矮塔斜拉橋施工控制參數(shù)分析范文.doc

專業(yè)資料分享 矮塔斜拉橋施工控制參數(shù)分析董麗娜1（1河北省交通規(guī)劃設計院試驗檢測室 河北 石家莊 ）摘 要：以永定新河矮塔斜拉橋為對象，建立Midas模型，分析溫度、剛度、混凝土收縮徐變等施工控制參數(shù)對矮塔斜拉橋結構受力的影響。關鍵詞：矮塔斜拉橋 影響參數(shù) 溫度 剛度 收縮徐變施工控制中的誤差是指結構的實測值與實時修正后理論分析值即計算值的偏差。各種影響因素中，結構設計參數(shù)誤差是最主要的因素。因此在橋梁施工過程中必須對結構設計參數(shù)進行識別和修正。在矮塔斜拉橋斜拉橋的施工過程中，影響結構受力的參數(shù)很多，其中影響較大的有：溫度、斜拉索索力、自重、剛度、混凝土收縮徐變。以永定新河矮塔斜拉橋為例進行參數(shù)敏感性分析。參數(shù)敏感性分析的任務就是要確定對橋梁施工結構行為影響較大的設計參數(shù)。具體表現(xiàn)在設計參數(shù)發(fā)生一定幅度變化后，由此而引起的結構控制部位的位移以及內(nèi)力變化幅度的大小，設計參數(shù)變化幅度一般在10%以內(nèi)。比較參數(shù)變化前后的主梁豎向位移、主梁應力以及斜拉索索力的差異，從而分析這些參數(shù)對結構的影響。永定新河矮塔斜拉橋Midas模型如下：圖1永定新河矮塔斜拉橋Midas模型圖一、溫度影響分析矮塔斜拉橋施工過程中的溫度影響通常包括整體溫度影響以及局部溫度影響兩方面。整體溫度影響是指隨季節(jié)氣候變化，結構整體所受溫度變化影響，一般認為是結構的整體升溫或降溫；局部溫度影響是指由于日照等因素，結構各部件由于日照作用的不均勻而引起的溫度變化不均勻。首先分析整體溫度變化影響：1、 結構整體升溫10度。主梁豎向位移、應力、斜拉索力變化如下圖： 整體升溫10度主梁豎向位移變化 整體升溫10度主梁應力變化整體升溫10度斜拉索索力變化圖2 整體升溫10度參數(shù)變化溫度升高引起主梁主跨中部上翹，邊跨中部下降，但豎向位移值變化不大。溫度升高在主梁跨中引起上緣受壓的彎矩，而在支點處引起上緣受拉的彎矩；在主梁下緣引起的應力變化與上緣相反，上、下緣應力變化均很小。溫度升高對索力的影響：溫度升高使斜拉索索力減小，遠離主塔拉索索力比靠近主塔拉索索力變化要大，但斜拉索力變化幅度非常小。3、結構整體降溫10度。主梁豎向位移、應力、斜拉索力變化如下圖： 整體降溫10度主梁豎向位移變化 整體降溫10度主梁應力變化整體降溫10度斜拉索索力變化圖3 整體降溫10度參數(shù)變化整體降溫10度引起的豎向位移、主梁應力、斜拉索索力變化規(guī)律與整體升溫10度時的變化規(guī)律相反，變化數(shù)值與升溫10度基本相同。通過對結構整體升降溫的分析，可以看出結構整體溫度升高或降低對主梁線形、主梁應力以及斜拉索力會產(chǎn)生微小影響，相對整體來說可基本忽略。分析局部溫度變化影響：局部溫度變化對斜拉橋的影響較復雜，而且結構各部分溫差的變化也較復雜。斜拉索的溫度隨大氣溫度變化較快，索內(nèi)的溫度也比較均勻；但混凝土主梁內(nèi)的溫度場分布復雜，隨大氣溫度的變化有滯后性，且日照表面和混凝土內(nèi)部呈現(xiàn)較大的溫度梯度，通常均呈現(xiàn)較明顯的非線性溫度場分布。從以上分析可看出，局部溫度變化比整體溫度變化影響要顯著，而且局部溫度變化復雜，難以靠計算進行分析，所以在進行對線形標高有較大影響的施工工序時，最好保證在溫度均勻的時段進行，以避免考慮局部溫度變化的影響。而整體溫度變化對施工控制計算得影響又非常小，可以忽略不計。二、斜拉索索力影響分析由于測量及溫度變化等情況，使斜拉索張拉時索力不一定能達到預定值。是斜拉索預張力增大約10%，分析斜拉索力誤差對橋梁結構的影響。 