曲線連續(xù)剛構(gòu)橋線形控制施工技術(shù)

1、曲線連續(xù)剛構(gòu)橋線形控制施工技術(shù)1. 工程概況1.1橋型布置巴陽2號特大橋起訖里程力k182+600k183+177,全長577m,采川雙向分離式，左右線橋凈 距0. 518. 0m。左線橋平部分位于直線、部分位于r=3000m的圓曲線上，橋ifij縱坡部分力r=9700ni 的凸曲線、部分為+0.5%和-2. 45%雙向坡，橋面橫坡為單向2%;右線橋平面部分位于直線、部分位 于r=4200m的圓曲線上，橋面縱坡部分為r=10000m的凸曲線、部分為+0. 5%和-2. 35%雙向坡，橋面 橫坡為單向2%。本橋主跨為100+180+100m的預(yù)應(yīng)力混凝土混凝土連續(xù)剛構(gòu)，左右線引橋均為4x 30（

2、云陽岸），2x 30m（萬州岸）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)t梁。1.2箱梁結(jié)構(gòu)主橋采用單箱單室變高度截面，為三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。箱梁頂板高12.1m,底板寬7m，外翼板懸 臂長2. 55m。箱梁0號段長15m（包括墩兩側(cè)各外伸2. 25m），每個“t”構(gòu)縱橋向分為20個對稱梁段, 梁段數(shù)及梁段長度從根部至跨中分別為5x3.5m+8x4m+7x4.5m，累計懸臂總長81. om。1號20 號梁段采用掛籃懸臂澆注施工，懸臂澆注梁段最大控制重量2332. 5kn（未考慮施工荷載），掛籃設(shè)計 自重1000kn。全橋共有6個合攏段（兩幅橋），分別是4個邊跨合攏段和2個中跨合攏段，合攏段長 度均為3m,邊跨現(xiàn)澆段長8.

3、 36mo箱梁根部斷面梁高10. 5m，跨中及邊跨支架現(xiàn)澆段梁高3m（箱梁高均以腹板外側(cè)為準），從中跨 跨屮至箱梁根部，箱高以半立方拋物線變化。從1號梁段至6號梁段腹板厚70cm，從6號梁段至13 號梁段腹板厚60cm,從13號梁段至21號梁段腹板厚50cm,邊跨21梁段號至23號梁段腹板厚60cm, 腹板變厚處設(shè)50cm漸變段過渡。每號梁段的腹板上設(shè)有抗剪齒口。箱梁底板厚除0號梁段為150cm 外，其余梁段底板從箱梁根部截而的120cm厚漸變至跨屮及邊跨合攏段截而的36cm厚。1.3預(yù)應(yīng)力束布置每個t構(gòu)懸臂澆筑段沒預(yù)應(yīng)力鋼束80束，其中肋板束40束，頂板束40束，此外還有預(yù)備束4 朿。箱梁懸

4、澆完成后，未利川的頂板預(yù)備朿孔應(yīng)灌漿填塞。中跨連續(xù)底板朿36朿，頂板朿2朿：每 邊跨連續(xù)底板朿16朿，頂板朿4朿。鋼朿均采用0vm15系列錨具或其它合格產(chǎn)品，用配套系列千斤 頂對稱張拉。箱梁腹板上設(shè)有豎向預(yù)應(yīng)力筋，采用精扎螺紋粗鋼筋，箱梁頂板上設(shè)有橫向預(yù)應(yīng)力束。經(jīng)過建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、監(jiān)控單位、施工單位及所有參建員工的的共同努力，巴 陽2號右幅特大橋于2007年1月26日順利實現(xiàn)中跨合攏。2. 線形控制方案連續(xù)剛構(gòu)梁跨度大，懸臂施工節(jié)段多，重量大，時間長，工況多變，影響因素多，如何保證施 工高精度，最終實現(xiàn)設(shè)計的橋梁線形，達到預(yù)期的受力狀態(tài)，是連續(xù)剛構(gòu)橋施工的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了更好的

5、控制好連續(xù)剛構(gòu)橋的線形，建設(shè)單位將云萬線的七座剛構(gòu)橋梁監(jiān)控任務(wù)進行了招標, 每座剛構(gòu)橋的都有監(jiān)控單位，而目，監(jiān)控單位住到施工現(xiàn)場，和施工單位一起對剛構(gòu)橋的線形進行監(jiān)控。巴陽2號特大橋的監(jiān)控單位是重慶建筑科學研究院。線形控制的內(nèi)容包括兩部分：施工節(jié)段撓度的預(yù)測以及誤差的調(diào)整，流程如下:圖5 1線形控制流程圖具體的工程步驟和措施如h根據(jù)預(yù)計的工程進程及施工設(shè)備，制定線形控制實施計劃。按照施工技術(shù)規(guī)范的要求，對0號節(jié)段的施工托架進行等效預(yù)加載來消除其塑性變形，測定 其彈性變形，在安裝模板吋，預(yù)抬高底模，抬高值與彈性變形值相等。對掛籃進行等效預(yù)加載消除 其非彈性變形，測定苒彈性變形，得到掛籃的荷載和僥

6、度的對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)各節(jié)段的重m及其施 工荷載，確定了施工各節(jié)段時掛籃的變形值。灌注每一節(jié)段梁體混凝土前，在頂而埋設(shè)撓度測點鋼樁。在施工過程中實測各施工階段的撓度變化及掛籃變形，實測預(yù)應(yīng)力管道摩阻、梁體混凝土的 容重和彈模。根據(jù)工期變化、實際荷載參數(shù)及實測結(jié)果，及時調(diào)整預(yù)拱度值，控制立模標高。嚴格控制混凝土質(zhì)量及張拉質(zhì)量。在混凝土施工過程中，準確控制混凝土的配合比和塌落度等技術(shù)參數(shù)，使混凝土的齡期強度、 彈性模s:符合設(shè)計要求。在預(yù)應(yīng)力張拉過程采用張拉力及伸長值雙控，并在混凝土達到張拉強度時 張拉。保證實測各梁段撓度與理論值相符，以達到線形控制的目的。同一 t構(gòu)兩端均衡作業(yè)，移動掛籃的距離差控

