大跨径预应力混凝土连续梁桥施工阶段结构行为

　　摘 要：为保证在施工过程中桥梁的安全性，对大跨径预应力混凝土桥梁进行检测监控逐渐被人们所重视。因此本文结合丰城电厂铁路专用线跨赣江特大桥的修建，对大桥上部结构施工过程中的内力和线形状态进行预测控制以及有关参数识别。

　　关键词：连续梁桥;施工控制;参数识别

　　Abstract: This paper combine with Fengcheng power plant special railway line across the Ganjiang River construction, the bridge upper structure construction process in the internal force and linear predict state control and parameter identification.

　　Key words: continuous girder bridge; construction control; parameter identification

　　中图分类号：TU528.571 文献标识码：A 文章编号：

　　1、前言

　　随着我国桥梁建设蓬勃发展，大跨径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，研究大跨径桥梁施工阶段的结构行为，已成为桥梁建设不可缺少的重要内容。对大跨径三向预应力混凝土桥梁结构而言，由于混凝土材料的特殊性和三向预应力梁桥结构施工工艺的复杂性，加之施工过程中许多难以预料的因素的影响，可能导致结构局部应力储备不足或过大，从而形成安全隐患。

　　目前，大跨度三向预应力混凝土桥梁自架设体系施工方法的采用，必然给桥梁结构带来较为复杂的内力和位移变化。通过对关键控制断面的应变、变形及温度等物理量的测量来了解结构各部位在每一施工阶段的实际受力状况及变形情况，提供合理的施工预拱度指令。通过施工阶段结构行为研究，针对实际情况，发现和解决一些关键技术问题，使桥梁结构分析计算尽可能正确、受力比较合理、线形符合设计要求。确保大桥的施工安全、施工质量、行车舒适、美观可靠和长久耐用。

　　本文以赣江特大桥主桥工程为例，阐述了大跨径预应力混凝土连续梁桥施工阶段结构行为研究

　　2、赣江特大桥主桥概况

　　赣江特大桥为单线铁路大跨预应力砼连续梁结构，地处江西省丰城市城区西侧8~13km，拖船埠镇以东约3公里，全长3773.21米。特大桥主桥采用1-68m+2-120m+1-68m预应力混凝土变截面连续箱梁桥，是丰城电厂的运煤通道，其120m跨度为国内同类桥梁之最。连续梁体为单箱单室变高度变截面箱梁，梁体全长377.2m，中跨中部26m梁段和边跨端部21.6m梁段为等高梁段，梁高为4.6m;中支点处梁高为9.2m，其余梁段梁底下缘按半径208.926m圆曲线变化，底板顶面按照半径233.874m圆曲线变化。

　　3、施工控制结构计算方法概述

　　大跨径预应力混凝土连续梁桥施工控制的目的就是确保施工过程中结构的安全，保证桥梁成桥线形及受力状态基本符合设计要求。施工控制中的结构计算方法不仅能对整个施工过程进行描述，反映整个施工过程中结构的受力行为，而且还能确定结构各个阶段的理想状态，为施工提供中间目标状态。施工控制中桥梁结构的计算方法主要是:正装分析法、倒装分析法和无应力状态计算法。

　　3.2 、结构分析计算

　　3.2.1、计算模型

　　结合该监测监控项目的需要，本文计算时采用有限元原理的桥梁结构分析系统MIDAS/Civil，对赣江特大桥主桥建立全桥有限元模型。

　　3.2.2、计算参数取值

　　赣江特大桥主桥结构分析考虑了混凝土的自重、挂篮重量、预应力、二期恒载以及混凝土的收缩徐变效应，除了挂篮荷载采用现场实际施工的挂篮重量外，其它参数均采用设计或规范。预应力计入预应力损失;混凝土收缩徐变考虑环境温度、理论厚度。各种材料的计算参数取值如下：

　　混凝土：C50(梁体)，C30(墩身)

　　混凝土容重：26.5kN/m3(梁体)，25kN/ m3(墩身)

　　二期恒载：45.0kN/m

　　线膨胀系数：1×10-51/[T]

