yAAA[PPT]预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥悬臂施工.ppt
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1、yAAAPPT预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥悬臂施工 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥悬臂施工控制n n悬臂施工法是预应力混凝土连续梁桥、连续刚构悬臂施工法是预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥的主要施工方法。桥的主要施工方法。n n采用悬臂施工法施工有若干关键问题需要解决。采用悬臂施工法施工有若干关键问题需要解决。例如:如何保证合拢前两悬臂端竖向挠度的偏差例如:如何保证合拢前两悬臂端竖向挠度的偏差和主梁轴线的横向偏移不
2、超过容许范围;如何保和主梁轴线的横向偏移不超过容许范围;如何保证合拢后的桥面线形良好;如何避免施工中主梁证合拢后的桥面线形良好;如何避免施工中主梁截面出现过大的应力截面出现过大的应力;,这些问题若处理不,这些问题若处理不当,不仅会对结构受力不利,而且可能会使主梁当,不仅会对结构受力不利,而且可能会使主梁梁底曲线不顺畅,形成永久性缺陷而影响外形美梁底曲线不顺畅,形成永久性缺陷而影响外形美观。观。为了解决好这些问题,唯一的办法就是对施为了解决好这些问题,唯一的办法就是对施工过程实施控制工过程实施控制 一、连续梁桥、连续刚构桥施工控制的目的、内容1.1.施工控制的目的施工控制的目的 定义定义:施工控
3、制就是根据施工监测所得的结构参数真施工控制就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算,确定出每个悬浇节段的立模实值进行施工阶段计算,确定出每个悬浇节段的立模标高,并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进标高,并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整,以此来保行分析、预测和对下一立模标高进行调整,以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端标高的相对偏差证成桥后桥面线形、合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。目的目的:桥梁施工控制的目的就是确保施工过程中结构:桥梁施工控制的目的就是
4、确保施工过程中结构的可靠度和安全性,保证桥梁成桥桥面线的可靠度和安全性,保证桥梁成桥桥面线 形及受力状态符合设计要求。形及受力状态符合设计要求。(二二)施工控制的内容施工控制的内容n n内容:内容:变形控制变形控制和和应力监测应力监测。n n变形控制变形控制就是严格控制每一节段箱梁的竖向挠度就是严格控制每一节段箱梁的竖向挠度及其横向偏移,若有偏差并且偏差较大时,就必及其横向偏移,若有偏差并且偏差较大时,就必须立即进行误差分析并确定调整方法,为下一节须立即进行误差分析并确定调整方法,为下一节段更为精确的施工做好准备工作。关于控制方法,段更为精确的施工做好准备工作。关于控制方法,针对不同情况亦必然
5、有所差异。针对不同情况亦必然有所差异。n n应力监测应力监测则是控制主梁在施工过程中以及成桥后则是控制主梁在施工过程中以及成桥后的应力,尤其是合拢时间的控制,使其不致过大的应力,尤其是合拢时间的控制,使其不致过大而偏于不安全,甚至在施工过程中造成主梁破坏。而偏于不安全,甚至在施工过程中造成主梁破坏。连续梁桥、连续刚构梁桥施工控制过程主要体现在施工控制模拟结构分析、施工监测(包括结构变形与应力监测)、施工误差分析以及后续状态预测几个方面。二、施工控制结构分析(计算)n n为了达到施工控制的目的,我们首先必须通过施工控制计算来确定桥梁结构施工过程中每个阶段在受力和变形方面的理想状态(施工阶段理想状
6、态),以此为依据来控制施工过程中每个阶段的结构行为,使其最终成桥线形和受力状态满足设计要求。(一)施工控制结构计算的一般原则n n 预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥的施工控制计算除了预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥的施工控制计算除了必须满足与实际施工相符合的基本要求外,还要考虑诸多必须满足与实际施工相符合的基本要求外,还要考虑诸多相关的其他因素。相关的其他因素。n n 1 1施工方案:施工方案:n n 由于连续梁桥、连续刚构桥的恒载内力与施工方法和架由于连续梁桥、连续刚构桥的恒载内力与施工方法和架设程序密切相关,施工控制计算前应首先对施工方法和架设程序密切相关,施工控制计算前应首先对施工方法和
