尹榮玲 李玉攀

摘 要：橋梁結(jié)構(gòu)的線(xiàn)形和內(nèi)力關(guān)系到自身安全，因此進(jìn)行施工過(guò)程的控制具有重要的意義。本文以一座典型的多跨剛構(gòu)-連續(xù)橋?yàn)楣こ瘫尘?，建立了橋梁的三維有限元模型，模擬了整個(gè)施工過(guò)程，計(jì)算了理論預(yù)拱度值和控制截面設(shè)計(jì)應(yīng)力值，并指導(dǎo)實(shí)際施工過(guò)程。結(jié)果表明，線(xiàn)形始終處于可靠的控制之中，且最大合龍誤差僅為8 mm;整個(gè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)始終處于可靠的控制之中，實(shí)測(cè)值均小于理論值。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了該橋的高精度合龍，也為此類(lèi)橋梁的施工控制提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)橋;線(xiàn)形控制;應(yīng)力控制;預(yù)應(yīng)力

中圖分類(lèi)號(hào)：U448.23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）02-0099-03

Research on Construction Control of New Railway Rigid Frame-Continuous Bridge

YIN Rongling1 LI Yupan2

（1.Guizhou Industry Polytechnic College，Guiyang Guizhou 550081;2. Guizhou Communications Construction Engineering Testing Center Co.， Ltd.，Guiyang Guizhou 550081）

Abstract： The alignment and internal forces of the bridge structure are related to its own safety， so it is of great significance to control the construction process. This paper used a typical multi-span rigid frame-continuous bridge as the engineering background， established a three-dimensional finite element model of the bridge， simulated the entire construction process， calculated the theoretical pre-camber value and control section design stress value， and guided the actual construction process. The results show that the line shape is always under reliable control， and the maximum closing error is only 8 mm; the stress state of the entire structure is always under reliable control， and the measured values are less than the theoretical values. This not only realizes the high-precision closing of the bridge， but also provides a reference for the construction control of this type of bridge.

Keywords： continuous rigid frame bridge;linear control;stress control;prestress

對(duì)于采用懸臂施工的大跨度預(yù)應(yīng)力剛構(gòu)-連續(xù)橋來(lái)說(shuō)，其成橋后的主梁線(xiàn)形和恒載內(nèi)力因施工過(guò)程的不同而不同。體系轉(zhuǎn)換方式（如體系轉(zhuǎn)換時(shí)間、勁性骨架的鎖定溫度、鎖定效果）的不同也同樣影響著成橋的線(xiàn)形與恒載內(nèi)力。因此，在施工過(guò)程中，依據(jù)施工的實(shí)際情況，準(zhǔn)確估計(jì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)實(shí)際參數(shù)，對(duì)橋梁的每一施工階段進(jìn)行詳盡的分析和實(shí)測(cè)驗(yàn)證，并應(yīng)用相關(guān)理論方法，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的變形與應(yīng)力進(jìn)行預(yù)測(cè)與控制，以確保橋梁的安全建設(shè)和最終的主梁線(xiàn)形和恒載內(nèi)力與設(shè)計(jì)吻合，即所謂的施工控制是必要而科學(xué)的[1-5]。

本文以新建鐵路蘭州至重慶線(xiàn)某預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)-連續(xù)橋?yàn)楣こ瘫尘?，建立了該橋施工過(guò)程的三維有限元模型，并計(jì)算其理論預(yù)拱度值，指導(dǎo)整個(gè)施工過(guò)程，為該類(lèi)橋梁的線(xiàn)形控制提供參考依據(jù)。

1 工程概況

本文選取的是懸澆剛構(gòu)-連續(xù)梁橋（42.8 m+4×72 m+42.8 m），其位于[R]=4 500 m的圓曲線(xiàn)上，主梁梁體采用C50三向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，梁體采用變高度變截面箱梁，一聯(lián)總長(zhǎng)為373.3 m，梁體各控制截面梁高如下：邊支點(diǎn)處及邊跨直線(xiàn)段和中跨合龍?zhí)帪?.4 m，中支點(diǎn)處及固結(jié)處梁高為5.8 m，梁底曲線(xiàn)按二次拋物線(xiàn)變化。全橋箱梁頂寬為11.5 m，底寬為6.0 m。箱梁橫截面為單箱單室垂直腹板;頂板厚度除梁端附近外均為45 cm，底板厚度為48～73 cm，按直線(xiàn)線(xiàn)性變化，腹板厚為55～130 cm，按折線(xiàn)變化。