7、制在40cm以內(nèi)，移動速度不超過locm/min, 移動時掛籃后部必須設(shè)保險設(shè)施。在懸灌接近合攏段時提前聯(lián)測以減小合攏段兩側(cè)懸臂梁段的相對高差。為了減少溫度的影響，測量盡量在清晨或傍晚進行?，F(xiàn)場配置一臺筆記本電腦，使用橋梁專業(yè)專用有限元程序進行變形、內(nèi)力分析，計算撓度、 預(yù)拱度和立模標高。3. 大跨曲線連續(xù)剛構(gòu)橋線形控制的關(guān)鍵技術(shù)大跨度曲線連續(xù)剛構(gòu)橋梁懸臂施工最凼難的任務(wù)之一就是線形控制。施工中梁體線形控制不僅 關(guān)系到橋型的美觀，更關(guān)系到橋梁受力。線形控制技術(shù)復(fù)雜、難度大，影響因素多，耑要考慮到諸 如掛籃彈塑性變形、掛籃及梁體自重、施加預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮與徐變、溫度應(yīng)力、地基沉降等各 個方面因

8、素，能否準確預(yù)計并及時調(diào)整，關(guān)系到施工的成敗。3. 1施工撓度的計算與控制人跨曲線剛構(gòu)橋梁懸臂澆筑施工屮，僥度控制極為重要。而影響撓度的因素較多，主要有掛籃 的變形、箱梁段自重、預(yù)施應(yīng)力大小、施工荷載、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、混凝土收縮與徐變、日照和溫度 變化等。撓度控制將影響到合攏精度及成功與否，故必須對撓度進行精確的h算和嚴格的控制。目前由于計算機應(yīng)用水平的提高，對于懸臂灌注梁體的撓度控制帶來了方便，通過設(shè)定撓度目 標函數(shù)控制，在大的計算機施工仿真分析計算基礎(chǔ)上，取得控制參數(shù)，反推出懸臂灌注施工屮的 重要數(shù)據(jù)，如預(yù)拱度的設(shè)置、臨時預(yù)應(yīng)力來的布置等，就可以加強施工過程中梁體線形與撓度的控 制，3.2梁

9、體預(yù)拱度的設(shè)置科學合理確定懸臂每一待澆梁段的預(yù)拱度非常重要，因力它們直接影響到合攏朿孔道的順直、 成橋線形及支座的受力狀況。只有預(yù)拱度設(shè)置合理，才能保證一個跨徑內(nèi)將要合攏的兩個懸臂端可 能在同一水平線上，也才能使橋梁上部結(jié)構(gòu)經(jīng)歷施工和運營狀態(tài)，反發(fā)生向上或向下形式的撓度 后，以保證結(jié)構(gòu)在運營一定時間后達到設(shè)計所期望的標高線形。一般設(shè)置預(yù)拱度的曲線和數(shù)值，是 將從施工開始到完工后三年左右時間每一節(jié)點的彈性和徐變總撓度曲線及數(shù)值反向設(shè)置。考慮到各 個橋梁工地的溫度和濕度環(huán)境及橋梁施工方法與時間進度安排的不同，各系數(shù)取值不同，并與工地 實際情況不完全相符，還必須依據(jù)各座橋梁施工屮的試驗實測值對系數(shù)項

10、進行修正，并結(jié)合施工實 際酌情調(diào)整和控制。理論和實踐的結(jié)合，是設(shè)置預(yù)拱度抵消撓度的有效方法。3.3合攏髙差的調(diào)整與控制對人跨曲線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，為了保證結(jié)構(gòu)設(shè)計力狀態(tài)和成橋后的橋而線形，合攏 島差的控制是i分重要的。為此，必須跟蹤計算實施施工監(jiān)控，分析彈性變形和徐變變形的規(guī)律性, 及時調(diào)整。同時，嚴格的合攏精度還必須有行之有效的技術(shù)保證措施，使合攏高差控制在1.5cm以 內(nèi)，滿足設(shè)計要求。3. 4糾編措施盡管在橋梁設(shè)計和施工時已計算了撓度并設(shè)置了預(yù)拱度，也進行了施工精密測量和撓度監(jiān)控， 但是因施工過程中不定因素太多，加之每一平衡懸臂施工時間長短不同，難免會有撓度誤差和不符 合設(shè)計要求的

11、標高以及縱軸向梁體線形不平順等現(xiàn)象出現(xiàn)，為了保證合攏段混凝土澆筑過程屮，在 混凝土強度不高的怙況下，使合攏段的兩側(cè)標高之差控制在不變狀態(tài)下，并使線形平順，這時必須 采取一些糾編措施。如根據(jù)施工現(xiàn)場條件，在合攏段兩懸臂端增加平衡配重，或使用臨時預(yù)應(yīng)力鋼 束，糾正梁端豎向或水平向的懸臂撓度差。通過糾編可達到設(shè)計所要求的梁體線形，但當懸臂端梁 段有扭轉(zhuǎn)變形發(fā)生吋糾編則相當困難。因此，施工中必須控制好箱梁的橫向變形，防止發(fā)生扭轉(zhuǎn)撓 度與變形。3.5收縮徐變的計算目前，對簡支梁的徐變研究資料較多，而對連續(xù)梁，特別是大跨連續(xù)剛構(gòu)橋梁研究較少。影響 徐變拱度的因素很多，如水灰比、砂石料級配、張拉齡期、養(yǎng)護措