7、架设程序作一番较为深入地研究,并对主梁架设期间的施工设程序作一番较为深入地研究,并对主梁架设期间的施工和在给出一个较为精确的数值。和在给出一个较为精确的数值。n n 2 2计算图式:计算图式:n n 连续梁桥一般要经过墩梁固接连续梁桥一般要经过墩梁固接悬臂施工悬臂施工合拢合拢解除解除墩梁固接墩梁固接中跨合拢的过程;连续刚构桥也需经过悬臂施中跨合拢的过程;连续刚构桥也需经过悬臂施工和数次合拢。可见,在施工过程中结构体系不断地发生工和数次合拢。可见,在施工过程中结构体系不断地发生变化,因此在各个施工阶段应根据符合实际状况的结构体变化,因此在各个施工阶段应根据符合实际状况的结构体系和荷载状况选择正确
8、的计算图式进行分析、计算。系和荷载状况选择正确的计算图式进行分析、计算。3 3结构分析程序:结构分析程序:对连续梁桥、连续刚构桥的施工控制计算而言,对连续梁桥、连续刚构桥的施工控制计算而言,采用平面结构分析方法基本可以满足实际施工控采用平面结构分析方法基本可以满足实际施工控制的需要。制的需要。4 4非线性影响:非线性影响:非线性对中小跨连续梁桥、连续刚构桥的影响可非线性对中小跨连续梁桥、连续刚构桥的影响可以忽略不计,对对大跨进则有必要考虑非线性的以忽略不计,对对大跨进则有必要考虑非线性的影响。影响。5 5预加应力影响:预加应力影响:预加应力直接影响结构的受力与变形,施工控制中预加应力直接影响结
9、构的受力与变形,施工控制中应在设计要求的基础上,充分考虑预应力的实际应在设计要求的基础上,充分考虑预应力的实际施加程度。施加程度。6 6混凝土收缩、徐变的影响:混凝土收缩、徐变的影响:连续梁桥、连续刚构桥必须计入混凝土收缩、徐连续梁桥、连续刚构桥必须计入混凝土收缩、徐变对变形的影响。变对变形的影响。7.7.温度:温度:温度对结构的影响是复杂的,通常的做法是对季温度对结构的影响是复杂的,通常的做法是对季节性温差在计算中予以考虑,对日照温差则在观节性温差在计算中予以考虑,对日照温差则在观测中采取一些措施予以消除,减小其影响。测中采取一些措施予以消除,减小其影响。8 8、施工进度:、施工进度:施工控
10、制计算须按实际的施工进度以及确切地预计施工控制计算须按实际的施工进度以及确切地预计合拢时间分别考虑各个部分的混凝土徐变变形。合拢时间分别考虑各个部分的混凝土徐变变形。(二)施工控制的结构计算方法n n桥梁施工控制中的结构分析方法包括前进分析法、倒退分析法以及无应力状态法。对于分节段悬臂浇筑施工的预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥,施工控制结构计算的计算方法也采用前进分析法和倒退分析法。1 1前进分析法前进分析法n n 为了计算出桥梁结构在成桥后的受力状态,只有为了计算出桥梁结构在成桥后的受力状态,只有根据实际结构的配筋情况和既定施工方案逐个阶根据实际结构的配筋情况和既定施工方案逐个阶段地进行计算
11、,最终才能得到成桥结构的受力状段地进行计算,最终才能得到成桥结构的受力状态和变形情况。态和变形情况。n n这种计算方法的特点是:随着施工阶段的推进,这种计算方法的特点是:随着施工阶段的推进,结构形式、边界约束、荷载形式在不断地改变,结构形式、边界约束、荷载形式在不断地改变,前期结构将发生徐变,其几何位置也在改变,因前期结构将发生徐变,其几何位置也在改变,因此,前一阶段的结构状态将是本次施工阶段结构此,前一阶段的结构状态将是本次施工阶段结构分析的基础。我们将这种按施工阶段前后次序进分析的基础。我们将这种按施工阶段前后次序进行的结构分析方法称为前进分析法。行的结构分析方法称为前进分析法。n n前进
12、分析法能够较好地模拟桥梁结构的实际施工前进分析法能够较好地模拟桥梁结构的实际施工历程。下面我们就介绍一下悬臂浇筑施工的预应历程。下面我们就介绍一下悬臂浇筑施工的预应力棍簇土连续刚构桥的前进分析计算。力棍簇土连续刚构桥的前进分析计算。结构分析的基本步骤结构分析的基本步骤n n1)1)确定结构初始状态确定结构初始状态:主要包括:中跨、边跨:主要包括:中跨、边跨(次次边跨边跨)的大小、桥面线形、桥墩的高度、横截面信的大小、桥面线形、桥墩的高度、横截面信息、材料信息、约束信息、预应力索信息、混凝息、材料信息、约束信息、预应力索信息、混凝土徐变信息、施工临时荷载信息、二期恒载信息、土徐变信息、施工临时荷
