大跨度连续钢构梁桥

关键词：

大跨度连续钢构梁桥（精选七篇）

大跨度连续钢构梁桥 篇1

关键词：连续刚构桥,托架,预压

1 工程概述

鱼洞长江大桥正桥是重庆主城区内连接大渡口区与巴南区的一座汽车轻轨两用的特大型连续刚构桥梁, 连续刚构主桥布置形式为145.32m+2×260m+145.32m (图1) 。主桥三个T构 (13#、14#、15#) 同步施工, 与13#和15#连接的分别是12#墩和16#墩, 3个“T”构各划分为29对梁段, 累计悬臂总长为123m, 边跨余有17m长梁段, 由于主桥12墩高71m, 16墩高50余米, 设计采用在悬臂灌注完成T形结构后, 先合拢中跨, 形成稳定的TTT形结构后, 13#和15#延伸灌注2个5m长节段, 在12、16号墩顶搭设托架灌注墩顶3.5m节段后, 灌注边跨合拢段形成连续刚构体系 (图2) 。

主桥采用单箱双室截面, 桥面宽20.3m, 箱宽12.9m, 箱梁横截面采用不对称形式, 上游悬臂长4.8m, 下游悬臂长2.6m。箱梁高度从合拢段中心到悬臂端根部按1.8次抛物线变化, 跨中梁高4.6m, 根部梁高15.1m。

2 边跨托架预压施工技术

本桥主桥边跨跨径达145.32m, 且为偶数跨的预应力混凝土连续刚构桥, 这在国内乃至全世界也是少有的, 建设难度大, 体系转换多, 结构受力复杂。主桥边跨在合拢时箱梁荷载主要靠边跨托架承受, 由于箱梁截面的不对称性 (图2) , 恒载也在横向存在不对称, 随着节段的延长, 这种恒载引起的扭矩会逐渐增大, 在梁的横截面上产生扭曲变形和剪应力也将逐渐增大, 从而在边跨合拢时也增加了困难, 所以托架预压是桥梁边跨合拢施工前一项非常重要的工序, 直接决定着合拢后桥梁内部受力是否如预期计算值, 同时也对桥梁正常运营后的安全有重要的影响。

12#托架与16#托架结构相似, 且承担的荷载也相差不大, 故只对以16#托架的合拢前预压为例来说明托架预压的关键技术, 并以验证托架的可靠性。

2.1 托架的结构形式

托架结构形式采用体积小、传力结构明确、设计成熟的的三角形托架, 托架材料采用便于加工的型钢 (图3) 。

托架主要由大小斜杆组成的三角架、支撑在三角架上的纵梁、纵梁上面的横向分配梁以及三角架之间的横向联结杆件构成, 其中三角架采用[25a型号的槽钢缀板焊接而成作为主要受力杆件, 单侧托架共采用4片三角架等间距布置。

三角架上面搭设[40a的纵梁, 纵梁主要承受合拢时传力下来的竖向荷载;纵梁上面搭设型号为I32a的工字梁, 工字梁主要是将竖向荷载均匀的分配在纵梁上, 避免出现较大的集中荷载, 并在横向分配梁上面放置箱梁模板的底板。同时在每片三角架之间搭设有型钢焊接而成的横向联结杆件。

三角架与墩身通过预埋钢板焊接技术进行联结, 锚点为托架承重的关键部位, 为确保受力, 必须对锚点锚固件的尺寸严格控制, 并对施工过程严格检查。

根据托架结构形式, 可以分析得到结构的主要传力途径:箱梁模板的底模将荷载传至分配梁, 分配梁均匀的将荷载传递给纵梁, 纵梁通过竖向支撑杆件将荷载集中至锚点处, 并在锚点处传至墩身[1]。

2.2 托架预压的目的

托架在合拢前进行预压, 其主要目的有以下两方面:

(1) 检验托架杆件的强度、刚度以及托架的稳定性。

(2) 消除托架本身的非弹性变形, 测出弹性变形, 防止在合拢时突然加载产生较大的纵向变形, 从而影响成桥后的设计线形, 甚至影响桥梁整体结构的安全。

2.3 预压荷载的取值

根据有限元软件计算16#托架承受设计竖向荷载100%时的统计如下:

(1) 合拢段钢筋混凝土重2221.3kN;内模重54.9 kN;外侧模重94.4 kN;底模重200kN;振捣混凝土荷载142.1kN;人机荷载为106.6kN。上述荷载合计2820kN。由于合拢段连接在16墩帽悬出段和15墩T形钢构两侧, 故上述荷载直线段只需承担1410kN,

(2) 直线现浇段悬出墩帽3.5m长箱梁的混凝土荷载为2420kN

施工荷载合计:3830kN, 具体竖向荷载分布见图4。

为消除托架本身的非弹性变形和测出弹性变形, 按照合拢混凝土浇注时的施工工况进行预压, 预压时荷载取值为托架设计计算时竖向荷载的120%进行, 即为470t。

2.4 托架预压的方案

托架预压多采用水箱灌水法, 由于托架伸出16墩只有4m多, 对于水箱的制作和安放有诸多不便, 所以计划采用千斤顶加载法, 具体方案如下:

考虑到16墩高50余米, 为尽可能模拟真实受力情况和预压时施工方便, 在托架分配梁上顺着每个托架纵梁设置3组张拉提束, 四根托架纵梁共需12组张拉提束, 每组2个张拉点, 全部托架共需24根张拉提束, 张拉提束竖直向下提吊地面平台, 地面平台由型钢架组成, 型钢架上搭设箱体采用袋装河卵石压重470t, 河卵石按堆积容重1.7t/m3, 故地面平台需要搭设箱体计算体积为:16m×5m×3.5m, 地面平台示意如图5。

千斤顶设在托架平台顶部, 采用可读数千斤顶可直接读数, 兼顾翼缘板荷载并尽可能考虑合拢传力的特点, 12组依次为张拉力, 近似分布见图6。

为消除非弹性变形和方便监控托架受力, 预压时按荷载取值的20%、50%、80、90%、100%、110%、120%分7次加载, 前4次均持荷30min, 100%与110%分别持荷1h, 120%持荷12h, 以观测记录检测值的变化。

2.5 托架预压监控

在合拢施工过程中, 为了保证预压时托架荷载的受力均匀以及托架杆件的稳定性, 安全合理的完成托架预压, 需要对托架进行变形和应力的监控。变形监控采用水准仪在各级荷载预压前后托架变形最大处立水准标尺读数确定;应力监控采用在托架杆件上挂置应变片来确定。应力监控点布设:托架纵梁计算弯矩最大点、大斜杆上端、小斜杆下端、上游侧精轧螺纹钢筋以及横联上2点布设 (图7) 。

3 托架预压注意事项

(1) 托架加工时保证焊缝质量, 采用合理施焊顺序, 保证焊接变形不能太大, 焊缝尺寸要饱满, 避免虚焊等现象。在托架起吊安装前要对焊缝进行探伤检查。

(2) 锚板在墩体预埋时要保证位置准确, 表面平整。托架安装焊接时注意在竖平面和水平面的准确性, 保证预压时实际受力和设计受力相符合。横向分配梁和纵梁要有足够的焊缝连接, 保证荷载分配的均匀性。

(3) 托架预压时应按荷载取值分不同等级加压, 加压时应缓慢均匀, 且在各等级荷载加压时给杆件变形预留足够的时间, 荷载取值120%时应持续12h。

(4) 在预压过程中应密切监控结构的变形和受力情况, 时刻观察杆件以及焊缝是否有较大变化, 若发现杆件位移过大或者焊缝出现裂纹等情况, 应立即停止加载。

4 结语

在连续刚构的施工中, 经常采用托架等方式施工技术, 故需要制定合理、科学、规范的托架预压施工方案, 保证在混凝土浇注时不会因为荷载太大导致非弹性变形的发生, 从而使桥梁结构空间几何形态和内力状态在设计和规范容许范围内。通过卓有成效托架预压技术, 鱼洞长江大桥桥梁线形流畅, 满足设计要求, 本桥的施工实践对今后同类型桥梁托架施工有重要的借鉴意义。

参考文献

[1]焦钢, 陈伟.大跨度连续刚构桥零号块施工托架设计[J].石家庄铁路职业技术学院学报.

