预应力混凝土连续桥梁因具有施工技术成熟、地形适应能力强等优点而被广泛的应用在现代桥梁施工建设中。悬臂浇筑法是一种常见于混凝土连续桥梁工程中的施工技术,能提高桥梁质量并降低施工成本,具有较高的使用价值。但从我国现阶段桥梁施工的实际情况来看,悬臂浇筑施工的质量控制依然存在一定的问题,对桥梁的整体质量产生影响,如何做好悬臂浇筑施工质量控制工作,成为工作人员关注的重点。本文将以此为背景,对大跨度应力混凝土连续梁桥悬臂施工控制方法进行简单分析。
一、预应力混凝土连续桥梁悬臂施工控制方法
连续桥梁施工控制中,应认识到施工、监测等多个环节对施工结果的影响,因此施工控制的关键就是对各种误差进行分析、识别、调整,争取获得更好的施工控制效果。
1.预应力混凝土连续桥梁施工控制方法 (1)预测控制法
在连续桥梁浇筑施工结束之后,容易出现误差,出现误差后,除张拉预应力之外,难以调整其他施工技术要素。为避免这种情况,可采取预测控制法。预测控制法是指:要全面考虑影响桥梁结构状态的相关要素,并分析施工所要表达的目标,对每一阶段的施工结果进行预测,确保施工能按照既定的预测目标进行。这种方法能满足大部分桥梁施工质量控制的需要,尤其适用于大跨度预应力混凝土连续桥梁悬臂施工的需要,能通过预测施工节段,避免节段施工状态不佳。
(2)線性回归法
线性回归法主要通过分析悬臂箱梁扰度与悬臂重量、长度的二元线性回归处理,建立挠度线性回归模型。该模型能正确分析箱梁挠度变形规律,并预测施工 段挠度。但其对数据的要求较高,若规律性数据较少,则难以保证预测精度。
2.计算公式
(1)预应力所产生的弹性挠度
悬臂箱梁为变截面梁,本文将悬臂划分为若干节段,并按照《铁路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》,固定混凝土构件刚度指为0.85EhI0,其具体资料见图1。
根据图1的基本内容,可求得任意截面挠度表达公式:
在上述公式中,Y代表悬臂箱梁的弹性挠度;Eh代表混凝土弹性木梁;Ii代表第i段梁端截面弯矩的平均值,一般情况下,取该段末段截面弯矩的平均值;di代表第i段的实际长度;Xi代表第i段梁段虚荷的载重心至梁端根部的实际距离;Zi代表计算挠点至梁端根部的实际距离。
(2)悬臂施工有限元方法
结合材料力学的相关内容,计算梁转角θ的计算公式,分析θ与挠度v之间的关系,其计算公式为:
设I为梁截面对主轴z的惯性矩,其计算公式为: 二、大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂施工控制方法分析
本文将结合实际案例,对大跨度预应力混凝土连续桥梁悬臂施工控制方法进行简单分析。
1.A工程简介
A工程的主桥我三跨一联的预应力砼桥梁,全长为176m,跨径组成为48+80+48m。A工程连续梁设计为变截面预应力混凝土两项,采用悬臂浇筑施工方法。
2.A工程连续施工的主要目的与内容
A工程连续梁施工的主要目的,就是保证施工阶段结构的安全性,并确保结构成型之后其内力状态符合设计要求。在A工程施工过程中,主要通过多种计算理论计算出各阶段的主梁标高值。但考虑在施工过程中可能存在多种误差,为降低这部分误差对成桥的影响,对连续施工中的变形、受力情况进行控制、检测。在A工程施工中,施工监控的主要目的主要包括:(1)对大桥每一施工阶段进行严格监控与计算,并根据结构反应情况,对结构参数进行识别,确定施工控制的参考方向;(2)分析大桥施工过程中各阶段的受力、变形情况,通过制作施工控制实测资料表,实时监控施工调整的基本内容;(3)分析、对比大桥结构反应的理论值与实测值,并根据分析结果控制下一阶段的施工。
在A工程施工中,其基本控制流程为:(1)按照技术规范与工作经验,确定不同施工状态下的计算阐述,并通过施工过程模拟计算程序,以设计线性为目标,预报施工标高;(2)按照线性回归法的相关内容,确定第i点的施工情况,并明确应力、温度等实际数值;(3)比较计算值与实测值,根据两者误差的大小,确定模拟计算程序,并预报下一阶段的施工标高值;(4)按照(3)中的内容,预报下一阶段的施工数据,并测量不同主梁的标高、温度等;(5)重复进行上述步骤,直至施工结束。
3.施工控制计算 (1)计算模型
在对A工程进行施工控制时,采用前进分析法,结合桥梁博士软件,对施工过程进行模拟计算,还原真实的施工环境。
结合A工程的实际特点,基于有限元分析的相关理论,将整个施工结构转化为平面受力结构,不同施工阶段的混凝土梁端离散为梁端有阶段的梁单元。按照图2的流程逐步开展计算。
(2)选取计算参数
混凝土弹性模量、强度,预应力管道摩擦阻力等取值均由实验确定,并在施工过程中,根据混凝土参数实验确定最终的取值,并不断调整模型,为确定下一阶段的立模标高提供数据支撑。在选取计算参数时,其基本内容应包块段断编号、抗压强度值(MPa)、弹性模量(Gpa)等内容。
4.计算分析
结合桥梁博士软件,计算出不同施工阶段的永久荷载效应与预应力效应等,并将所有的计算结果存储到电子文档中。在施工阶段,将计算结果作为最理想的施工状态,也可以将实际数值与理论结果进行对比,两者差越小,则说明桥梁越稳定。
对A工程数据进行计算,结果发现:在最大悬臂状态下,各单元阶段的应力分布不相同,且应力主要集中在6-8MPa之间;最大悬臂状态下各节点累积位移存在差异,多集中在在6-10mm之间。从整个计算结果来看,悬臂的挠度变化不明显,说明该工程中悬臂浇筑效果良好。
5.施工质量控制要点
(1)确定混凝土弹性模量
对于预应力混凝土构件与部分预应力混凝土A类构件,分析短期荷载作用下受弯构件的刚度,采用0.85EhI0,其中Eh代表混凝土割线弹性模量,I0代表换算截面惯性矩。为获得更好的质量控制效果,应该去诶定混凝土弹性模量大小对结构挠度的影响,并保证混凝土弹性模量与试验点的受力情况基本一致。
(2)结构自重分析
结构节段的实际重量可能会与混凝土浇筑理论值产生一定的偏差,这一偏差可能会导致梁端超重。在分析这种偏差是,可以采用梁端实测反馈数据与结构自重进行参数评估。
结束语:
本文简单分析了大跨度预应力混凝土梁旭梁桥悬臂施工的控制方法,并结合实际案例,对其具体控制方法进行分析。对工作人员而言,在施工过程中,应该重视原始数据的积累,通过实测数据与理论数据的对比,寻找影响施工质量的深层次要素,以获得更好的施工控制效果。
参考文献:
[1]汪华,汪新元.大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制[J].中华民居(施工·技术),2014(05):335-336.
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