13、载信息、二期恒载信息、体系转换信息等。体系转换信息等。n n2)2)基础、桥墩和基础、桥墩和0 0号块浇筑完成号块浇筑完成:计算已浇筑部:计算已浇筑部分在自重和外加荷载作用下的变形和内力。分在自重和外加荷载作用下的变形和内力。n n3)3)在每一个桥墩上对称地依次悬臂浇筑各个块件,在每一个桥墩上对称地依次悬臂浇筑各个块件,直到悬臂浇筑完成,挂篮拆除。直到悬臂浇筑完成,挂篮拆除。计算每一次悬臂计算每一次悬臂浇筑时结构的变形和内力,每一阶段计算均依照浇筑时结构的变形和内力,每一阶段计算均依照上一阶段结束时结构变形后的几何形状为基础。上一阶段结束时结构变形后的几何形状为基础。n n4)4)进行边跨合
14、拢进行边跨合拢(次边次边跨合拢跨合拢)、中跨合拢,、中跨合拢,计算这几个主要阶段结计算这几个主要阶段结构的内力和变形。构的内力和变形。n n5)5)桥面铺装:计算二期桥面铺装:计算二期恒载作用下结构的内力恒载作用下结构的内力与变形。与变形。前进分析法在一个施工阶段中,新拼装的杆件用激活两个结点间的新单元进行模拟,计算是对施工阶段循环进行,循环结束时分析结果可以是成桥若干年后结构的受力状态。前进分析程序系统见图7l。(三三)立模标高的确定立模标高的确定n n在主梁的悬臂浇筑过程中,梁段立模标高的合理确定,是关系到主梁的线形是否平顾、是否符合设计的一个重要问题。如果在确定立摸标高时考虑的因素比较符
15、合实际,而且加以正确的控制,则最终桥面线形较为良好;如果考虑的因素与实际情况不符合,控制不力,则最终桥面线形会与设计线形有较大的偏差。n n众所周知,立模标高并不等于设计中桥梁建成众所周知,立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高,总要设一定的预拱度,以抵消施工后的标高,总要设一定的预拱度,以抵消施工中产生的各种变性中产生的各种变性(挠度挠度)。其计算公式如下:。其计算公式如下:成桥后预计标高的计算公式为:三、施工控制监测n n(一一一一)施工监测的目的施工监测的目的施工监测的目的施工监测的目的n n施工监测是施工监控的重要组成部分。大跨径预施工监测是施工监控的重要组成部分。大跨径预应力混凝土连
16、续梁桥、连续刚构桥施工监测的目应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥施工监测的目的就是在悬臂施工过程中,通过监测主墩和主梁的就是在悬臂施工过程中,通过监测主墩和主梁结构在各个施工阶段的应力和变形来达到及时了结构在各个施工阶段的应力和变形来达到及时了解结构实际行为的目的。根据监测所获得的数据,解结构实际行为的目的。根据监测所获得的数据,首先确保结构的安全和稳定,其次保证结构的受首先确保结构的安全和稳定,其次保证结构的受力合理和线形平顺,为大桥安全、顺利地建成提力合理和线形平顺,为大桥安全、顺利地建成提供技术保障。供技术保障。1.1.主梁结构部分设计参数的测定主梁结构部分设计参数的测定n n在此只考虑主要
17、的、而且可测定的参数。具体测在此只考虑主要的、而且可测定的参数。具体测定工作的进行,应根据该桥所在的自然环境情况、定工作的进行,应根据该桥所在的自然环境情况、所用材料情况、施工工艺及工序情况来加以测定。所用材料情况、施工工艺及工序情况来加以测定。需测定的参数如下:需测定的参数如下:n n(1)(1)混凝土弹性模量;混凝土弹性模量;(必须试验确定必须试验确定)n n (2)(2)预应力钢绞线弹性模量;预应力钢绞线弹性模量;n n (3)(3)混凝土容重;混凝土容重;(必须试验确定必须试验确定)n n (4)(4)混凝土收缩徐变系数;混凝土收缩徐变系数;n n (5)(5)材料热胀系数;材料热胀系
18、数;n n (6)(6)施工临时荷载;施工临时荷载;(主要是挂篮自重主要是挂篮自重)2.箱梁施工挠度观测与标高控制箱梁施工挠度观测与标高控制 n n 2.12.1准备工作准备工作:n n(1 1)施施工工单单位位完完成成挂挂篮篮及及托托架架试试验验。除除安安装装检检查查外外,重重点点进进行行挂挂篮篮变变形形测测试试,测测试试结结果果为为挂挂篮篮和和托托架架的的结结构构荷荷载载挠度曲线图,实测弹性及非弹性变形值。挠度曲线图,实测弹性及非弹性变形值。n n边边跨跨现现浇浇段段支支架架试试验验要要求求相相同同,试试验验结结果果要要告告之之施施工工控控制制组。组。n n(2 2)主主桥桥轴轴线线及及桥
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