[2]程稳征.悬臂式托架在连续刚构桥边跨现浇段施工中的应用.建筑设计.

大跨度连续钢构梁桥 篇2

关键词：大跨度预应力；混凝土施工；桥梁悬臂

1 大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工特点分析

悬臂浇筑又称为挂篮法、吊篮法和无支架平衡伸臂法，在桥梁施工工程中起着十分重要的作用，在整个工程中通过墩顶段为始端，经过立模、浇筑混凝土和张拉预应力钢筋等方式逐渐的施工建筑合拢，形成整桥。

①在大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工过程中，预应力混凝土对整个施工过程的结构受力状态是非常有利的，有利于桥梁工程的悬臂施工。在桥梁工程进行悬臂施工时，桥梁工程整体受力和悬臂施工的受力是成比例的。②通过运用悬臂施工，在桥梁施工过程中可以不用支架，这样有利于建筑环境整洁，另外占据建筑空间比较小，有效的保证了现场交通和整体交通运行。③在桥梁建筑施工的过程中，通过这种悬臂施工的方法，结构相对比较简洁，节省材料，悬臂施工运用的成本相对比较低，能够有效的节省了工程的开支，降低了施工的费用，能够最大限度的降低工程的整体造价。④有利于施工作业。在桥梁建筑施工过程中，由于桥梁建筑悬空的特殊性质，使得在通过大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工过程中，有效的在每一个工作环节都能够在挂篮内进行施工，例如建模、钢筋绑扎、混凝土建筑以及预应力钢束张拉等工程都可以在内部进行施工，有效的避免了桥梁建筑施工工程受到环境的制约，最大限度的提高了建筑工程施工的连续性，提高了建筑工程施工的效率。⑤有利于变高度箱梁施工。由于大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工，可以将梁体设计成变高度梁，采用分段施工的方法，有利于打造美观、轻巧的桥梁建筑，桥梁结构美观大方。⑥具有很高的安全性和可靠性。在桥梁建筑施工过程中，由于建筑的多样化以及分段施工的阶段性，这种方法在建筑的过程中能够反复使用，最大限度的保证施工人员的安全。

2 悬臂浇筑施工预应力混凝土连续桥梁的问题

2.1 施工过程中的安全性和稳定性

施工安全和稳定是一项工程的核心部分。但是在桥梁施工过程中，尤其在使悬臂工作阶段，会由于各种因素出现偏载的现象，或者由于受到环境的影响，使得悬臂出现不平衡弯矩的情况。因此，在实际施工过程中，需要敦梁固结外，需要采用相对应的措施来避免出现不平衡弯矩现象，保障施工的整体安全和稳定。

2.2 严格控制梁体的几何位置 在大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工过程中，对标高进行合理的控制是十分必要的，这就需要在施工中进行合理的计算，严格的控制测量监控，严格的控制梁体的几何位置，避免出现偏差，更好的指导施工，最大限度的保障桥梁的施工能够满足设计的要求。

2.3 保证混凝土的浇筑质量 桥梁建筑施工过程中，混凝土的应用占据着十分重要的位置，其中，现浇混凝土的质量容易受到各种因素的影响，使得混凝土的浇筑质量不达标。在悬臂施工中，在高空中作业更加容易受到其他因素的影响，为了保障混凝土施工建筑质量，需要在设计和施工中对每一个环节进行充分的考慮，避免出现误差。

3 大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工质量控制措施探讨

3.1 预应力的控制 在整个桥梁建筑施工工程中，预应力对桥梁的作用影响相对比较大，为了有效的保证桥梁工程的整体质量，需要严格的控制预应力大小。在施工过程中，施加预应力是根据设计图纸的数据参数进行施加的。这就需要严格的控制设计图纸的参数问题，需要通过正确的施工方式，采用张拉钢束进行施工。但是要想控制预应力，需要施工单位在施工的过程中严格的掌控张拉设备的精确度，保障钢束弹性模量的精确度，张拉钢束在施工之前需要进行定期的检查，保障施工的精确度，能够正确的运用钢束的弹性模量进行施工，在此过程中需要严格的控制管道摩阻，有效的避免预应力出现误差。

3.2 混凝土弹性模量的控制 在桥梁施工过程中，桥梁的形体状态是否美观，在一定程度上决定于混凝土的弹性模量。混凝土的弹性模量作为一个十分重要的参数。但是在实际施工的过程中，由于施工环境的影响，或者受到企业因素的制约，在相同环境中配备出的混凝土强度和弹性模量是不相同的。为了有效的提高桥梁的施工质量，需要有效的提高混凝土的强度和弹性。在整体施工环节中，需要针对混凝土的施工弹性模量进行定期的测试，不断的修正模型参数，这样能够最大限度控制混凝土的弹性模量。为了保证施工安全，需要施工单位必须严格的按照参数进行修改，反复的进行测验，保证混凝土的质量。

3.3 混凝土容量的控制 由于在整体的桥梁施工过程中，混凝土占据着十分重要的位置，为了最大限度的降低混凝土重量出现误差，需要施工单位在进行模拟分析时，需要保障模型中的混凝土方量与设计相同。但是在实际施工过程中，由于在施工中的立模、灌注以及钢筋绑扎等环节存在着一定的误差，使得节段混凝土的真实重量和模型是有一定区别的。需要每一个阶段施工之后，通过相关人员的定期检测，通过对比识别出节段混凝土的真实重量，最大限度的实现混凝土的等效容量，设计合理的模型，保证数据的真实有效。

3.4 对其他影响分析 在桥梁施工过程中，结构参数对整个建筑工程的作用非常显著，需要在施工之间针对具体的施工进行结构参数分析。对建筑的结构界面尺寸要严格的掌控，避免出现误差。对建筑材料的弹性模量要严格的把关。另外，施工工艺和施工监测也是非常重要的，需要严格的控制，从根本上进行控制分析，温度的变化对桥梁结构的受力影响也比较大，需要在特定的温度下进行施工。

4 结束语

总而言之，随着我国科学技术的不断发展，在进行大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工阶段，需要根据桥梁悬臂的具体特点以及重要影响因素进行分析，合理的控制施工质量，严格把关，提高桥梁悬臂施工工艺水平。

参考文献：

[1]徐玉杰.预应力混凝土连续梁桥施工控制[D].合肥工业大学，2013.

