主跨138米預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋的施工控制

1、主跨138米預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋的施工控制作者：劉黎明一、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93.0m138.0m93.0m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

2、。設(shè)計荷載為汽車20級，掛車100，總體布置見下圖。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)計要求。對于懸臂施工的預(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)測所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實值進行施工階段的仿真分析，確定出每個懸臂澆筑階段的立模標高，并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測的成果對誤差進行分析、預(yù)測和對下一立模標高進行調(diào)整，以此來保證成橋后橋面線型、合攏段兩懸臂端標高的相對偏差不

3、大于規(guī)定值，以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計要求。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，結(jié)構(gòu)的最終形成必須經(jīng)歷一系列的施工過程，對施工過程中每個階段進行詳細的變形計算和受力分析，是橋梁施工控制最基本的內(nèi)容之一。為了達到施工控制的目的，我們必須首先通過計算來確定橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中每個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

4、真分析的計算模型在進行仿真計算時，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，整個橋梁離散為101個梁單元，102個節(jié)點，主墩Z1，Z2，Z4簡化為活動鉸支座，Z3簡化為固定鉸支座。其成橋結(jié)構(gòu)計算簡圖見《仿真計算模型的單元及節(jié)點劃分圖》。仿真計算模型的單元及節(jié)點劃分圖2、仿真分析的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)大多數(shù)情況下，采用規(guī)范設(shè)計參數(shù)計算的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移均較實測值大，這對設(shè)計是偏于安全的，但對于結(jié)構(gòu)施工控制來說是不容忽視的偏差，因為它

5、將直接影響到成橋后結(jié)構(gòu)線型及內(nèi)力是否符合設(shè)計要求。此次仿真分析的設(shè)計參數(shù)取用原則是：結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的取值盡量和實際相吻合；對于主要的可以測定的設(shè)計參數(shù)，則用試驗數(shù)值；難以測定的則依照設(shè)計規(guī)范，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗進行修正。設(shè)計參數(shù)的具體數(shù)值見表一：設(shè)計參數(shù)數(shù)值表表一項目設(shè)計參數(shù)材料50號砼，預(yù)應(yīng)力鋼絞線，，砼算參數(shù)彈性繼效系數(shù)0.3徐變速度系數(shù)0.021瞬時徐變系數(shù)0.8滯后徐變系數(shù)0.4環(huán)境相對濕度0.7砼平均加載齡期10天預(yù)應(yīng)力計算參數(shù)

6、錨具變形與鋼束回縮值4mm，鋼絞線松弛損失按控制應(yīng)力的4.5%，管道摩阻系數(shù)u=0.25，管道偏差系數(shù)k=0.002設(shè)計荷載一期恒載容重二期恒載:防撞欄7.889橋面鋪裝:瀝青預(yù)應(yīng)力錨下控制應(yīng)力溫度荷載年溫差，日照溫差頂板升溫支座沉降10mm綜合考慮各種因素后，將各影響參數(shù)輸入軟件中，由軟件自動算出各施工階段每一梁段的撓度，合攏時的撓度，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)，在施工階段對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形影響較

7、大的設(shè)計參數(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變形影響較大，其它的參數(shù)影響較小。根據(jù)規(guī)范可知，橋梁的預(yù)拱度公式為：所以成橋后橋面標高：。6、施工階段立模標高的確定在主梁的懸臂澆筑過程中，梁段立模標高的合理確定，是關(guān)系到主梁的線型是否平順，是否符合設(shè)計的一個重要問題，如果在確定立模標高時考慮的因素比較符合實際，而且加以正確的控制

8、，則最終橋面線型較好。否則，最終橋面線型會與設(shè)計線型有較大的偏差。眾所周知，立模標高并不等于設(shè)計中橋梁建成后的標高，總要設(shè)置一定的預(yù)拱度，以抵消施工中產(chǎn)生的各種變形（撓度）。其計算公式如下：式中：――施工i梁段時i梁段的立模標高（梁段最前端某確定位置）――i梁段設(shè)計標高――施工i梁段時混凝土澆筑前i梁段的總撓度（軟件自動算出）――施工i梁段掛籃的變形值其中掛籃的變形值是根據(jù)掛籃加載試驗，綜合各項測試結(jié)果，最后繪制出掛籃荷載－撓度曲線，進

9、行內(nèi)插而得。此立模標高計算公式簡單，概念清楚，使用方便，而且實際使用效果很好。7、仿真計算主要結(jié)果通過計算結(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

10、規(guī)范要求。承載能力極限狀態(tài)：從附件中可以看出截面基本滿足規(guī)范要求。各個施工階段的撓度曲線很順暢。撓度的變化也很正常。四、施工控制的參數(shù)識別和現(xiàn)場測試1、參數(shù)的識別結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的變化能導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化和形狀的改變，因此我們在大跨度橋梁的施工控制中，必須對設(shè)計參數(shù)進行識別和修正。不同的設(shè)計參數(shù)對結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響程度是不同的?？偟恼f來，對于連續(xù)梁主要的設(shè)計參數(shù)有以下幾個方面：（1）結(jié)構(gòu)幾何形態(tài)參數(shù)：主要是橋梁結(jié)構(gòu)的跨徑、高跨比、線型等，它

11、們表征了結(jié)構(gòu)的形狀和結(jié)構(gòu)最初的狀態(tài)。（2）截面特征參數(shù)：截面的面積、抗彎慣性矩等。（3）與時間有關(guān)的參數(shù)：溫度、混凝土齡期、收縮徐變是隨著時間而變化的參數(shù)。（4）荷載參數(shù)：主要是結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重力、施工臨時荷載和預(yù)加力。（5）材料參數(shù)：主要是指材料的彈性模量E和剪切模量G，對于混凝土材料來說，這兩個參數(shù)有一定的波動，在橋梁的施工控制中要對其進行識別。這五類設(shè)計參數(shù)在同一座橋梁的施工控制中并不是每一個設(shè)計參數(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響都是一樣的，因