剛構(gòu)-連續(xù)箱梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，1、5號(hào)墩支點(diǎn)上為0號(hào)段，與墩頂臨時(shí)支座固結(jié)，形成臨時(shí)T構(gòu)。10號(hào)梁段為合龍段，梁段長(zhǎng)為2.0 m，采用吊架法施工;11號(hào)梁段為邊跨現(xiàn)澆段，梁段長(zhǎng)為5.65 m，采用滿(mǎn)堂支架法施工。根據(jù)設(shè)計(jì)圖，本橋邊跨合龍段兩處每段長(zhǎng)為2 m，混凝土設(shè)計(jì)方量為2×21.3 m3;次中跨合龍段兩處每段長(zhǎng)為2 m，混凝土設(shè)計(jì)總方量為2×26.4 m3;中跨合龍段兩處每段長(zhǎng)為2 m，混凝土設(shè)計(jì)總方量為2×26.4 m3?？傮w布置如圖1所示。

2 有限元分析計(jì)算

首先建立三維有限元模型，采用梁?jiǎn)卧獙倶?gòu)的主梁和橋墩進(jìn)行離散化，全橋共劃分為220個(gè)梁?jiǎn)卧?40個(gè)節(jié)點(diǎn)。2、3、4號(hào)墩0#段劃分為8個(gè)單元，1、5號(hào)墩0#段劃分為6個(gè)單元，每個(gè)懸臂澆筑梁段劃分為1個(gè)單元，合龍段均作為6個(gè)單元，邊跨直線(xiàn)段劃分為4個(gè)單元。其中，主梁節(jié)點(diǎn)編號(hào)按其X坐標(biāo)遞增順序依次編號(hào)，邊界約束節(jié)點(diǎn)投影在梁下部。在此不考慮樁基和土的相互作用，墩底采用固結(jié)的方式進(jìn)行處理，有限元模型如圖2所示。

根據(jù)已建立的有限元分析模型，計(jì)算得到該橋整個(gè)施工階段的預(yù)拱度理論計(jì)算值，如圖3所示。

3 控制結(jié)果分析

目前，大跨度橋梁的施工控制主要有三種方法：橋梁施工的單向控制;大跨度橋梁施工的反饋控制;大跨度橋梁施工的自適應(yīng)控制[6]。本文選用自適應(yīng)控制方法對(duì)本橋進(jìn)行施工過(guò)程中線(xiàn)形和應(yīng)力的監(jiān)控，并采用適用于系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)的最小二乘法對(duì)該橋的參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)對(duì)施工過(guò)程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行分析。

3.1 線(xiàn)形控制

線(xiàn)形控制主要控制主梁標(biāo)高及墩頂位移，以保證橋梁在施工過(guò)程中的安全，使實(shí)際施工過(guò)程中及建成后的結(jié)構(gòu)線(xiàn)形滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。限于篇幅，本文僅給出成橋后的梁體的實(shí)際走向與設(shè)計(jì)值的對(duì)比以及成橋后梁體實(shí)際標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高之間的差值，如圖4所示。

由圖4可知，經(jīng)過(guò)精心的控制施工，該橋按照預(yù)計(jì)的目標(biāo)合龍，所有節(jié)點(diǎn)標(biāo)高與設(shè)計(jì)線(xiàn)形的誤差均在2.0 cm以?xún)?nèi)，所有合龍點(diǎn)的相對(duì)誤差均在1.0 cm以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足控制目標(biāo)要求。

3.2 應(yīng)力控制

應(yīng)力監(jiān)控是剛構(gòu)-連續(xù)橋施工監(jiān)控的主要內(nèi)容之一，它是施工過(guò)程中的安全預(yù)警系統(tǒng)，是對(duì)橋梁的實(shí)際受力狀態(tài)進(jìn)行評(píng)判和確保施工安全順利的主要依據(jù)。對(duì)本橋進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控的目的就是確保施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的可靠度和安全性，保證橋梁成橋受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。限于篇幅要求，本文僅給出成橋后應(yīng)力控制截面的設(shè)計(jì)值和實(shí)測(cè)值，如表1所示。

從表1可以看出，全橋合龍后，梁體應(yīng)力實(shí)際應(yīng)力均小于設(shè)計(jì)應(yīng)力，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

該橋線(xiàn)形控制方面取得了較好的成果，所有節(jié)點(diǎn)標(biāo)高與設(shè)計(jì)線(xiàn)形的誤差均在2.0 cm以?xún)?nèi)，所有合龍點(diǎn)的相對(duì)誤差均在1.0 cm以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足控制目標(biāo)要求，且中跨合龍時(shí)豎向最大合龍誤差僅為8 mm。該橋的線(xiàn)形始終處于可靠的控制之中。施工過(guò)程和成橋后的實(shí)測(cè)結(jié)果表明，在整個(gè)施工過(guò)程中，對(duì)線(xiàn)形的控制是有效的。在整個(gè)懸臂施工過(guò)程中和成橋后，整個(gè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)始終處于可靠的控制之中，結(jié)構(gòu)一直處于安全的施工狀態(tài)之中。這樣就實(shí)現(xiàn)了該橋的高精度合龍，并為此類(lèi)橋梁的施工控制提供了參考依據(jù)。

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