王宗華

(合肥東部新城建設投資有限公司，安徽 肥東 231600)

大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁施工監(jiān)控分析

王宗華

(合肥東部新城建設投資有限公司，安徽 肥東 231600)

大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁掛籃懸臂澆筑施工過程中施工控制是一個復雜的動態(tài)系統(tǒng)工程，是實現(xiàn)大橋成橋線形、應力滿足要求的重要手段，結合工程實例，介紹了連續(xù)梁掛籃懸臂澆筑施工時線形及應力監(jiān)控的內容，并利用數(shù)值模擬的方法，對連續(xù)梁各個施工階段進行了有限元仿真分析,并與實測數(shù)據(jù)進行了對比，結果顯示監(jiān)控結果滿足規(guī)范要求。

連續(xù)梁;施工監(jiān)控;有限元仿真分析

0 引 言

預應力混凝土變截面連續(xù)梁橋在施工的不同階段，由于混凝土的收縮徐變、溫度效應、預應力損失等原因，在懸臂澆筑過程中，主梁結構會產生各種變形，因此在施工過程中，必須對橋梁結構的變形、應力進行監(jiān)控[1-4]。

線形監(jiān)控是連續(xù)梁懸臂施工的主要監(jiān)控內容，要對每一個節(jié)段箱梁的豎向撓度、橫向偏移進行嚴格控制，并與理論計算進行對比分析。

應力控制也是連續(xù)梁施工監(jiān)控的重要內容，對連續(xù)梁關鍵截面進行應力監(jiān)測，并且和理論計算結果進行對比分析，從而反映主梁在各個施工階段的受力狀態(tài)[5-10]。

1 工程概況

某大橋跨徑布置為48 m+85 m+51 m，主橋全長184 m，共分兩幅，為不對稱的三跨預應力混凝土變截面現(xiàn)澆箱梁，上部結構主梁采用單箱雙室變截面預應力混凝土箱梁，外腹板采用直腹板形式，箱梁頂板寬度為20.24 m，箱梁底板寬度為12.24 m。主梁采用C50混凝土，主墩墩頂根部等高段梁高5.1 m，跨中合龍段梁高2.5 m；頂板厚28 cm，底板厚70～30 cm箱梁梁高和底板厚度均采用二次拋物線變化；箱梁腹板厚度均為50～70 cm，下部采用承臺及群樁基礎。

橋梁立面布置見圖1所示。

圖1 連續(xù)梁立面布置示意圖

2 有限元仿真分析

根據(jù)該橋施工圖設計文件，并結合施工單位提出的施工方案，采用MIDAS程序軟件進行有限元仿真分析計算，并利用橋梁博士對結果進行校核，提高仿真分析的可信度。

全橋總體結構建立能反映施工荷載的有限元模型，對本橋進行了正裝分析，得到各階段主梁變形狀態(tài)。計算模型中根據(jù)懸臂施工梁段的劃分、支點、跨中、截面變化點等控制截面將全橋箱梁段劃分為84個單元。全橋Midas計算模型如圖2所示。

圖2 全橋Midas計算模型圖

3 施工監(jiān)控

3.1 線形監(jiān)控

3.1.1 監(jiān)控目標

本橋線形監(jiān)控的最終目標是：成橋后的線形與設計線形各點的誤差均控制在2 cm范圍之內。

(1) 掛籃定位標高與預報標高之差控制在5 mm以內。

(2) 預應力束張拉完后，如梁端測點標高與控制小組預報標高之差超過±20 mm，需經控制小組研究分析誤差原因，確定下一步的調整措施。

(3) 如有其他異常情況發(fā)生影響到梁體標高，其調整方案也應經控制小組分析研究，提出控制意見。

3.1.2 線形監(jiān)控結果

(1) 合龍段精度：左右幅合龍精度，如表1、表2所列。

表1 左幅合龍精度表

表2 右幅合龍精度表

由以上數(shù)據(jù)可見，左右幅跨中合龍段合龍時的誤差均在10 mm 以內，滿足合龍誤差的控制要求。

(2) 成橋線形：左右幅成橋后線形誤差，如圖3、圖4所示。

圖3 左幅成橋后線形誤差

圖4 右幅成橋后線形誤差

從各墩的梁體控制截面的標高實測值來看，各梁段實際線形與理論線形吻合度較高，誤差均在2 cm以內，滿足線型監(jiān)控要求。

3.2 應力監(jiān)控

3.2.1 控制截面

根據(jù)該橋結構特點，單幅共設置9個應力測試截面(4個根部截面、4個L/4截面、1個跨中截面)，測試截面位置布置如圖5所示：

圖5 應力測試截面位置圖

3.2.2 測點布置

每個測試截面各布置6個測點，頂板三個測點：T1、T3埋設在腹板與頂板交界處，T2埋設于頂板中點處，應變計應布置在頂板頂部主筋下方；底板三個測點：B1、B3埋設于腹板與底板交界處，B2埋設于底板中點處，應變計應布置在底板頂層主筋下方。各截面各布置6個測點均為順橋向布置。主梁應力測點布置見圖6所示。

圖6 主梁應力測點布置

3.2.3 測試內容

梁體應力監(jiān)測針對施工的每個階段進行，在每個施工階段都進行4次應力測量，各階段根據(jù)施工進度進行測試，應力監(jiān)測工況為：

(1) 混凝土澆筑前；

(2) 混凝土澆筑后；

(3) 預應力張拉前；

(4) 預應力張拉后。

在每個階段測試完畢后對測試結果進行分析、比較，若存在異常則分析其原因。

3.2.4 應力監(jiān)控結果

典型控制截面懸臂施工各階段截面應力，如圖7、圖8所示。

該橋各施工階段控制截面的應力實測值與理論值發(fā)展變化規(guī)律保持一致，實測值與理論值的差值較小，表明該橋的施工質量滿足規(guī)范要求，較好地達到了監(jiān)控目的。

圖7 典型根部控制截面懸臂施工各階段根部截面應力

圖8 典型1/4控制截面懸臂施工各階段根部截面應力

4 結 論

(1) 該橋按照預計的目標合龍，所有塊段底板標高與設計線型的誤差均在20 mm以內，合龍段誤差均在10 mm以內，較好地完成了線形控制任務；控制截面的應力實測值與理論值變化規(guī)律保持一致，實測值與理論值的差值較小，結構受力合理。

(2) 大跨徑連續(xù)梁的施工控制應從線形控制、結構應力控制、結構穩(wěn)定性控制等方面入手，其中以線形控制為主。

(3) 施工監(jiān)控應建立一個完整的施工監(jiān)控系統(tǒng)，對施工過程中橋梁的實際狀態(tài)進行跟蹤監(jiān)測。

(4) 進行有限元仿真分析時，建議采用多種預測模型進行有機合成，就能有效地利用多種有用信息，更加全面地反映系統(tǒng)的變化規(guī)律，減少隨機性，提高預測精度。

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2016-12-01

王宗華(1964-)，男，安徽肥東人，合肥東部新城建設投資有限公司工程師．

U445.4

A

1673-5781(2016)06-0836-03