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        大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁施工監(jiān)控分析

        2016-06-05 14:58:26王宗華
        工程與建設 2016年6期
        關鍵詞:跨徑合龍線形

        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。

        [1] 向中富.橋梁施工控制技術[M].北京:人民交通出版社,2001.

        [2] 顧安邦,張永水.橋梁施工監(jiān)測與控制[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.

        [3] 范立礎.預應力混凝土連續(xù)梁橋[M].北京:人民交通出版社,2001.

        [4] 阮 欣,石雪飛.大跨徑預應力混凝土梁橋施工控制的現(xiàn)狀與展望[J].公路交通科技,2004(11):39~42.

        [5] 王書濤.大跨徑連續(xù)梁橋施工監(jiān)控技術研究[J].公路,2013(8):99~101.

        [6] 單德山,李 喬,卜一之,等.數(shù)據(jù)庫技術在大跨度橋梁施工控制中的應用[J].重慶交通大學學報(自然科學版),2003(3):10~13.

        [7] 張青華,曹 準.大跨度預應力連續(xù)梁施工監(jiān)控技術研究[J]. 建筑施工,2015(4):508~510.

        [8] 向木生,陸 偉,朱紅明,等.大跨徑PC連續(xù)梁橋懸臂施工中的工藝控制[J].公路交通科技,2004(1):71~73.

        [9] 高雪峰.預應力連續(xù)梁橋懸臂澆注施工監(jiān)控[J].公路交通科技(應用技術版),2012(6):294~296.

        [10] 陳明山.大跨度連續(xù)梁橋懸臂施工線形控制實施方案[J]工程與建設,2011,25(4):540~542.

        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

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