12、施、應(yīng)力狀態(tài)、運營條件，尤其 是相鄰跨的相互影響等。由于各橋?qū)嶋H情況t差萬別，因此按理論的經(jīng)驗公式推算的徐變值往往難 以與實際值相吻合。必須結(jié)合施工實際情況，才能得到較精確的收縮徐變計算值。4線形控制的基本原理4.1線形控制的重要性及要求橋梁（特別是大跨度橋梁）施工過程中的安全和成橋狀態(tài)是否能滿足設(shè)'h要求是橋梁建設(shè)者必 須解決的問題。要達到施工安全符合特定線形與受力狀態(tài)要求，僅通過事后檢查是無法實現(xiàn)的，必 須對施工全過程進行控制。為了克服橋梁懸臂施工屮引起的靜定結(jié)構(gòu)的短期彈性撓度和長期徐變撓 度，保證梁在同一跨度內(nèi)合攏時兩懸臂端的標高誤差不大，對于靜定懸臂施工的兩端應(yīng)保持平衡并 預(yù)設(shè)

13、上拱度。工程結(jié)構(gòu)在恒載、預(yù)應(yīng)力以及由此產(chǎn)生的徐變等作用都要產(chǎn)生變形，這些變形一般均 屬永久變形。線形控制的目的就是在考慮給定因素作川所發(fā)生的永久變形后，所控制的橋梁梁跨構(gòu) 線形、內(nèi)力與設(shè)計要求盡可能吻合，使之誤差最小。為了達到線形控制的0的，懸臂澆筑的連續(xù)梁在t構(gòu)施工時，每一節(jié)節(jié)段立模澆筑要進行預(yù)抬 高設(shè)置，即立模標高為設(shè)計標高和預(yù)抬高值之和。不設(shè)置預(yù)抬高進行懸臂澆筑的連續(xù)梁,合攏時對 接誤差也可能小，但梁的線形將和設(shè)計線形產(chǎn)生較大誤差。線形控制首先必須對各主要因素作用下梁跨的變形進行分析計算，然后根據(jù)計算值分析確定各 節(jié)段立模時預(yù)抬高值。由于梁跨結(jié)構(gòu)是逐段形成的，在形成過程中，梁體各點標高和

14、梁體結(jié)構(gòu)長度 都是變化的，因此預(yù)抬高值不能簡單地按各種因素作用下梁跨變形的撓曲線上的量值進行反向設(shè)置， 它的數(shù)值應(yīng)該等于梁段形成以后，各因素作用所產(chǎn)生的變形之和，但方向相反。施工中梁體線形控制不僅關(guān)系到橋型的美觀，更關(guān)系到橋梁受力。線形控制技術(shù)復(fù)雜、難度大, 影響因素多，需要考慮到諸如掛籃彈塑性變形、掛籃及梁體自重、施加預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮與徐變、 溫度應(yīng)力、地基沉降等各個方而因素，能否準確預(yù)計并及時調(diào)整，關(guān)系到施工的成敗。4. 2線形控制的基本公式大跨度橋梁的施工采用分階段逐步完成的施工方法，結(jié)構(gòu)的最終形成，必須經(jīng)歷一個漫長而又 復(fù)雜的施工過程以及體系轉(zhuǎn)換過程，施工階段屮每個施工過程的變形計算

15、和受力分析，是橋梁結(jié)構(gòu) 施工控制中最基本內(nèi)容。橋梁結(jié)構(gòu)施工控制的0的就是確保施工過程中結(jié)構(gòu)的安全，保證橋梁成橋 線形及受力狀態(tài)基本符合設(shè)計要求。為了達到施工控制的h的，我們必須對橋梁施工過程屮每個階 段的受力狀態(tài)和變形情況進行預(yù)測和監(jiān)控。因此，必須通過合理的計算和理論分析來確定橋梁結(jié)構(gòu) 施工過程中每個節(jié)段在受力和變形方而的理想狀態(tài)，以便控制施工過程中每個階段的結(jié)構(gòu)行為，使 其最終的成橋線形和受力狀態(tài)滿足設(shè)計要求。通過對懸臂結(jié)構(gòu)施工時結(jié)構(gòu)分析，可以確定出結(jié)構(gòu)在施工階段的理想狀態(tài)，這種理想狀態(tài)是我 們期望在施工中實現(xiàn)的0標。但是在實際施工中，結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)并不總是與其理想狀態(tài)吻合，甚 至結(jié)構(gòu)的實際

16、狀態(tài)很難達到其現(xiàn)想狀態(tài)。換而言之，橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)與理想狀態(tài)總是存在著一 定的誤差。究其原因，主要是由設(shè)計參數(shù)誤差（如材料特性、截面特性、容重等）、施工誤差（如制 作誤差、架設(shè)誤差、預(yù)應(yīng)力張力誤差等）、測量誤差、結(jié)構(gòu)分析模型等綜合干擾所致。4. 2.1立模標高的確定對于梁段立模標高的計算方法有相對撓度法和絕對撓度法兩種。所謂相對撓度法是假定所行梁 段模板一次全部立好（節(jié)段1灌注時，節(jié)段2、3等雖不存在，但卻產(chǎn)生了撓度），相對于統(tǒng)一的基線計算總撓度，進而以相鄰兩節(jié)段的相對轉(zhuǎn)角（為苓）和相對僥度來確定立模標高。這一方法的 缺點是前面梁段的誤差將被放大后用于確定后序梁段的立模標高，不利于精確控制。

