、402、598、372和480KN。其中,除A段采用整体制作吊装外,其它各段均采用在箱室中部分开工厂预制,现场纵向焊接连接方式。

二、钢箱梁吊装

(一)吊装前的准备工作

1、根据资料的查阅和相关参数的计算,确定相关技术参数。

2、钢箱梁出厂前进行验收,包括构件的材料检验、焊接质量、几何尺寸、预拱度、表观现象、除锈喷漆等,并形成详细书面记录。

3、吊装前对相关桥墩及临时支墩的位置、中线、高程等进行复核,误差在允许范围内方可吊装。

4、吊装前应取得交管部门的支持,使整个吊装现场处于全封闭状态,禁止车辆和行人通行,且有交警在现场维持协助中断交通。

(二)梁的吊装

根据施工现场的实际情况及施工工艺流程,吊装顺序为与嘉陵路相连A段开始,然后B~H段。

三、吊装监测

C~H段钢箱梁吊装过程中,虽然已经通过各种手段减少牛滴路单位面积受力来保证既有桥梁结构的安全,但仍然非常有必要采取专业监测来分析吊装过程对牛滴路的影响。

在钢箱梁C~H段吊装施工过程中,采用拖车运至吊装位置,拖车及吊车均设置在牛滴路高架桥上作施工业,为保证吊装钢箱梁施工顺利完成及牛滴路高架桥的安全,对牛滴路高架桥进行监测。

(一)吊装过程中牛滴路高架桥结构分析

根据《李子坝连接道A线工程施工及运营对市政基础设施安全影响评估报告》,施工吊装车辆荷载效应按照240t取值,并考虑最不利工况,即吊装车辆吊装作业时前轴承担全部荷载,且前轴作用在已建桥梁跨中位置,计算结果表明,桥梁应力及强度验算结果均满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》要求。据此分析,现吊装最大作用荷载总重为吊装C段时135.25t,且两辆吊车及拖车轮轴位置不在跨中,现吊装荷载作用下桥梁应力及强度满足规范要求。

(二)监测思路及安全预警

本次监测目的是保证李子坝A线桥钢箱梁吊装过程中牛滴路高架桥结构安全。根据已有评估结果及复核计算结果可见,吊装过程是安全的;根据吊装安排,每个钢箱梁节段吊装时均分为两节段、吊装后现场焊接拼装,减小了吊装重量、增加了安全系数。同时考虑桥梁下位嘉陵江岸、至箱梁底面20m以上,无法在箱梁底部设置挠度测点,挠度测点设置在桥面等因素,本次吊装过程中以应变控制为主。

根据吊车及拖车在桥梁上的预定位置、吊装动态变化过程以及桥梁技术状况,对各吊装阶段梁体最大应变与挠度值进行分析,以吊装D节段第一节半幅箱梁时吊车及拖车就位工况对应(76)~(77)跨1#梁(嘉陵江侧)跨中应变最大、理论分析值为88.7μm;以吊装G节段吊车起吊第一节段半幅箱梁及第二辆拖车就位工况对应(76)~(77)跨1#梁(嘉陵江侧)跨中挠度最大、理论分析值为14.4mm,并以该值作为各次吊装过程中结构安全的预警值。根据吊装时结构受力特点以及监测思路,确定牛滴路高架桥监测截面为跨中截面,在每个监测截面布置对应的挠度、应变测点。

(三)测点布置

1、挠度测点布置

小箱梁竖向挠度测点布置:由于桥梁下位嘉陵江岸、至箱梁底面20m以上,无法在箱梁底部设置挠度测点,因此挠度测点设置在桥面,在各跨支座、跨中位置设置挠度观测点,挠度采用精密水准仪进行测试。

2、应变测点

根据钢箱梁各段吊装安排及影响跨孔,D段钢箱梁吊装重量最重,C、D、E段吊装影响(76)-(77)跨,且吊装顺序为C-H段依次吊装,因此,实际监测过程中在(76)-(77)跨跨中截面J1处设置较为详细的应变测点(具体测点设置如下图所示),其他各跨在监测截面设置1-2个应变监测点。应变测量采用安装混凝土表面应变计及应变片的方式测试。

(四)监测结果

1、吊装前牛滴路高架桥外观检查

本次吊装施工对牛滴路高架桥影响范围为(74)~(75)、(75)~(76)、(76)~(77)共三跨,吊装前对各跨桥梁外观进行检查,各跨桥梁下部结构使用正常,各跨小箱梁外观良好,未发现箱梁过大下挠、结构性裂缝等异常现象,上部结构箱梁使用情况正常。

2、各次吊装监测数据分析及结论

各钢箱梁节段吊装过程中,各应变测试截面应变测点实测值均小于相应的计算值,且小于预警值88.7μm,满足要求;各挠度测试截面挠度测点实测值均小于相应的计算值,且小于预警值14.5mm,满足要求。通过对各次吊装监测数据的整理与分析,结论如下:李子坝A线桥钢箱梁吊装过程中,牛滴路高架桥结构工作性能正常、结构安全性满足要求。

3、吊装后牛滴路高架桥外观检查