[2]祝和意.预应力混凝土连续刚构桥施工控制研究[D].长安大学，2010.

[3]肖成忠.大跨径预应力混凝土连续梁桥施工控制研究[D].沈阳建筑大学，2013.

大跨度铁路连续梁桥线形控制 篇3

桥位处地质为:粉土、块石土、长石砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩等。

四埗河特大桥采用 (75+120+75) m预应力混凝土连续梁, 该桥的桥型布置如图1所示。

连续梁桥计算跨度为 (75+120+75) m, 边支座中心线至梁端0.85m, 梁全长271.7m。梁高沿纵向按二次抛物线变化, 中支点梁高9.5m (高跨比1/12.6) , 边支点及跨中梁高5.5m (高跨比1/21.8) , 中跨跨中直线段长10m, 边跨直线段长20.85m。

截面采用单箱单室直腹板形式, 顶板厚度除梁端附近外均为45cm, 腹板厚60～100cm, 按折线变化, 底板由跨中的40cm按二次抛物线变化至根部120cm。顶板宽度为11.8m, 底板宽度6.8m。箱梁两侧腹板与顶底板相交处均采用圆弧倒角过渡。箱梁悬臂板下设置通长的滴水槽。支座处及中跨跨中共设置5个横隔板。横隔板厚度:边支座处1.75m, 中支座处3.2m, 中跨跨中0.6m。横隔板及梁端底板设有孔洞, 供检查人员通过。

全桥共分67个梁段, 中支点0号梁段长度13m, 一般梁段长度分成3.0m、3.5m、4.0m, 合拢段长2.0m, 边跨现浇直线段长14.85m, 最大悬臂浇筑块重2143kN。

1 自适应控制方法

1.1 自适应控制理论

在桥梁结构分段施工系统中, 系统状态特别是几何线形一般是可以精确测量的, 因此, 就有可能将一般自适应系统简化为状态可精确测量的自适应系统, 其数学模型为[1,2,3,4]:

状态方程:

y (k+1) =A (k, θ) y (k) +B (k, θ) u (k) +C (k, θ) v (k) (1)

量测方程:

z (k) =D (k, θ) y (k) +w (k) (2)

参数方程:

θ (k+1) =F (k) θ (k) +η (k) (3)

目标函数:

undefined

式中:y (k) 表示可直接测量到的维状态矢量, 初始状态为y (0) ;u (k) 表示P维自适应控制矢量;z (k) 表示m维量测矢量;v (k) 表示随机输入噪声 (误差) 矢量, 满足E{w (k) }=0, E{v (k) vT (k) }=p (k) δkj, E{v (k) yT (k) }=0;w (k) 表示量测噪声 (误差) 矢量, 满足E{w (k) }=0, E{w (k) wT (k) }=q (k) δkj, E{w (k) yT (0) }=0, 且E{v (k) wT (k) }=0, E表示数学期望运算, δkj为狄拉克函数, 即δkj=0 (k≠j) , δkj=1 (k=j) ;p (k) 和q (k) 分别表示正定的协方差;A (k, θ) , B (k, θ) 和C (k, θ) 表示含有未知参数的变换矩阵;θ (k) 表示未知参数矢量;F (k) 表示未知参数一步转换矩阵, η (k) 表示参数噪声 (误差) 矢量, 其统计特性已知。

假定v (k) 和η (k) 为不相关的零均值高斯随机变量, 它们分别具有正定的协方差p (k) 和q (k) , 那么状态方程 (1) 可以改写成未知参数的函数:

y (k+1) =D (k) θ (k) +C (k) v (k) (5)

其中, D (k) 为y (k) 和u (k) 的一个函数。

由此自适应简化模型可进行最优预测估计、最优参数辨识、最优反馈控制。

最优预测估计可表示为:

(k+1|k) =A (k|k, θ) y (k) +B (k|k, θ) u (k) (6)

式中:A (k|k, θ) =A (k, θ) |θ=θ (k|k) (7)

B (k|k, θ) =B (k, θ) |θ=θ (k|k) (8)

最优参数识别可表示为:

θ (k+1|k) =F (k) θ (k|k) (9)

最优反馈控制可表示为:

u* (k+1|k) =-G (k+1|k) y (k+1) (10)

式中:G (k+1|k) 为最优反馈增益。

1.2 自适应控制方法

对于预应力混凝土桥梁, 施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是有限元计算模型中的计算参数取值, 主要是混凝土的弹性模量、材料的比重、徐变系数等, 与施工中的实际情况有一定的差距。要得到比较准确的控制调整量, 必须根据施工中实测到的结构反应修正计算模型中的这些参数值, 以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后, 自动适应结构的物理力学规律。在闭环反馈控制的基础上, 再加上一个系统参数辩识过程, 整个控制系统就成为自适应控制系统。图2为自适应控制的原理。

当结构测量到的受力状态与模型计算结果不相符时, 把误差输入到参数识别算法中去调节计算模型的参数, 使模型的输出结果与实际测量到的结果相一致。得到修正的计算模型参数后, 重新计算各施工阶段的理想状态, 按照上述反馈控制方法对结构进行控制。这样, 经过几个工况的反复辨识后, 计算模型就基本上与实际结构相一致了, 在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。自适应施工控制流程如图3所示。

对于采用悬臂拼装或悬臂浇筑的桥梁, 主梁在墩顶附近的相对线刚度较大, 变形较小, 因此, 在控制初期, 参数不准确带来的误差对全桥线型的影响较小, 这对于上述自适应控制思路的应用是非常有利的。经过几个节段的施工后, 计算参数已得到修正, 为跨中变形较大的节段的施工控制创造了良好的条件。

2 立模标高的确定

挂篮定位标高的控制点选择在待施工箱梁节段底板前端处的底模上, 底模立模标高为[5,6]:

H=H0+H+fg+fn (11)

式中:H——挂篮的定位标高;

H0——梁底设计标高;

H——倒退分析计算得到的预抬高量;

fg——挂篮的弹性变形;

fn——待施工梁段的控制线形与设计标高的差值。

监控计算采用平面杆系有限元方法进行, 根据本桥的施工进度计划从正装分析、倒装分析、实时跟踪分析三方面对本桥进行了结构分析。施工过程中利用最小二乘法对参数进行识别、修正。

3 倒退分析方法及其应用

分段施工桥梁跟踪计算一般可以按两种相反的方式进行, 即前进方式——按照实际施工加载顺序向前分析, 或倒退分析——按照实际施工加载顺序的逆过程和后退方式, 从成桥后的结构状态开始, 分析每次卸除一个梁段的影响。大跨度桥梁的设计目标只给出了最终成桥状态的设计线形和设计内力, 并未确定各施工中间状态的几何线形和内力状态, 为了确定分段施工初始状态和各施工中间状态的理想目标, 就要从设计目标的最终成桥状态开始, 逐步倒退跟踪计算出各个施工中间状态的理想目标。因而从成桥状态开始的这种以寻求各施工阶段的理想状态为目标的倒退分析, 又称理想倒退分析。从理论上讲, 只有严格按照理想倒退分析所确定的各施工阶段理想状态进行施工实践, 才能确保结构成桥状态符合设计要求、达到设计目标。

在监控过程中, 对大量的顶板和底板高程数据进行了测试, 在每次测试完成后, 需要对测试数据进行分析, 并与倒退分析结果中该阶段梁体理想状态进行对比, 若误差较大, 则需进行调整下阶段的预拱度和立模高程。