17、實際所用的梁段立模標高計算方法為絕對撓度法。絕對撓度法以橋梁最終成橋狀態(tài)作為控制狀 態(tài)，各梁段在整個施工過程屮的累積撓度值為預(yù)拋商值。該法認為梁體在灌注之后才會有撓度，各 節(jié)段撓度相互獨立，不存在統(tǒng)一的基線。為全面分析箱梁在整個施工過程中的撓度變形情況，并為下一節(jié)箱梁立模提供依據(jù)，每澆筑一 段箱梁，應(yīng)分為五個節(jié)段進行撓度觀測：澆筑混凝土后；張拉預(yù)應(yīng)力前；（3）張拉預(yù)應(yīng)力后；移動掛籃后；澆筑'卜一節(jié)泥凝土前。立模標高公式如下：公式（i）式中：立模標高;一一設(shè)計標高；一一各梁段自重在i節(jié)點產(chǎn)生的豎向變形總和；一張拉預(yù)應(yīng)力束在i節(jié)點產(chǎn)生的豎向位移變形總和；x一掛籃自身在自重作用狀態(tài)下產(chǎn)生的變

18、形，包括掛籃的非彈性變形；fri一一后序段對當前澆筑i節(jié)點產(chǎn)生的下?lián)现?；一一混凝土的收縮徐變在i節(jié)點引起的豎向變形值；一一第i節(jié)點的誤差調(diào)整值。具體要求見（4、誤差調(diào)整的原理和方法）4. 2.2施工過程中精度控制要求結(jié)合施工測量屮的實際條件，要求各箱梁頂、底面底標高誤差小于± 10mm;各截囬的垂直度誤 差小于箱梁高度的1/1000；各斷面的氏度誤差小于± 10mm。箱梁懸臂施工過程中的撓度監(jiān)測控制，要求能反映± 1mm的變化值。4. 2.3剛構(gòu)橋合攏精度要求施工巾最低要滿足公路工程質(zhì)量檢驗評定標準（jtg f80/1-2004）中對剛構(gòu)橋合攏精度的 控制要求，見

19、剛構(gòu)橋施工中線合龍精度的要求。剛構(gòu)橋施工中線合龍精度要求表5 1項目允許偏差懸臂梁端高程與設(shè)計高程之差15mm合攏前兩懸臂端相對高差土 15mm梁段模板中線與沒計中線之差5mm軸線偏差15mm頂面高程差10mm4. 3誤差產(chǎn)生的原因橋梁施工控制的主要目的是使施工實際狀態(tài)最大限度地與理想設(shè)計狀態(tài)（線形與受力）相吻合。 要實現(xiàn)上述目標，就必須全而了解可能使施工狀態(tài)偏離理論設(shè)計狀態(tài)的所有因素，以便對施工實施 有的放矢的有效控制。橋梁施工控制是一個預(yù)告一一施工一一量測一一識別一一修正一一預(yù)告的循環(huán)過程。施工控制 的目的首先是確保施工屮結(jié)構(gòu)的安全，其次是保證結(jié)構(gòu)的內(nèi)力合理和外型美觀。力了達到上述目的，

20、施工過程中應(yīng)對主梁斷妞應(yīng)力和標高進行雙控。為了避免在懸臂澆筑過程中及合攏后主梁出現(xiàn)拉應(yīng) 力，要求控制系統(tǒng)除了具備常規(guī)的結(jié)構(gòu)分析計算手段外，還應(yīng)具備測量主梁斷面應(yīng)力和主梁標高的 數(shù)據(jù)，通過誤差分析，正確判斷誤差原因，并在下一節(jié)段施工中進行修正。如果在施工過程屮對產(chǎn) 生的誤差不及時修正，勢必對橋梁質(zhì)量產(chǎn)生影響，特別是對于某些產(chǎn)生累積的誤差，影響就更大。4. 3. 1結(jié)構(gòu)參數(shù)不論何種橋梁的施工控制，結(jié)構(gòu)參數(shù)都是必須考慮的重要因素，結(jié)構(gòu)參數(shù)是結(jié)構(gòu)施工模擬分析 中的基本資料，其準確性直接影響分析結(jié)果的準確性。事實上，實際橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)一般是很難與設(shè) 計所采用的結(jié)構(gòu)參數(shù)完全吻合的，總是存在一定的誤差，施工控

21、制中如何恰當?shù)赜嬋脒@些誤差，使 結(jié)構(gòu)參數(shù)盡量接近橋梁的真實結(jié)構(gòu)參數(shù)，是首先需要解決的問題。結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括.（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件截而尺寸任何施工都可能存在截而尺寸誤差，驗收規(guī)范中也允許出現(xiàn)不超過限仉的誤差，而這種誤差將 直接導致截而特性誤差，從而直接影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形等的分析結(jié)果。所以，控制過程中要對結(jié)構(gòu) 尺、r進行動態(tài)収值和誤差分析。結(jié)構(gòu)材料彈性模量結(jié)構(gòu)材料彈性模量和結(jié)構(gòu)變形有直接關(guān)系。對通常遇到的超靜定結(jié)構(gòu)來講，彈性模量對結(jié)構(gòu)分 析結(jié)果影響更人，但施工成品中要根裾施工進度做經(jīng)常性的現(xiàn)場抽樣試驗，特別要注意混凝土強度 波動較大的情況，隨時在控制分析屮對彈性模y:的取值進行修正。（3）材料容重材料容

22、重是產(chǎn)生結(jié)構(gòu)在施工過程中的內(nèi)力與變形的重要因素，控制中必須要計入實際各重與沒 計収值間可能存在的誤差，特別是混凝土材料，不同的集料與不同的鋼筋含量都會對容重產(chǎn)生影響。施工控制屮必須對其進行準確識別。施工荷載在所有自架設(shè)體系屮，都存在施工荷載，這部分臨時荷裁對受力與變形的影響在控制分析屮是 不能忽略的，一定要根據(jù)實際情況進行實際測:u:和合理估計。預(yù)加應(yīng)力預(yù)加應(yīng)力是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形控制考慮的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，對橋梁成型后的線形影響 非常大，但預(yù)加應(yīng)力值的大小受很多因素的影響，預(yù)應(yīng)力朿張拉誤差一方面由張拉千斤頂?shù)挠蛪罕?讀數(shù)誤差引起，另一方囲由各種預(yù)應(yīng)力損失引起。預(yù)應(yīng)力損失包括：管道摩阻力；