　　施工荷载(挂篮、机具、人群等)：650kN

　　混凝土收缩速度系数：0.00625

　　混凝土收缩终极值：0.00015

　　混凝土徐变增长速率：0.00556

　　混凝土徐变终极值：2.0

　　预应力损失参数：波纹管摩阻系数m=0.35，孔道偏差系数K=0.003，钢束松驰预应力损失△=0.025sk,锚具变形与钢束回缩值(一端)为6mm。

　　钢绞线锚下控制应力：顶板、腹板、底板钢束,sk=0.70Ryj=1302MPa (均不包括锚圈口摩阻损失)。

　　4.1、赣江特大桥施工线型控制

　　4.1.1、测点布置和控制目标

　　赣江特大桥主桥高程控制是施工控制项目中的重点。实际立模标高应根据实测结果，分析挠度产生差异的主要因素后调整给出，本文采用灰色系统理论的方法进行预测调整。

　　高程监测的基准点布设在各墩的0#块上，在每个0#块上可布设2个基准点。为了能反映出在各施工阶段完成后各梁段的标高，得到各施工阶段后的主梁线形，并且可以根据浇筑前后梁段标高的变化计算出主梁的竖向挠度，每个施工节段上布置2个高程观测点，测点布置在离块件前端10cm处，横向布置在腹板内侧壁顶部。测点处埋设φ18钢筋，在垂直方向与该节段箱梁顶板的上层钢筋点焊牢固，并要求竖直。测点露出箱梁混凝土表面5mm，测头磨平并用红油漆标记，这样不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观察箱梁是否发生扭转变形。为便于分析实测结果，将箱梁悬臂施工分为3 个阶段：(1)挂篮前移;(2) 浇筑阶段混凝土;(3)张拉预应力。测量时3 个阶段均要有实测数值。前两个阶段仅测现浇段， 后一个阶段现浇和已浇节段均测，主要是看实测线形与理论线形是否吻合。挠度观测安排在清晨5：00~8：00时间段内观测并完成，多座大跨度连续悬臂箱梁挠度-温度观测试验结果表明，在该时间段内，悬臂箱梁正好处于夜晚温度降低上挠变形停止和白天温度上升下挠变形开始之前，是悬臂箱梁温度-挠度变形的相对稳定时段。

　　线型控制的目标就是要保证结构施工完成后的线型符合设计要求，赣江特大桥线型控制的目标为：悬臂梁端高程与设计高程之差：+15mm;合拢前两悬臂端相对高差：合拢段长的1/100，且不大于15mm;顶面高程差：

mm。

 

　　4.1.2、应变测试与分析

　　确保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同样是施工控制的重要内容，它是桥梁结构质量和施工安全的保证。预应力混凝土连续梁桥施工控制中，随着箱梁的悬浇，各截面的应力是不同的，同一截面上下缘的应力在不断变化。箱梁在悬浇过程中按静定结构考虑控制截面，悬浇完成后结构体系转换，按超静定结构考虑控制截面，再加上二期恒载的影响，但这个设计应力值与施工过程中的测量值总有一定的差距，必须随着施工的进度不断进行测量，根据全桥应力分布的要求，通过预应力的张拉进行调整，以保证全桥建成后的应力分布满足设计要求。

　　赣江特大桥主桥对箱梁应力的控制主要是通过如下措施实现的:

　　(1)在施工过程中，对影响桥梁结构应力状态的主要设计参数实施有效的控制。对于连续刚构桥，箱梁的截面尺寸、混凝土的容重、混凝土的弹性模量、预应力钢筋的张拉控制应力、混凝土的收缩徐变和施工临时荷载等是影响结构应力的主要设计参数，在施工过程中通过严格控制上述主要设计参数使之尽可能接近理论值以达到对结构应力的控制。

　　(2)每节段混凝土浇筑完成后，如果实测值与理论值相差较大，并超过设计要求，则必须进行详细的理论分析且通过对预应力钢筋张拉控制应力的调整实现对内力的调整使之符合结构内力的设计要求。当结构应力理论值与实测值的差值在允许范围之内时，结构内力不予调整.当理论值与实测值的差值超限时，则通过施工监测获得的结构真实状态参数，对结构重新进行分析，确定一个合理的预应力钢筋的张拉控制应力使结构内力符合设计要求。

　　5.1、结尾

　　本文以赣江特大桥主桥为例，一步步的分阶段阐述了大跨度连续梁桥施工控制的方法、内容及其施工过程中的结构行为，分析了影响施工控制的主要因素和关键技术，并经实践证实了其可行性，对于相同结构桥梁的施工控制有很好的参考价值。

　　参考文献

　　[1] 顾安邦等.大跨径预应力连续刚构桥施工控制的理论与方法.重庆交通学院学报，1999，18 (4)：47～53

　　[2] 李坚.我国预应力混凝土连续梁桥的发展与工程实践.中国市政工程，1999，(总87)：36～39

　　[3] 杨高中.连续刚构桥在我国的应用和发展.公路.1998，(6)：1～7

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文章名称： 大跨径预应力混凝土连续梁桥施工阶段结构行为

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