4 大跨度铁路连续梁桥线形控制

4.1 计算模型参数调整

前期计算均以规范规定的计算参数进行, 随着施工的进展, 根据现场的实测数据对计算参数进行了必要的修正。本桥每墩15个节段, 在悬浇至第6和10节段时, 根据测量数据分别进行了一次参数调整。连续梁桥需要修正的参数主要有:自重集度、弹性模量、徐变系数、预应力损失、挂篮变形。预应力摩阻损失试验结果表明, 实测计算值与计算值接近, 因此在控制过程中对预应力损失计算参数没有作大的修正。在本桥悬臂浇筑期间, 对弹性模量进行了取样试验, 根据对梁段标高的测量结果, 主梁刚度取为0.8EhI0。悬浇初期主梁混凝土比重取为26kN/m3, 在悬浇过程中调整为26.25kN/m3和26.50kN/m3。

4.2 施工过程中的位移对比结果

以14#块为例, 该块悬臂施工过程中的位移预测值与理论值的比较如图4所示。

由图4可以看出, 实测位移拟合曲线与理论预测值非常接近, 说明监控计算采用的计算参数符合实际情况, 所采用的计算模型能反映该桥的实际状况。

4.3 线形控制结果

中跨合拢前梁体线型与理论线型的对比结果如图5、6所示。

经过精心的控制施工, 该按照预计的目标合拢, 梁面节点标高与设计线型的误差均在1.0cm以内, 合拢误差为2mm, 满足控制目标要求。

由合拢阶段梁体实际预拱度与理论预拱度的对比图可以看出, 梁体合拢后, 梁体实际预拱度与理论预拱度误差较小, 说明本桥线型平顺, 能保证后期铺设桥面结构的要求, 满足设计及施工规范要求。说明本桥悬臂阶段的立模标高合理, 基本准确地预测了本桥各施工阶段梁体发生的位移。

5 结论

1) 线形控制结果表明, 全桥线形变化平顺, 实际走向与理论走向的变化趋势基本一致, 所有节点高差及合拢误差满足控制目标要求;

2) 自适应控制方法适合于大跨度铁路连续梁桥的线形控制;

3) 连续梁悬臂施工标高控制是一个比较复杂的过程, 控制计算结果和实测结果之间误差的发生是施工控制中重点把握的问题。

参考文献

[1]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[2]向中富.桥梁施工控制技术[M].北京:人民交通出版社, 2001.

[3]顾安邦, 张永水.桥梁施工监测与控制[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[4]赵文武, 辛克贵.预应力混凝土斜拉桥自适应施工控制分析[J].工程力学, 2006, 23 (2) :78-83.

[5]向学建, 杨昀.下沙大桥上部成桥线形施工监控[J].华东公路, 2003 (5) :17-20.

大跨度连续钢构梁桥 篇4

对于不同的桥梁工程,都需要在施工前做好参数分析的工作。因为不同的桥梁结构、不同的施工工序、和不同的桥梁施工有限元分析模型都可能导致需要识别的参数对象的不同。大多文献都是以分析影响梁段竖向位移的主要参数为主,但是每个施工阶段,都包含着梁段竖向位移的变化和截面应力的变化,所以大跨度连续梁桥施工控制的主要任务在于线形控制和应力控制。基于典型相关分析和GRNN理论,建立大跨度预应力连续梁桥参数识别的方法,将线形控制和应力控制的监控结果结合起来进行参数分析和识别,以求得到更为合理的参数的修正决策。

1 参数识别方法

1.1 典型相关分析

典型相关分析[6,7]是用来考察多个变员与多个变量之间的相关性。典型相关分析的基本思想是,对于两组随机变量(x1,x2,…,xn)和(y1,y2,…,yn),试图找到具有尽可能大的相关系数的(x1,x2,…,xp)的一个线性组合U和(y1,y2,…,yn)的一个线性组合V。

设有两组随机变量X=(x1,x2,…,xp)T,Y=(y1,y2,…,yP)T (P≤Q),将这两组变量组合成-组向量(x1,x2,…,xp,y1,y2,…,yq)T,其协方差矩阵

设有向量X=(x1,x2,…,xp)T和向量Y=(y1,y2,…,yn)T的线性组合

U1和V1的相关系数为

假设约束条件,则满足该约束条件的相关系数P(U1,V1)的最大值成为第一典型相关系数,U1和V1成为第一对典型相关变量。

若前k-1对典型变量仍不足以反映X、Y之间的相关性,继续建立第k对线性组合:

其约束条件为

求满足约束条件的ak、bk使得取得最大值,此时称ρ(Uk,Vk)为第k个典型相关系数,U2和V2为第k对典型相变量。

在实际问题中,X、Y的组合向量的协方差矩阵∑一般是未知的,而一般具有的资料是关于X和Y的n组观测数据:

这些观测数据的样本协方差矩阵

以S代替∑进行上述计算。

在用样本数据进行典型相关分析时应就两组变量的协方差是否为零进行检验。

设总体X、Y的各对典型相关系数为ρ1≥ρ2≥…ρm≥0,提出检验的原假设和备择假设。若不能拒绝原假设,则ρ1=ρ2=…ρm=0,此时不能做典型相关分析;若拒绝,则继续检验以下检验若拒绝,则继续检验,以此类推,直到检验ρm是否为0。

在总体服从p+q维正态分布,可用似然比统计量进行检验Qk=-mlnΛk近似服从χ2 (fK)分布,mk=n-(p+q+3)/2,自由度fk=(P-k+1)×(q-k+1),用于检验的似然比统计量为Ak=。在给定的显著性水平α下,当由样本计算的临界值时,拒绝原假设,认为两组变量间存在相关性。

1.2 GRNN理论基础概述

广义回归神经网络[8](GRNN,Generalized Regression Neural Network)是美国学者Donald F.Specht在1991年提出的,它是径向基神经网络(RBF)的一种。

GRNN的理论基础是非线性回归分析[4,5]。非独立变量Y相对于独立变量x的回归分析实际上是计算具有最大概率值的y。Y的预测输出为

X一变量x的观测值;

f(x,y)—为变量x和变量y的联合概率密度函数;

应用Parzen非参数估计,由样本数据集进行积分计算可得到网络的输出为:

Xi一随机变量x的样本观测值;

Yi—随机变量y的样本观测值;

n一样本容量;

σ—高斯函数的宽度系数,称为光滑因子。

估计值为所有样本观测值Yi的加权平均,每个Yi的权重因子为相应的样本Xi与X之间Euclid距离平均的指数。

由此可建立广义回归网络拓扑结构(如图1)。

2 某大桥数值分析

2.1 工程背景

丹江口市的某大跨连续梁桥为6跨预应力混凝土连续梁桥,跨径组成为75 m+4×130 m+75 m,桥梁设计起点桩号K1+122.000,设计终点桩号K1+800.000,大桥全长678 m。按双向两车道设计,桥面总宽11 m。上部结构主梁设计为预应力混凝土箱梁,箱梁横断面采用单箱单室,根部梁高8.0m,高跨比为1/16.3,跨中梁高3.2 m,高跨比约为1/40.6,中间梁段采用1.6次抛物线过渡,抛物线方程为:y=-0.006 507 505x1.6。箱梁底板宽6.0 m,顶板宽11.0 m,两边各悬臂2.5 m,板边缘厚20 cm,根部厚60 cm;箱梁顶板厚25 cm,底板厚度从跨中向根部由40 cm变化到90 cm,腹板厚度从跨中向根部由40 cm变化至90 cm,桥面采用结构找坡。对该桥的施工过程建立有限元动态模拟分析模型,采用MIDAS/Civil V6.7.0软件,建立模型。共建立桥面节点219个,施工阶段68个。