23、錨具損失； 溫度損失；鋼絲松弛；砼收縮、徐變損失。預(yù)應(yīng)力束張拉對梁軸力產(chǎn)生一定的影響，最終影響主梁斷面應(yīng)力。從表面現(xiàn)象看預(yù)應(yīng)力束張拉 對結(jié)構(gòu)位移影響不大，但從主梁受力看，預(yù)應(yīng)力起了很大作用，如果預(yù)應(yīng)力不足，會引起主梁混凝 土開裂?？刂浦幸獙ζ淙∥徽`差作出合理估計。掛籃變形誤差澆筑混凝土過程屮，掛籃會發(fā)生變形，變形包括縱向變形和橫向變形，也包括彈性變形和非彈 性變形。掛籃的非彈性變形，對于施工質(zhì)量控制有非常大的影響，尤其是采用后支點施工的掛籃。 通過拃籃變形試驗可以減小線形控制中的拃籃變形誤差。4. 3. 2材料收縮、徐變對于浞凝土橋梁而言，材料收縮、徐變對結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形有一定的影響，這主要是由

24、于大跨度 混凝土橋梁施工中混凝土普遍存在加載齡期小、各節(jié)段齡期相差大等引起的。4. 3.3結(jié)構(gòu)計算分析模型無論采川什么分析方法和手段，總要對實際橋梁結(jié)構(gòu)進行簡化和建立計算模型，這種簡化使計 算模型與實際情況之間存在誤差，包括各種假定、邊界條件的處理、模型化的本身精度等。4. 3. 4施工工藝施工控制為施工服務(wù)，反過來，施工的好壞乂直接影響控制目標的實現(xiàn)。除要求施工工藝必須 符合控制要求以外，在施工控制中必須計入施工條件的非理想化而帶來的構(gòu)件制作、安裝方而的誤 差，使施工狀態(tài)保持在控制之中。施工控制是個連續(xù)的過程，任何后期荷載的影響或施工方案的改 變都會影響橋梁的線形和內(nèi)力。4.4誤差調(diào)整的原理

25、及方法通過對結(jié)構(gòu)的施工模擬分析，我們可以確定橋梁結(jié)構(gòu)各個施工階段的理想狀態(tài)，這種理想狀態(tài) 是我們期望的在施工屮實現(xiàn)的目標。但是在實際施工中，結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)并不總是與其理想狀態(tài)吻 合，甚至說結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)很難達到它的理想狀態(tài)。換而言之，橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)與理想狀態(tài)總 是存在著一定的誤差。實際施工中，我們必須去調(diào)整這些誤差，使得橋梁結(jié)構(gòu)的實際線形與理想線 形盡可能一致。懸愾施工中，各個節(jié)段是逐段施工的，后一個節(jié)段的施工是建立在前一個節(jié)段施工的基礎(chǔ)上的。 因此如果對開始的節(jié)段產(chǎn)生的施工誤差沒有進行調(diào)整，那么誤差將產(chǎn)生積累，合攏節(jié)段產(chǎn)生的誤差將可能超過允許值，因此，誤差調(diào)整的最基本思路是將己施工完成節(jié)

26、段產(chǎn)斗:的誤差逐漸減小。參考數(shù)值分析方法中二分法原理，對于標高誤差的調(diào)整方法如下：由于前述各種因素的影響，導致同一梁段的橋面板實際標高值與按立模標高設(shè)置的設(shè)計施工標 高不一致，產(chǎn)生標高殘差值。如果差值小于±10mm,可不進行調(diào)整；如果差值大于±10min,則應(yīng)調(diào) 整，調(diào)整值為1/2標高差值。通過這種調(diào)整方法能夠保證合攏高程平順對接。理論證明如下：設(shè)每個節(jié)段的施工是獨立的，則施工節(jié)段i時產(chǎn)生誤差= 節(jié)段i施工完成后，累計誤差為=由公式（1）可知各個變量之間的關(guān)系為線性，如果不進行誤差調(diào)整，可得到累積誤差和各個節(jié)段誤差的關(guān)系：si =（i = l,n）公式累積誤差為：+去么2

27、+衣合攏吋的誤差:公式（4）對比公式（3）和公式（4）可見，施工屮某個節(jié)段產(chǎn)生的誤差，通過調(diào)整之后，在其后第二段 誤差的貢獻己經(jīng)為不進行調(diào)整前的1/16,因此第n段合攏時（通常n值較大），由開始節(jié)段傳遞過 來的誤差已經(jīng)接近為零。由此可見此方法的可行性與效率。具體施工時，如果前一段所產(chǎn)生的誤差比較小，沒有必要進行調(diào)整，因此在具體施工中可以設(shè)定誤差調(diào)整的閥值，閥值取為± 10mm。 5線形控制的計算方法5.1施工過程以及荷載工況的劃分大跨度剛構(gòu)橋在施工中，采取懸臂施工的方法。根據(jù)結(jié)構(gòu)懸臂施工特點，任一節(jié)段分為如下四 個施工工況：立模板一一澆筑梁段混凝土一一張拉預(yù)應(yīng)力鋼束一一移動掛籃。在進

28、行施工模擬計算 時，根據(jù)施工的過程進行仿真計算。5.1.1連續(xù)剛構(gòu)橋的施工過程根據(jù)巴陽1、2號連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程中結(jié)構(gòu)受力特點，按施工工況進行計算。澆注一段梁段的 工期按10天考慮。施工流程描述如下：成樁基礎(chǔ)、墩身施工，在托架上澆筑0號段，張拉n1朿后，拼裝掛籃，澆筑1號梁段混凝土。® ®圖5 2澆筑1號梁段混凝土（2）張拉1號段頂板朿掛籃前移，調(diào)整立模標高，準備澆筑2號段。澆筑2號段混凝土。(5) 張拉2號梁段頂板束n3和腹板束n31。(6) 掛籃前移，調(diào)整立模標高，準備澆筑3號梁段混凝土，按上述步驟完成其他梁段的澆筑。(7) 澆筑單t最后一個梁段混凝土。(8) 張拉單t