斜拉索力增加10%主梁豎向位移變化 斜拉索力增加10%主梁應力變化斜拉索力增加10%斜拉索索力變化圖4 斜拉索索力增加10%參數(shù)變化由于斜拉索力誤差，使主梁跨中產(chǎn)生明顯豎向位移，由于斜拉索力變化較大，相比而言，跨中產(chǎn)生的豎向位移數(shù)值不是很大。并且主梁產(chǎn)生負彎矩增量，但應力變化數(shù)值非常小。斜拉索力增大，事成橋索力均增大，增量基本在7%左右。說明矮塔斜拉橋斜拉索相當于體外預應力作用，主梁剛度較大，與傳統(tǒng)斜拉橋有很大不同。三、自重影響分析由于混凝土容重誤差、梁段成型尺寸誤差以及模板變形誤差等的影響，會使粱段自重產(chǎn)生一定誤差。使梁段混凝土容重增加10%，即由C50混凝土容重的設計值25kN/m2增大為27.5kN/m2，梁段自重增加10%，計算分析得到成橋狀態(tài)下主梁豎向位移、主梁應力、以及斜拉索索力變化圖如下： 自重增加10%主梁豎向位移變化 自重增加10%主梁應力變化自重增加10%斜拉索力變化圖5 自重增加10%參數(shù)變化梁段超重10%會導致主梁豎向負向位移增大，且跨中有最大豎向負位移，但由于梁段增重幅度較大，豎向位移變化數(shù)值相對較小，說明主梁剛度相對較大，符合矮塔斜拉橋構造特征。梁段超重引起主梁跨中正彎矩和主塔負彎矩增大，單變化數(shù)值幅度相對很小。梁段超重引起斜拉索力均變大，對外側斜拉索影響大于內(nèi)側斜拉索，但是數(shù)值相對成橋索力變化幅度很小，說明矮塔斜拉橋主梁剛度很大。四、剛度影響分析在結構集合特性不變的情況下，影響結構剛度的主要參數(shù)為結構材料彈性模量E，下面主要通過增大主塔、斜拉索、主梁的材料彈性模量E來分析剛度誤差對結構的影響。1、主塔剛度誤差分析將主塔C50混凝土的材料彈性模量E增加10%，通過計算分析得出該狀態(tài)與成橋狀態(tài)相比的主梁位移、主梁應力以及斜拉索力差值。 主塔剛度增加10%主梁豎向位移變化 主塔剛度增加10%主梁應力變化主塔剛度增加10%斜拉索力變化圖6 主塔剛度增加10%參數(shù)變化由以上圖形分析，主塔剛度增加10%，對成橋狀態(tài)影響幾乎可以忽略。只有當主塔受到較大彎曲時，彎矩剛度才會對成橋狀態(tài)有影響。2、斜拉索剛度誤差分析將斜拉索1860鋼絞線彈性模量E增加10%，通過計算分析得出該狀態(tài)與成橋狀態(tài)相比的主梁位移、主梁應力以及斜拉索力差值。 斜拉索剛度增加10%主梁豎向位移變化 斜拉索剛度增加10%主梁應力變化斜拉索剛度增加10%斜拉索力變化圖7 斜拉索剛度增加10%參數(shù)變化由以上圖形分析，斜拉索剛度增加對主梁彎矩以及斜拉索索力影響極小，對主梁豎向位移產(chǎn)生一定影響，但變化最大數(shù)值不足7mm，基本可以忽略。3、主梁剛度誤差分析將主梁C50混凝土的材料彈性模量E增加10%，通過計算分析得出該狀態(tài)與成橋狀態(tài)相比的主梁位移、主梁應力以及斜拉索力差值。 主梁剛度增加10%主梁豎向位移變化 主梁剛度增加10%主梁應力變化主梁剛度增加10%斜拉索力變化圖8 主梁剛度增加10%參數(shù)變化由以上圖形分析，主梁剛度增加10%，主梁豎向位移和主梁上下緣應力變化均非常小，斜拉索力變化相對而言也基本可以忽略，所以主梁剛度變化對該橋影響不大。五、混凝土收縮徐變影響混凝土的收縮徐變受很多因素的影響，離散性大，在施工過程的計算分析中很難正確的模擬。影響混凝土徐變的主要因素是混凝土截面的大小、形狀以及環(huán)境條件。在收縮徐變影響下主梁豎向位移、主梁應力、以及斜拉索索力變化圖如下： 收縮徐變影響下主梁豎向位移變化 收縮徐變影響下主梁應力變化收縮徐變影響下斜拉索力變化圖9 收縮徐變影響下參數(shù)變化由以上分析，混凝土收縮徐變對主梁豎向位移以及主梁應力影響非常小，但是由于混凝土收縮徐變會引起斜拉索索力發(fā)生變化，不容忽視。根據(jù)以上對各種參數(shù)誤差的影響分析，可以得出：一、自重、斜拉索索力的影響較為顯著，影響主要方面為主梁線形變化和索力變化，在