主跨138米預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋的施工控制
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共2頁
一、工程概述
金沙洲大橋（糖廠大橋）位于廣州市西部，是為了配合金沙洲小區(qū)的開發(fā)而建的一座跨越珠江的大型城市橋梁。主橋上部結(jié)構(gòu)為93.0m+138.0m+93.0m三跨變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。全長324.0m，橋?qū)?2.0m，為單箱單室結(jié)構(gòu)。箱梁為三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，頂面寬度為22.0m，箱寬為10.0m.箱梁根部梁高為7.0m，邊跨及中跨合攏段梁高為3.0m，梁底下緣按二次拋物線設(shè)置。設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級(jí)，掛車-100.
二、施工控制的內(nèi)容和目的
橋梁施工控制的目的就是確保施工中結(jié)構(gòu)的安全和確保結(jié)構(gòu)形成后的外形和內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。
對(duì)于懸臂施工的預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)來說，施工控制就是根據(jù)施工監(jiān)測(cè)所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實(shí)值進(jìn)行施工階段的仿真分析，確定出每個(gè)懸臂澆筑階段的立模標(biāo)高，并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測(cè)的成果對(duì)誤差進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和對(duì)下一立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，以此來保證成橋后橋面線型、合攏段兩懸臂端標(biāo)高的相對(duì)偏差不大于規(guī)定值，以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。
三、施工控制的仿真分析
大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的施工采用分階段逐步完成的懸臂施工方法時(shí)，結(jié)構(gòu)的最終形成必須經(jīng)歷一系列的施工過程，對(duì)施工過程中每個(gè)階段進(jìn)行詳細(xì)的變形計(jì)算和受力分析，是橋梁施工控制最基本的內(nèi)容之一。為了達(dá)到施工控制的目的，我們必須首先通過計(jì)算來確定橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中每個(gè)階段在受力和變形的理想狀態(tài)，以此為依據(jù)來控制施工過程中每個(gè)階段的結(jié)構(gòu)行為，使其最終成橋線型和受力狀態(tài)滿足受力要求。
1、仿真分析的計(jì)算模型
在進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)，將金沙洲大橋主橋簡化成平面結(jié)構(gòu)，各懸臂施工階段離散梁單元，整個(gè)橋梁離散為101個(gè)梁單元，102個(gè)節(jié)點(diǎn)，主墩Z1，Z2，Z4簡化為活動(dòng)鉸支座，Z3簡化為固定鉸支座。
2、仿真分析的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)
大多數(shù)情況下，采用規(guī)范設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移均較實(shí)測(cè)值大，這對(duì)設(shè)計(jì)是偏于安全的，但對(duì)于結(jié)構(gòu)施工控制來說是不容忽視的偏差，因?yàn)樗鼘⒅苯佑绊懙匠蓸蚝蠼Y(jié)構(gòu)線型及內(nèi)力是否符合設(shè)計(jì)要求。此次仿真分析的設(shè)計(jì)參數(shù)取用原則是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的取值盡量和實(shí)際相吻合；對(duì)于主要的可以測(cè)定的設(shè)計(jì)參數(shù)，則用試驗(yàn)數(shù)值；難以測(cè)定的則依照設(shè)計(jì)規(guī)范，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正。