29、最后一個梁段頂板束和腹板束。完成單t最后一個梁段的預(yù)應(yīng)力筋的張拉后，首先進行邊跨的合攏施工(邊跨梁段己提前現(xiàn) 澆施工完畢)，邊跨的合攏段如邊跨的合攏段圖所示。-h.1t:jlklh;i1:，：st=s *wv:仆305,ijs&ia*eoooy小:仰0lu恥fj >305icd oo邊跨合攏后，便可進行兩個t型剛構(gòu)的合攏施工，根據(jù)精度要求：合攏前兩懸臂端相對高差 不超過土 15mm,進行合攏段施工。屮跨合攏施工如閣58所示。線形控制計算主要fi的是在各個節(jié)段的施工過程中，為各個節(jié)段提供預(yù)拱度。岡此，荷載計算的工況力施工開始之后到合攏施工之前的各個荷載計算工況。5.1.2連續(xù)剛構(gòu)橋

30、懸臂施工的模擬計算將剛構(gòu)橋理想化為互相連接單元的組合，每個節(jié)段上的單元具有相同的齡期、收縮徐變特性以 及材料特性，并假設(shè)每個單元溫度分布相同。將澆筑、張拉混凝土過程劃分為與施工過程相迠應(yīng)的時段（如建造新單元、張拉預(yù)應(yīng)力筋、施加 施工荷載等）。其中，假設(shè)施工過程中結(jié)構(gòu)外荷載發(fā)生變化（如建造新單元、張拉預(yù)應(yīng)力筋、體系轉(zhuǎn) 換、施加施工荷載等）在瞬時內(nèi)完成，即相應(yīng)的時段長度為零；而其余時段內(nèi)無外荷載變化，結(jié)構(gòu)在 該時段內(nèi)發(fā)生收縮徐變等。在每一節(jié)段，都對當時已形成的結(jié)構(gòu)進行一次全面的分析，求出該時段內(nèi)產(chǎn)生的全部節(jié)點位移 和節(jié)點力（即結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形量）。5. 2線形計算模型的確立通常橋梁施工軟件的分析計算

31、過程，是將各個施工節(jié)段簡化為梁單元，施加的預(yù)應(yīng)力作為各個 桿件的外力施加在各個單元上，這樣簡化的好處是，計算簡便。由于采用了梁單元計算模型，計算 效率加快。但是，這樣計算的缺點為把各個梁段視做梁單元，在通常的情況下，各個梁段的長度為 35m,而高度最小也為5m,因而，計算上存在著明顯的模型誤差。同吋，把預(yù)應(yīng)力作為外力添加 在梁單元上，而梁單元在模型中的位置是實際位置的軸線，故預(yù)應(yīng)力不能客觀反映各個梁段由于張 拉預(yù)應(yīng)力而在截而上產(chǎn)生的應(yīng)力變化。因此在進行懸臂施工線形控制計算分析的時候，計算模型的 建立非常重要，這種模型必須能考慮以下問題：真實反映各個施工梁段的幾何形態(tài)，使得各個梁段的幾何形態(tài)產(chǎn)生

32、的誤差對施工校制產(chǎn)生的 影響減少到最?。豢紤]預(yù)應(yīng)力在各個截面上不同位置的分布；能夠正確反映施工過程中各種可能的計算工況。故在進行施工模擬分析時，采用三維有限元模型進行結(jié)構(gòu)分析。5.2.1計算假定在計算分析過程中，對結(jié)構(gòu)進行了如下簡化：（1）結(jié)構(gòu)工作時，僅考慮小位移、小變形；（2）施工過程中由于是以t型對稱結(jié)構(gòu)存在的，因此在計算過程中，取一半結(jié)構(gòu)；（3）每一個階段內(nèi)的混凝土澆筑均勻，內(nèi)部不存在缺陷，進而可將每一個節(jié)段視為均勻彈性體， 以彈性模量和泊松比表示材料的特性；預(yù)應(yīng)力通過錨具作用于梁段，錨具的影響在線形計算屮忽略不計。5. 2.2荷載處理在施工過程中，結(jié)構(gòu)承受的荷載有自重、預(yù)應(yīng)力、掛籃荷載

33、、施工機具和人群荷載。在有限元 計算過程中，自重通過定義結(jié)構(gòu)的密度和計算時考慮重力加速度來實現(xiàn)，掛籃自重、施工機具和人 群荷載重量簡化為當前施工節(jié)段上頂面作用的均布荷載。預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)化力外荷載，在截面上的錨具部位處通過施加外荷載來實現(xiàn)，其大小為預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)力（應(yīng)計入各項預(yù)應(yīng)力損失）乘以預(yù)應(yīng)力筋的 面積得到。5. 2. 3邊界條件的確定在懸臂施工計算模型屮，將懸臂端部視為固定端約束，具體位置見懸臂結(jié)構(gòu)示意閣。圖59懸臂結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)以上假定以及有關(guān)施工閣紙，建立了木橋的三維有限元計算模型。圖5 10施工模擬分析的三維計算模型5.2.4網(wǎng)格剖分對所建立的三維模型，根據(jù)ansys中提供的前處理功能，對模