2.2 待识别参数选定

2.2.1 参数初选

影响施工线形和应变的参数主要有混凝土的弹性模量、施工测量温度、梁段的重量、梁段的加载龄期、分析截面距T构中心的距离、分析截面的高度、分析截面的张拉预应力、混凝土收缩徐变、施工偏差等[9]。结合施工现场的桥梁实际状态,选择混凝土容重、混凝土弹性模量、钢绞线弹性模量、顶板直钢绞线张拉预应力和腹板弯曲钢绞线张拉预应力作进一步的识别参数选择。

梁桥的每个梁段都要经历混凝土浇筑、钢绞线张拉和挂篮前移三个工况,混凝土浇筑和挂篮前移工况下,影响因素较为简单,而钢绞线张拉阶段,上述的五个因素都可能成为主要的影响因素。选取一号墩的10号块钢绞线张拉工况进行分析,用MI-DAS计算混凝土容重y1、混凝土弹性模量y2、钢绞线弹性模量y3、顶板直钢绞线张拉预应力y4和腹板完全钢绞线张拉预应力y5分别取不同值时39节点在该工况下的向上的竖向位移x1和T构悬臂根部26节点的压应力增量x2,如表1所示。

2.2.2 参数典型相关分析

5个自变量和2个因变量的参数识别仍然有些复杂,因为如果要考虑两个因素或多个因素的同时变化时因变量的受影响程度,工作量还是大了些。采取典型相关分析对这两组随机变量做进一步的分析,以选出对因变量影响显著的自变量,提高参数识别的效率。

对表1中的两组随机变量进行典型相关分析,得到x1,x2与y1,y3,y4,y5的2对典型相关变量如下:

根据前述的典型相关系数显著性检验方法,拒绝,U1和V1显著相关,继续检验ρ2,

,故当α=0.05时,第二对典型相关变量间相关性不显著,则x1,x2与y1,y3,y4,y5之间只有一对典型相关变量,即为U1和V1。从U1和V1的表达式可以分析得出梁段施工悬臂端部的竖向位移和悬臂根部的应力的影响因素主要为混凝土容重y1钢绞线弹性模量y3,则下面将对这两个参数进行识别。

2.3 基于GRNN的参数识别

2.3.1 网络建立与训练

将混凝土容重(b1)和钢绞线弹性模量(b2)的不同取值进行组合见表2,基于有限元程序计算得到如表所示的39、38、37三个节点在一号墩10号块张拉工况下阶段竖向位移变化值和T构悬臂根部26截面的压应力增量,分别记为a1、a2、a3、a4,将这4个参数作为网络输入值,混凝土容重和钢绞线弹性模量作为网络输出值。

应用MATLAB R2009b建立GRNN网络模型。考虑到训练样本量偏少,且不同的spread参数值对GRNN的网络性能影响较大,使用k-折交叉验证(K-fold cross validation)充分利用样本数据集对算法效果进行测试,并在[0.1,2]范围内以0.1为步长试图找到最优的spread值。由程序运行结果看出,spread值设置为0.7时,训练数据的拟合较好。

2.3.2 参数识别结果与分析

由于本文主要是对该工程的参数识别的理论模拟,所以将混凝土容重()和钢绞线弹性模量()在表3中的组合取值作为有限元模型的输入值,得到a1、a2、a3、a4的值来模拟实测值。如表3所示,将这两组值作为检验样本,输入已经训练好的GRNN网络中进行计算,得到混凝土容重和钢绞线弹性模量网络识别值,分别比较和,误差绝对值均小于0.5%,足以满足施工控制的需要。

3 结语

(1)用典型相关分析取代敏感性分析对大跨度预应力连续梁桥的施工参数进行分析。典型相关分析较敏感性分析的优势在于,可以从结果很直观的看出多个桥梁控制参数与多个施工参数之间的相关程度。在工程背景下的典型相关分析结果表明,本工程的梁段施工悬臂端部的竖向位移和悬臂根部的应力的影响因素主要为混凝土容重和绞线弹性模量。

(2)建立GRNN模型对参数进行识别。BP神经网络的训练对样本数量要求较高,由于建立的GRNN模型能对贫数据的参数识别样本充分学习,检验样本的输出值与仿真值以较低的误差拟合,体现了该GRNN模型较好的参数识别性能。

(3)在该工程的施工控制中,要注意减少一些人为的施工影响因素,如施工误差、施工荷载、监测测量误差等,时刻关注关键工况下桥梁线形和关键截面的应力变化,应用本文提出的参数识别方法,识别主要设计参数的实际值,调整得到最符合施工实际状态的桥梁施工有限元分析模型,以指导施工。

参考文献

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大跨度连续钢构梁桥 篇5

大芦线航道整治一期工程18标主桥为预应力混凝土变截面连续梁桥,全长为261.888 m,跨径布置为70.844 m+120.000 m+70.844 m,主桥分为南北两幅桥实施(南桥Pms09～Pms12,北桥Pmn08～Pmn11),单幅桥宽为19.75 m,中支点梁高7.50 m,边支点梁高3.00 m。顶板宽19.65 m,底板宽9.65 m,翼板宽5 m,腹板厚度0.55～1.00 m,底板厚度0.32～0.96 m。主梁为单箱单室连续现浇箱梁,采用C55混凝土。箱梁内采用纵、横、竖三向预应力结构体系。预应力管道采用塑料波纹管,真空压浆工艺。主桥横断面和纵断面见图1和图2。

2桥梁分段施工原则

原施工图设计采用挂篮悬浇法施工,主桥节段划分成0号节段、1号～13号节段、中跨合龙段及边跨现浇段。由于项目建设工期较紧,同时现场具备支架法浇筑条件,变更为采用分节段支架法浇筑。合并的原则是使除0号块的各节段浇筑体积接近,以保证施工的均衡性。主桥箱梁分段变更为0号块长度不变,原13个挂篮段合并成5个现浇大节段,原1、2号节段合并为7 m节段,原3、4号节段合并为7 m大节段,原5、6、7号节段合并为11 m节段,原8、9、10号节段合并为13.5 m的节段,原11、12、13号节段合并为11 m节段,在边跨支架现浇段中分出2 m边跨合龙段,边跨现浇段长度减少为9.844 m。变更后的节段划分见图3。

3地基、临时锁定柱设置及支架模板形式

支架搭设区域地基铺筑30 cm厚的道渣基层,然后浇筑20 cm厚含ϕ16@200 mm单层双向钢筋网片的C20钢筋混凝土面层。主墩承台基坑开挖处采用素土与6%石灰土分层间隔回填压实。