3、施工階段的劃分
本橋采用懸臂澆筑方法施工，在施工過程中，設(shè)置了臨時(shí)支撐，在計(jì)算中除了考慮設(shè)置永久支座外，在懸臂施工期間設(shè)置了4個(gè)臨時(shí)豎向約束，以模擬實(shí)際施工的臨時(shí)支撐。本次計(jì)算實(shí)際共劃分為23個(gè)施工階段和1個(gè)運(yùn)營階段，嚴(yán)格和實(shí)際施工狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。
4、施工荷載的模擬
在預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋的懸臂施工中，掛籃和模板機(jī)具設(shè)備重對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形的影響很大，所以在仿真分析中，必須考慮施工荷載－主要是掛籃的影響。一般說來在現(xiàn)澆1號(hào)段混凝土?xí)r掛籃設(shè)備的靜載全部落在墩頂上的0號(hào)段上，但是，在懸臂澆筑過程中，混凝土的重量不斷增加，使掛籃設(shè)備上的伸臂發(fā)生彈性變形，它使底模板前端的標(biāo)高也發(fā)生同樣的變形，類似的變形將同樣的發(fā)生在以后各階段的施工中，這種變形在掛籃拆除后卻不能得到恢復(fù)。因此在各節(jié)點(diǎn)的預(yù)拱度值中，均應(yīng)計(jì)入這個(gè)影響，但是也可以調(diào)整的吊帶來解決。當(dāng)澆筑2號(hào)段混凝土掛籃設(shè)備一般分成兩截，分別固定在（或者部分地落在）已完成的懸臂階段上，由于掛籃具有一定的靜載，尤其在大跨度橋梁的懸臂施工中，掛籃設(shè)備的重心距離懸臂梁的根部的力臂較大，使結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，但在掛籃拆除后，又使原來的變形得到恢復(fù)。
此次仿真分析計(jì)算充分考慮了施工荷載的影響，在仿真分析中模擬了掛籃的安裝和拆除，以及掛籃前進(jìn)的工況，掛籃的計(jì)算重量為800KN（其值由施工單位實(shí)測(cè)得到）。
5、懸臂施工的撓度計(jì)算
在橋梁懸臂施工的控制中，最困難的任務(wù)之一就是施工撓度的計(jì)算與控制。我們所采用的分析軟件BRCAD5.1和BSAS的系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同階段的受力狀態(tài)自動(dòng)考慮混凝土的收縮徐變影響、預(yù)加力的影響、溫度變化的影響以及支座沉降的影響，其中混凝土收縮徐變的計(jì)算考慮了各階段混凝土應(yīng)力變化的影響，在預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算中，對(duì)每個(gè)階段內(nèi)每個(gè)截面上的每組鋼束都分別進(jìn)行了計(jì)算。
綜合考慮各種因素后，將各影響參數(shù)輸入軟件中，由軟件自動(dòng)算出各施工階段每一梁段的撓度，合攏時(shí)的撓度，合攏后二期恒載作用下的撓度，以及活載作用下的撓度。
通過仿真分析發(fā)現(xiàn)，在施工階段對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形影響較大的設(shè)計(jì)參數(shù)主要梁自身靜載、預(yù)應(yīng)力鋼絞線的有效預(yù)應(yīng)力；材料的彈性模量E和剪切模量G、施工臨時(shí)荷載－掛籃、混凝土的收縮與徐變變形的性能以及混凝土加載齡期的變化對(duì)變形影響較大，其它的參數(shù)影響較小。
6、施工階段立模標(biāo)高的確定
在主梁的懸臂澆筑過程中，梁段立模標(biāo)高的合理確定，是關(guān)系到主梁的線型是否平順，是否符合設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題，如果在確定立模標(biāo)高時(shí)考慮的因素比較符合實(shí)際，而且加以正確的控制，則最終橋面線型較好。否則，最終橋面線型會(huì)與設(shè)計(jì)線型有較大的偏差。
7、仿真計(jì)算主要結(jié)果
通過計(jì)算結(jié)果分析可知，箱梁在懸臂施工過程中，軸力、彎矩曲線較為順暢，施工階段截面上下緣均為壓應(yīng)力，而且都在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。
在運(yùn)營階段，正常使用極限狀態(tài)下組合1箱梁應(yīng)力基本上處于全截面受壓狀態(tài)，而且滿足規(guī)范要求。其它荷載組合除了部分幾個(gè)截面頂板或底板出現(xiàn)很小拉應(yīng)力（最大不超過0.5MPa），箱梁應(yīng)力基本上處于全截面受壓狀態(tài)，箱梁的應(yīng)力滿足規(guī)范要求。
各個(gè)施工階段的撓度曲線很順暢。撓度的變化也很正常。