34、型進行有限元剖分，剖分的過程 屮采用8節(jié)點的塊體單元。圖三維模型的有限元剖分圖為第15節(jié)段的有限元網(wǎng)格剖分圖。圖5 11三維模型的有限元剖分圖 5.3線形控制中各項預(yù)拱度的確定立模標高的確定按公式（1）:自重和預(yù)應(yīng)力對當前施工節(jié)段預(yù)拱度的計算內(nèi)容，在立模標高的計算公式里面主要體現(xiàn)為：和三項。通過前面建立的三維有限元模型，可以確定出每個施工節(jié)段上這三項的值。其中，即各梁段自重在i節(jié)點產(chǎn)生的豎向變形值總和，通過各個節(jié)段的有限元計算來實現(xiàn)；,梁段上預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的豎向變形值，通過在結(jié)構(gòu)上施加外力來實現(xiàn)；&，后序 段對當前澆筑i節(jié)點產(chǎn)生的下?lián)现?，在本橋計算?1號段后，讀出各個節(jié)段相應(yīng)的位移，同該

35、節(jié)段施工時的位移值相減得到；y。，混凝土的收縮徐變在i節(jié)點引起的豎向變形值，根據(jù)所采用的收縮 徐變計算方法，對彈性模y:進行修正得到。5.4掛籃產(chǎn)生變形的確定以及掛籃的驗算掛籃施工時整個結(jié)構(gòu)由掛籃、待澆筑的混凝土和己澆筑的混凝土組成。整個結(jié)構(gòu)的行為具有明 顯的空間性。掛籃的受力和變形，不僅對于掛籃自身的剛度和強度比較重要，而且，在剛構(gòu)橋的施 工控制中，對于預(yù)拱度的設(shè)置也起非常重要的作用。所以對掛籃施工時候的結(jié)構(gòu)，進行三維整體性 分析，是非常必要和重要的。對結(jié)構(gòu)進行三維有限元分析的關(guān)鍵是對結(jié)構(gòu)作出符合實際的模型簡化。在以往的掛籃分析中， 往往是將混凝土截面分塊，分別施加在掛籃上。同時對施工人群荷

36、載簡單地作用在節(jié)點上，沒有完 全符合實際施工屮的情況，對于具有明顯空間和整體效應(yīng)的掛籃施工時的結(jié)構(gòu)就難以體現(xiàn)實際情況 了。此外，結(jié)構(gòu)各個部分的有限單元類型、性質(zhì)及相互之間的連接等的簡化對分析結(jié)果也將產(chǎn)生很中國鐵連2008年度總公司科技進步獎大影響。根據(jù)對掛籃設(shè)計和施工藍圖的認真研究，其三維有限元分析模型建立如下：澆筑梁段為后張拉三向預(yù)應(yīng)力混凝土，所受內(nèi)力以壓為主，質(zhì)量占整個結(jié)構(gòu)的絕大部分。分析屮采用8節(jié)點的三維塊體單元。模板在結(jié)構(gòu)屮起著將浞凝土的重量傳遞給掛籃的作用，質(zhì)量較小，厚度不大，分析屮采用板 殼單元。掛藍的前端下橫梁，后端k橫梁以及前端上橫梁，設(shè)計中采用型鋼組合截面，主要為平面變 形和

37、受力，分析中采用二維梁單元。掛藍的后端主桁架和承重吊帶，截囬變化不大，主要承擔軸向荷載，兩端采用銷結(jié)的固定方 式，計算中采用三維桿件單元來模擬?？紤]到結(jié)構(gòu)和荷載自身具有對稱性，可僅建立結(jié)構(gòu)的一半模型進行分析，但為了整體分析掛 籃結(jié)構(gòu)的受力和變形，仍采用全模型進行計算。6用三維有限元對施工模擬的計算結(jié)果6.1施工模擬的變形計算結(jié)果根據(jù)剛構(gòu)橋懸臂施工的三維有限元計算模型，可以比較詳細地分析出所施工梁段及己經(jīng)施工梁 段的變形情況，以及各種工況下任一結(jié)點的位移，下圖為位移計算中箱形截面上各個計算點的位置。67圖5 12箱形截面:l kim ii ig:li !m=一.:5a:5=z:5wwiiiiii

38、iiiiis,壁lllll=iieiir震?一.s =11111=111111=111 r3t=:5:wt.uja£.& |=|=|=|=|=| 1=1=11 ia5=.-=.=.viwn |=|=|=三|=| 11:=:s11:=:=:=:=!:=:=vamlm=ie1551 -iiii i ieluwrh 11=1=1=111 ks11111 li=g=:3=s=f:lll iiiiiiiksiiiieiumiiiiiusiiiiiuvayiii llllh=llll£ll=hs=:l=avnlll.5=:ll :=wllll=lllsl=l51lll51l=5

39、nlsssssllllziuiuikmllsssls=醐11雲(yún)雲(yún)8蕓妄 =o 蕓 gglgsw圖5 13懸臂段有限元計算的變形圖 6.1.1各個施工節(jié)段在自重和預(yù)應(yīng)力作用下的變形結(jié)果在有限元分析中，首先考慮自重和預(yù)應(yīng)力聯(lián)合作用，關(guān)于徐變對與剛構(gòu)橋施工的影響，在有限 元建模的時候根據(jù)按齡期調(diào)整的折算模量法已經(jīng)在彈性模量中進行了考慮。表5 2為各個施工節(jié)段在自重和預(yù)應(yīng)力作用下的變形值。由該表可見，剛構(gòu)橋的梁部在自重和預(yù)應(yīng)力的作用下，由于預(yù)應(yīng)力的作用，懸臂端要發(fā)生上撓, 上撓值的大小在14節(jié)段處達到了最大，14節(jié)段之后由于懸臂增大，在自重作用下上撓值出現(xiàn)減小 的趨勢，但是仍然為正值。對于同一個截而上