在承台顶距墩柱中心线2.5 m处设置4根1 100 mm×1 100 mm钢筋混凝土柱作临时锁定柱。

底模、侧模均采用15 mm竹胶板(1.22 m×2.44 m),底模下横桥向布设10 cm×10 cm木方,下层纵桥向布设10 cm×15 cm木方。

主桥采用碗扣式满樘支架法施工。箱梁底板处支架立杆纵、横间距为60 cm×60 cm,腹板底立杆纵、横间距加密为30 cm×30 cm,翼板底支架立杆纵、横间距为60 cm×90 cm;步距均为1.2 m;在距混凝土基础面20 cm处设置扫地杆。

4连续梁施工要点

4.1预应力施工

连续梁采用纵、横、竖三向预应力结构体系。纵向和横向采用符合国家标准GB/T 5224—2003《预应力混凝土用钢绞线》Фs15.2 mm高强度低松弛预应力钢绞线,纵向预应力钢束配置在箱梁的顶、底及腹板,横向钢束施加于箱梁顶板,采用9Φs15.2 mm、12Φs15.2 mm及16Φs15.2 mm规格,并设置有备用钢束。中横梁和腹板位置预应力采用JL25精轧螺纹钢筋和对应的锚具,上端张拉,下端设置固定锚具。预应力管道采用塑料波纹管,真空压浆工艺。

张拉完成后24 h内进行孔道压浆和封锚,压浆使用孔道真空吸浆技术(稳定于最大压力的时间5 min),浆液按规范及试验标准中的要求进行配制。采用42.5级普通硅酸盐水泥,水灰比0.30～0.35。

4.2连续梁的浇筑

连续梁每个箱梁节段的混凝土采用先底板后腹板再顶板的水平分层浇筑。浇筑时应注意以下问题。

1)箱梁支点处梁较高、钢筋密集,采取软管插入泵将混凝土送入模的办法,防止混凝土自由下落及与钢筋管道碰撞发生离析;顶板则用直接泵送入模。

2)浇筑完成后,在混凝土达到终凝时要用湿麻袋草包遮盖,经常洒水,加强养护,保持混凝土湿润状态。

5连续梁浇筑施工监控

在0号节段支架搭设、模板铺设完成后,根据0号节段的荷载重量,用同重量的沙土包对支架和地基进行预压,同时布置相应的沉降观测点进行观测。根据预压沉降量,提供0号节段截面施工监控指令,指导现场施工。沉降观测点布置如图4所示,每个断面布置5个观测点。

0号节段在混凝土浇筑完成和预应力张拉完成后,对标高分2次进行复测,然后结合下一节段的预压沉降观测数据,提供监控指令,指导下一节段的施工。沉降监控截面为每段箱梁断面。主桥监控预抛高实际沉降及成桥后误差汇总表见表1。

6合龙施工

合龙施工是连续梁体系转换的重要环节,对保证成桥质量至关重要。合龙施工原则为低温灌注。合龙顺序为先边跨合龙再中跨合龙,最终完成体系转换。

1)边跨合龙施工。边跨现浇段混凝土浇筑、5号块混凝土浇筑及预应力张拉施工完成后,经标高复测,最大误差为0.017 m(0.02 m),结构轴线误差0.01 m,符合规范要求,进行合龙施工。浇筑边跨合龙段混凝土,待混凝土达到强度和龄期后,张拉边跨预应力。

2)凿除临时锁定柱。临时锁定柱拆除顺序为先拆边跨侧,再拆中跨侧。临时锁定柱拆除后,连续梁边跨与中跨5号标高会出现变化,拆除后边跨和中跨标高变化情况见表2,表中标高增加为“+”,标高减小为“-”。由表2可以看出,临时锁定柱在施工过程中能有效地保证结构的稳定性。

3)中跨合龙施工。对中跨合龙段两侧5号块的梁底标高进行复测,梁底标高相对高差最大误差为0.008 m(0.02 m),结构轴线误差0.01 m,满足中跨合龙要求。

中跨合龙前焊接临时劲性骨架(见图5),在每天温度最低时,浇筑混凝土,混凝土强度和龄期达到后,张拉预应力。

4)拆除合龙段支架。

5)全桥测点联测,按节段划分测量桥面标高进行对比。经过监控单位复测,结构合龙完成后线形状态较好,误差均在2 cm以内(见表1),满足规范要求。

7施工工效分析

施工过程中根据现场情况及每个工序步骤,安排人员、机械和设备,历时247 d,顺利完成了业主要求的桥梁合龙时间节点。主桥连续梁实际施工量及工期进度见表3。

8结语

通过本工程主桥施工过程,总结出大跨度预应力混凝土连续梁桥施工的几个关键控制点。

1)施工过程中,对每个节段的标高,严格依据监控指令进行控制。

2)满樘支架法施工,可以根据人员、机械设备和材料情况,以及不同节段之间的相互交叉施工,合理地安排工期。

3)主桥合龙时,劲性骨架的焊接必须可靠,混凝土应注意在全天最低温度的时候进行浇筑。

摘要：详细介绍了跨径为70.844 m+120.000 m+70.844 m的大跨度变截面预应力混凝土连续梁桥的分段支架法施工技术,给出了地基、支架、模板形式以及桥梁施工过程中施工工艺、计算要点和施工监测结果,最后统计了该桥分段施工工效。对类似工程的施工有借鉴意义。

大跨度连续钢构梁桥 篇6

关键词：病害分析,裂缝,粘贴碳纤维布加固

引言

济南黄河二桥,位于济南西北,南北横跨黄河之上,西接济聊一级汽车专用路,终点(桩号K100+630)接通与济青高速相接的北联路线,南通泰安。该桥为济南西外环的组成部分,全长5750米,宽35.5米,双向6车道;主桥为长947.66米的预应力钢构连续梁体系,该连续梁分为5跨,最大跨径为210米;其南北引桥均为35米的简支T型梁。设计荷载为汽-超20、拖-120。该桥于1996年开始修建,1999年完成通车。随着交通量、车辆载重的不断增加,梁体底面出现了大量严重程度不同的裂缝,所以对该桥梁进行病害成因分析及加固维修。

1桥梁概况

该桥梁体下部受拉面出现裂缝,很有可能是体内配筋不足,材料强度不足, 不能满足承载能力的要求,T型简支引桥的梁肋部位出现少量细裂缝和残缺,主桥和引桥的某些腹板部位出现细裂缝。值得一提的是,桥墩表面也有少量裂缝出现。

2桥梁病害成因分析

该桥最大的病害就是存在大量的裂缝,这些裂缝在不同部位的宽度和发展方向各不相同,并且严重程度也各不相同。

对于梁体底面出现的裂缝,可能有以下几种原因:1)梁体混凝土强度不足, 钢筋设置偏少,导致桥梁本身承载力不达标;2)桥梁实际受力超过了梁体结构受力设计值,使梁体的结构安全系数降低了;3)桥梁设计时,没有考虑到工程实际应用中的通车量是处于增长状态的。

2.1裂缝成因分析

混凝土结构极易出现裂缝,一般的混凝土结构是带裂缝状态工作的。当混凝土结构出现损伤与破坏,所受的拉应力大于混凝土的抗拉强度时,裂缝就会不断开展,直至达到所规定的裂缝限值,使得人们从视觉上感到不安,即适用性和耐久性不能满足要求。

混凝土结构裂缝成因十分复杂,往往是多种因素相互作用而导致的裂缝形成。 就其成因大致可分为两大类:

1)荷载裂缝;结构在外荷载的作用下形成的裂缝,裂缝宽度以及分布与外荷载密切相关。这种荷载裂缝的产生往往说明混凝土结构的承载能力不能满足要求。

2)变形裂缝;结构在非荷载因素作用下产生的裂缝。比如在温度变化、混凝土收缩等因素作用下,混凝土结构产生的变形受到限制时,结构内部就会产生拉应力,当混凝土极限抗拉强度不足以抵抗拉应力时,裂缝就会产生,一旦裂缝产生,混凝土就退出工作,拉应力由钢筋承担。

裂缝成因分析是裂缝评定、裂缝修补和加固的依据。如果不对带裂缝结构进行分析就盲目的对结构进行维修加固,不但得不到预期的补强效果,而且有可能引发二次病害。

3维修加固措施

3.1粘贴碳纤维布加固

该桥横跨黄河之上,加大了维修的难度,并且桥墩及地基承载力不予改变,上部结构的自重也不予改变,所以应选择轻质高强加固材料,便于施工。加固该受损梁体, 采用粘贴高强度、高弹性模量碳纤维布是最理想的施工方案;碳纤维布质量轻、厚度薄,不需要较大的空间,尤其适用该桥加固空间紧张、加固环境不乐观的情况;粘贴碳纤维布时,施工简便,对施工环境要求低,通过环氧树脂将其粘贴在梁底表面使之与梁体形成整体即可。采取粘贴碳纤维布加固后的质量不会增加,还保证了外表轻巧美观,相比体外预应力施工有很大的优势;此加固方法能够使结构具有很好的耐久性, 加固时只需碳纤维布和环氧树脂,它们具有耐碱、耐酸和耐大气环境腐蚀等性能。对梁体腹板某些细微裂缝以及桥墩上出现的细微裂缝,其宽度小于0.2mm,为保证梁体耐久性和防水性,避免结构体内钢筋锈蚀,通过喷射混凝土砂浆的方法灌缝即可。对于梁体某些残缺部位,可通过植筋技术进行修补。

3.1.1加固原理

粘贴碳纤维布加固技术是将高强度的碳纤维布粘贴于结构表面,使它们共同参与受力以达到提高结构承载力的目的。

碳纤维材料的力学性能优良,它的抗拉强度可达普通钢材的10倍,碳纤维材料在被织成碳纤维布之后,构成碳纤维布的碳纤维丝不能共同参与受力,一般情况下, 它受力时,一部分碳纤维丝达到其极限抗拉强度而退出工作,剩下的部分碳纤维丝参与下一阶段受力,直至所有碳纤维被拉断而退出工作。但是当碳纤维布和粘结剂作用时,组成碳纤维布的各碳纤维丝就能共同参与受力,这样很大程度上提高了碳纤维布的抗拉强度。碳纤维加固技术少不了粘结剂的参与,它既能使各碳纤维丝共同作用, 又能使碳纤维布与结构共同受力,以达到结构补强、加固的效果。

4施工方法

1)准备工作

在梁底面标出需粘贴碳纤维布的位置和范围。

2)表面处理

清除梁体底面风化层,使其露出新的结构面,清除结构表面灰尘,保证结构表面干净;对梁底裂缝进行凿开处理并喷射混凝土灌缝,然后整平被粘贴表面, 保证无油污等杂质;对残缺部位应进行修补,保证表面平顺。表面处理时应注意: 当外露钢筋锈蚀了,应对其做除锈处理;平整处理时,可通过涂刷环氧腻子于凹凸粗糙处,并刮平。

3)涂刷涂料

待表面干燥后,将表面处理树脂用滚筒均匀的涂刷在需补强部位,不得有遗漏;待表面处理树脂不粘手时,用修平树脂填平表面凹凸处,保证表面平整。

4)粘贴碳纤维布

待涂料基本固化后,用干燥的滚筒将浸渍树脂涂刷于待补强表面上;将碳纤维布展开、拉紧平铺在浸渍树脂上,用滚筒反复滚压以排除布与树脂之间的空气, 使布与树脂充分的结合并完全浸于浸渍树脂中,如果发现碳纤维布与浸渍树脂之间有未密合的地方,可用美工刀沿着碳纤维布的顺纤维方向剪开,再涂上浸渍树脂并用滚筒反复挤压直至无空气;待碳纤维布粘贴30min后,用滚筒再次涂刷浸渍树脂;待碳纤维布自然风干,重复上述步骤,粘贴第二层碳纤维布,以此类推。 注意:在铺设最后一层碳纤维布时,需做最后一次平整处理并涂上浸渍树脂,风干过程中应做好防水、防尘等保护措施。

5)养护

粘贴碳纤维布后初期固化需1天,在初期固化尚未完成之前,禁止车辆通行, 达到完全固化则需7天。养护期间可采取铺盖薄膜的方式来防水、防尘。

6)涂装

在碳纤维布表面充分风干,浸渍树脂硬化前,可根据设计要求,在其表面涂刷涂料漆进行装饰或涂刷防护漆。

5结论

针对该桥梁体底面出现的裂缝,选择粘贴碳纤维布加固的方法,它施工简便快捷、材料轻薄、极具耐久性、能有效提高承载力。如今,该桥的安全性和适用性均满足要求,说明粘贴碳纤维布对该桥进行加固的方法是切实可行的。

参考文献

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大跨度连续钢构梁桥 篇7

关键词：中等跨度,预应力,连续钢构桥设计,问题探讨

21世纪的今天, 各种新型桥梁应运而生, 推动了现代化经济的快速发展。中等跨度预应力连续钢构桥不同一般的非钢构连续桥梁, 中等跨度预应力连续钢构桥本着较好的钢度、较强的抗震能力、较小的变形、较简单的施工以及较高的经济效益广泛的应用于现代化桥梁建设中。但是在实际的桥梁施工过程中, 由于中等跨度预应力连续钢构桥设计存在种种问题, 进而给实际的桥梁施工带来了极大的不便。因此本文对中等跨度预应力连续钢构桥设计的相关问题进行探讨分析有一定的理论价值和现实意义。

1 中等跨度预应力箱形连续钢构桥总结构设计

1.1 工程概述

九龙河大桥位于四川九龙溪古电站库区九龙河, 为横跨九龙河的一座大桥, 桥梁里程K250+688.85~K250+911.15, 桥梁采用60m+100m+60m预应力砼连续钢构, 主桥桥墩采用变截面空心墩, 群桩基础, 两岸桥台均为桩帽式桥台, 桥全长222.30m。

1.2 连续钢构桥的设计程序

连续钢构桥设计流程依次为结构形式的而选择、设计断面的假定、断面力的计算、设计荷载下的应力、预应力钢束的配置和大小的施加、二次超静定力的计算、对预应力施加后的应力验算、计算预应力徐变产生的超静力以及构造细部验算。

1.3 中等跨度预应力箱梁结构的设计

一般来说箱梁腹板上存在通风孔, 在梁段腹板的中心部位设通风孔, 并做好一定的调整。就九龙河大桥而言, 1号~10号梁段主要是对挂篮悬臂浇注施工方法的采用, 尽可能将悬臂浇注梁段的重量控制为147t, 挂篮控制重量700KN。全桥共有3个合拢段, 边跨合拢段有两个, 中跨合拢段有一个, 合拢段长均为2m, 在吊架上浇注。