40、巾于翼緣部分懸臂的影響，翼緣端的上撓伉較屮心部 分處小。在施工過程中，當前的施工梁段上已存在施工荷載（掛籃、人群荷載）。表5-3為考慮自重、預(yù) 應(yīng)力和施工荷載的作用后，位移計算結(jié)果。為了對比各個施工節(jié)段在自重和預(yù)應(yīng)力作用下的變形值表和考慮自重、預(yù)應(yīng)力和施工荷載的作 用后的變形值表差別，對每個截面上7個點的位移進行了平均，以代表這個截面上中心點處的位移 值。下閣屮橫坐標為各個梁梁屮心截面到0號段屮心的距離。ee圖5-14各階段施工時在不同荷載工況下的位移值圖巾b曲線為c曲線和d曲線的差值，反映了蛣愾施工過程中在自重和掛籃作用下產(chǎn)生的撓度。 從整體上看，剛構(gòu)橋施工過程屮的結(jié)構(gòu)是懸臂結(jié)構(gòu)，因此在變形

41、曲線上反映為比較規(guī)則的多次曲線 形式。每個正在施工節(jié)段的線形控制過程中不僅要考慮當前施工狀態(tài)下各種荷載作用對懸臂撓度的影 響，還需要考慮后序段對當前施工節(jié)段撓度產(chǎn)生的影響，表5 4為后序節(jié)段對正在施工的當前節(jié)段 的撓度產(chǎn)生的影響。后序節(jié)段對正在施工的當前節(jié)段的撓度產(chǎn)生的影響表表5-4段號燒度大小(mm)123456710. 1410. 1750. 12670. 1640. 13-0. 257-0.25120.0190.0710. 1020.0570-0. 426-0. 4363-0. 199-0. 156-0. 114-0. 158-0. 202-0. 665-0. 6594-0. 584-0

42、. 585-0.517-0. 585-0. 587-0. 952-0. 9485-1.068-1.072-1.031-1.082-1.072-1.382-1.386-1.796-1.752-1.725-1.755-1.803-2. 089-2. 0897-2. 778-2. 809-2. 791-2.821-2. 792-3. 086-3. 0918-4.211-4. 304-4. 329-4. 317-4. 228-4. 607-4.6179-6. 277-6. 349-6. 387-6. 364-6. 297-6. 651-6. 66410-9. 046-9. 303-9. 555-9.

43、315-9. 095-9. 431-9. 45611-13.474-13.831-14.253-13.853-13.511-13.945-13.96912-18.768-19. 132-19.488-19. 152-18.798-19.161-19. 18113-20. 326-20. 394-20. 433-20.413-20. 351-20. 514-20. 5314-20. 651-20. 647-20. 605-20. 66-20. 666-20. 732-20. 74215-19. 827-19. 733-19. 782-19. 744-19. 841-19. 727-19. 735

44、16-16. 113-16.075-16.015-16. 076-16. 129-16. 123-16. 1317-15. 172-15. 222-15.297-15. 244-15. 191-15. 126-15.11618-12. 276-12. 528-12.782-12. 546-12. 304-12.407-12.42519-7. 642-7. 666-7. 732-7. 709-7. 692-7.54-7. 57320-0. 242-0.010. 173-0. 058-0. 3230. 1530. 093注：表中正號表示位移向上。各個施工節(jié)段在自重和預(yù)應(yīng)力作用下的變形值表表5-2段

45、號自重+預(yù)應(yīng)力(mm)123456710. 0840. 0670.0510. 0730.0880. 0940.08320. 330. 2570. 1490.2630. 3360.3600. 36430. 6220. 5520.4210. 5420.6090. 7220. 70541.0821.0590. 9061.0461.0661. 1191. 10351.6721.6381. 5121.6341.6571.6451.63262. 4662.3912. 2772.3812. 4532. 4562. 44673.5273. 5193.3973.5203.5243.5633. 55785. 07

46、45. 0434.9155. 0475.0765. 0935. 09397.0997.0126. 8527.0187. 1047. 1027. 107109. 6749. 7659.8789. 7719.7119. 7499. 7671113. 78914. 09914. 42714. 11413.81614. 03314. 0521218.71519. 05919. 37919. 07318. 73318.96618. 9801319. 97320.01119.97120.01819. 98320. 03420. 0421420. 18420. 12719. 94820. 13020. 18

47、220. 13320. 1341519. 52819. 37819. 29619. 37019. 52419. 30719. 3041616. 32416. 24216. 06316. 22316. 31816. 24016. 2351716. 30016.31616. 29316. 31716. 29116. 18516. 1781814.70314. 98015. 18414. 97314. 69214.83114.8231911.81311.85911.87111.86311.80211. 72711. 719206. 4346. 3076. 1186. 2996. 4226. 1696

48、. 160注：表中正號表示位移向上。考慮自重、預(yù)應(yīng)力和施工荷載的作用后的變形值表表5-3段號自重+預(yù)應(yīng)力+掛籃、施工人群荷載（mm）123456710. 0520.044-0. 0760. 0500. 0570.0890.07820. 2900.2120.0140.2170. 2950. 3400. 34430. 5660. 4850.2590. 4750.5530.6820. 66440.9980. 9610. 7110.9490.9821.0481.03251.5461. 5041.2711.4931. 5311.5301. 51862.2802. 1881.9722. 1782.2672

49、.2802.27073.2513.223.0033.2223.2483.2893. 28384.6664. 5994.3614. 6034. 6684.6804. 68096.5106. 3706. 0866. 3766.5166. 4986. 502108.8108.8168.8278.8218.8478.8598. 8781112. 53912. 78812. 97412. 80312. 56612. 75212. 7711216.95517. 21217. 40917. 22516. 97317. 17217. 1861317. 55717. 53117. 34517. 52717. 56617. 58217. 5901416. 93416.81816. 49416. 82016. 93616. 85016. 8521515. 24815. 03614. 80915. 01615. 24414. 99014. 9871610. 77210. 31110. 30410. 59710. 76610. 65010. 645179. 1999. 1418.9849. 1309. 1909. 0469