1.4 预应力体系及钢束布置

就其实质性而言, 本桥的主梁结构主要为双向预应力结构。纵向预应力钢束主要是对15.2的钢绞线的采用, 张拉控制应力=0.75fpk, 施工时张拉控制应力应远远大于张拉3%。对顶底板纵向预应力钢束两端进行张拉, 通过对OVM15-X大吨位锚固体系进行采用。

竖向预应力钢筋主要是对JL930精轧螺纹粗钢筋进行采用, , 使得预应力张拉控制力远远大于1000MPa。

1.5 桥梁上部构造和下部构造

(1) 桥梁上部构造。本桥上部结构静力分析包括成桥状态下恒载、车道荷载、预应力、混凝土收缩徐变、支座强迫位移、均匀温度作用、竖向梯度温度等荷载作用在内的计算。按有关规范规定对各种作用进行不同的组合, 对结构的持久状况承载能力极限状态、持久状况正常使用极限状态、持久状况和短暂状况构件的应力等分别进行计算。

(2) 桥梁下部构造。本桥墩主要是对矩形空心墩直接采用, 墩顶横桥向宽设置为5.0米, 桩基础主要是由6根桩径为2.5米钻孔灌注群桩组成。

2 中等跨度预应力连续钢构桥设计容易出现的问题及处理措施

一般来说, 九龙河大桥预应力施工主要是对节段式施工方法的采用, 然而中等跨度预应力线序钢构桥设计难免存在各种各样的问题, 主要有以下几点体现:

(1) 钢绞线滑丝。 (1) 钢绞线滑丝原因分析。钢绞线滑丝一方面是由于油污、泥沙以及灰浆附于钢绞线的表面;一方面由于钢绞线由于触碰电焊机的电焊火花, 进而改变钢绞丝的力学性能;另一方面则由于喇叭管内存在一定的毛刺以及混凝土的残渣以及限位板有着较深的限位槽。

(2) 钢绞线滑丝处理措施。一般而言, 钢绞线滑丝主要发生于锚固时, 或者是发生于锚固后的一段时间。为了更好的防止钢绞线滑丝, 就要在张拉完成之后, 及时的对钢绞线判断是够滑丝, 如发现滑丝, 就要对工具锚夹片以及限位板进行更换, 再次对钢绞线束进行张拉, 合理的把握回缩量。当单一的钢绞线出现滑丝, 通过对单根张拉千斤顶进行再次张拉。

(2) 钢绞线断丝。 (1) 钢绞线断丝原因分析。钢绞线断丝的原因一方面是由于钢绞线有着相对不均匀的材质, 进而使得钢绞线腐蚀严重;一方面则是钢绞线由于电焊火花的作用进而改变其力学性能;另一方面波纹管与喇叭的末端的折角相对较大, 集中了钢丝应力。

(2) 钢绞线断丝处理措施。钢绞线断丝处理措施主要有两点, 在钢绞线断丝之后, 就要对其它钢绞线的控制拉力尽可能的提高, 但是在补偿断丝的钢绞线时, 必须保证钢绞线的抗拉强度不超过标准值的0.8倍。同时在钢绞线断丝的过程中, 就要对从根本上减少钢绞线的承载能力, 进行一定的换束处理。

(3) 预应力伸长值负偏差超标。 (1) 预应力伸长量负偏差超标原因。一般而言, 张拉力的大小往往受到预应力筋伸长量的影响, 而预应力伸长量负偏差超标最主要的原因则是钢绞线束的长度逐渐增加以及钢绞线束曲率的半径逐渐较少。一般来说, 预应力筋的长度越小, 预应力伸长值负偏差值也就越小。

(2) 预应力伸长量负偏差超标处理措施。要想从根本上对预应力伸长量负偏差超标进行合理的限制, 就要减少预应力筋的长度, 增加钢绞线束曲率的半径。

3 中等跨度预应力连续钢构桥设计中应注意的相关问题

3.1 预应力张拉前严格保证张拉设备的配套使用

中等跨度预应力连续钢构桥设计中, 在预应力张拉之前, 就要对张拉设备的配套使用严格的加以保证, 一旦施工过程中张拉设备存在异常情况, 重新标定张拉设备, 对张拉力的准确性加以保证。

3.2 施工前做好材料的准备工作

在中等跨度预应力连续钢构桥设计中, 其工作的难度主要是钢绞线束的换束过程, 必须严格保证钢绞线的合格性, 同时对原材料锚固能力的检验进一步加强, 尽可能对原材料不合格导致的张拉失败现象加以避免。

3.3 最大限度的提高预应力孔道的成型精度

在对预应力孔道的成型精度进行提高的同时就要对梁体结构的应力储备在一定程度上降低, 一方面孔道的定位钢筋将井字形作为主要的采用方法, 尽可能使得直线段定位钢筋的纵向间距小于或等于80cm, 而曲线定位钢筋的纵向间距必须严格控制为40cm以下。一方面尽可能防止孔道出现局部的弯曲, 合理的确定预应力孔道的位置;另一方面则要对波纹管的接管连接质量加以控制, 采用大一号的接管外露应用于每一节段的外露波纹管。同时不允许孔道和端部喇叭管张拉平面存在一定的折角, 防止孔道的局部变形和偏摆。

3.4 严格遵守张拉工艺操作

由于中等跨度预应力连续钢桥施工过程中有着较多的张拉施工人员, 在一定程度上影响着钢绞线束的张拉效果, 为了更好的控制这一现象, 就要要求钢绞线束的张拉施工人员严格遵守张拉工艺操作, 对张拉工作统一指挥, 尽可能注意预应力张拉过程中各种异常现象的产生, 尽可能及时的提出问题, 并加以解决。尤其是对钢绞线上夹片留下来的咬痕以及油压表指针的抖动等情况提高重视度, 防止钢绞线滑丝、断丝以及预应力伸长值负偏差超标等情况的出现。

3.5 做好预应力箱梁的浇筑

浇筑时应保证浇筑进度和振捣密实, 所有工作缝应认真凿毛清洁, 确保新老混凝土结合强度, 同时各梁段应注意严格控制尺寸, 施工误差应限制在规范允许范围内, 各悬臂施工梁段, 在浇筑阶段、挂篮拆除移动阶段均必须保持对称同步平衡施工, 用于悬浇阶段的模板必须采用钢模, 必须确保腹板混凝土振捣密实, 混凝土配方时应尽量减少外掺剂含量。

3.6 其它相关问题的注意

施工单位在进行施工放样之前, 必须对各桥梁墩台控制里程桩号、桥位、设计标高等数据进行复核计算, 同时桥墩桩基的施工关系到施工工期和设计意图的实现, 为避免被动保证工期和施工质量, 施工方应仔细研究业主提供的地勘报告, 加强组织管理, 周密策划, 杜绝出现断桩, 做到每根桩顺利实施。

4 结语

总之, 要想从根本上减少中等跨度预应力连续钢构桥施工过程存在的种种问题, 就要加强对中等跨度预应力连续钢构桥的设计, 全面防止相关问题的出现。

参考文献

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[2]张凯.大跨度预应力混凝土连续钢构桥0号块局部应力分析[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013, (10) .

[3]中等跨度钢管混凝土桁架连续梁桥成套技术研究[J].西部交通科技, 2014, (2) :1-7.