大跨度高墩铁路连续梁桥的施工控制

《大跨度高墩铁路连续梁桥的施工控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

大跨度高墩铁路连续梁桥的施工控制摘要：当前，我国桥梁工程的设计跨径不断增大，在跨越河流、高速公路等大跨度桥梁结构中，普通跨度的梁已经无法满足施工要求，因此预应力混凝土连续梁桥往往成为施工首选。在施工过程中，结构体系不断改变，相应的结构内力和变形也不断发生变化，使得成桥的梁部线形和结构内力与施工过程密切相关本文就主要对大跨度高墩铁路连续梁桥的施工控制相关问题进行了简要分析。关键词：大跨度；高墩铁路连续梁桥；施工控制中图分类号：K928文献标识码：A一、高墩设计关键技术1、墩身刚度高墩设计中，墩身纵、横向刚度往往是控制设计的一个重要因素。刚构墩柱与梁体的弯矩分配决定于两者的相对刚度，且梁体的收缩、徐变及温度应力与刚构墩柱的抗推刚度也直接相关。桥墩的刚度大，则其分得的内力大，不能有效地发挥梁身的抗弯能力，而且使得梁在墩顶处的受力很大，达不到降低墩顶负弯矩的目的。此外，梁体悬臂施工过程中产生的不平衡弯矩，要求桥墩具备一定的抗弯、抗扭刚度。合适的墩梁刚度比，既能满足全桥的纵向刚度，又能改善梁体的内力分布，充分发挥材料的受力性能。 在相同墩顶纵向刚度条件下，基础刚度大，墩身就可以设计的较柔些；基础刚度小，墩身则必须设计刚劲些。当地质条件发生变化时，为满足墩顶纵向刚度要求，墩身刚度则需要进行相应的调整。因此，为减少下部结构对桥梁的纵向变形约束，桥梁墩身和基础的纵向抗推刚度应较小。刚构桥墩的横桥向约束一般相对较弱，在横向不平衡荷载作用下，桥梁易产生扭曲、变位。为增大其横向稳定性，下部结构的横向刚度应满足一定要求。设计中横向刚度一般采用控制结构自振频率为主，参考南昆铁路四桥设计的要求，以第一阶横向自振周期不大于1.7s控制。可见，在能使桥梁结构有一定纵向柔度的同时，横向刚度较大并能满足相关要求，是桥梁下部结构设计需要达到的目标，此时连续刚构桥上部结构的受力状态与连续梁很接近。2、墩顶弹性水平位移对墩顶弹性水平位移的限制，是要求桥墩具有足够的水平刚度，以保证运营时线路稳定，列车得以迅速安全通过。连续刚构桥墩顶位移量往往成为墩身截面设计的又一个控制条件。高墩的墩顶弹性水平位移由几部分组成。纵向位移计入制动力、纵向风力等纵向外力引起的位移AH;横向位移计入离心力、横向风力、摇摆力等横向外力引起的位移△!/ 。此外墩顶纵向、横向水平位移都还应包括基础不均匀沉降引起的位移AD和日照温差产生的位移AR。在日照温差作用下，刚构墩墩顶的水平位移由于墩梁的固结不能完全释放，从而产生很大的温度附加力。墩身的日照温差变形类似于梁体混凝土的收缩、徐变，是一个缓慢的过程，不可能突然集中的产生或者消退，因此日照温差下墩顶的水平位移可不计或者计入0.5倍的位移量。墩顶纵向和横向弹性水平位移需要满足不大于5（L为桥墩两侧较小跨度）的相关规定。墩顶纵向水平位移是与墩身纵向刚度密切相关的。如果纵向刚度过大，则会增加混凝土收缩、徐变、制动力、温度力、活载作用下的结构内力；纵向刚度如果过小，则会增加墩顶水平位移量。同样，墩顶的横向水平位移是控制桥梁横向刚度的要求之一。3、墩身的稳定性墩身稳定性是高墩设计中必须要满足的又一个关键条件。与实体墩相比，薄壁空心墩能用较少的材料获得较大的截面抵抗惯性矩，既能充分发挥材料的力学性能，又满足墩身刚度要求。薄壁墩的局部稳定，可以通过限制壁厚与边长的比值来得以保证，局部稳定从实验分析得出，当壁厚t彡（1/10〜l/15）b时，一般空心墩可不设置隔板（b为薄壁矩形空心墩板宽）。此外，薄壁空心墩当墩身超过40m时墩 壁不宜太薄，厚壁墩与薄壁墩相比，薄壁空心墩混凝土数量较少，但钢筋用量较多，且增加施工难度，稳定性不易保证。二、影响大跨度连续梁桥施工的因素对大跨度连续梁桥施工过程进行控制的一个主要目的是为了使施工的实际状态能够最大限度地与设计过程相吻合，因此在施工控制过程中要对影响施工的因素进行分析。1、施工工艺的影响施工质量的高低对建筑目标有很大的影响，在施工过程中，除了对施工工艺有一定的要求，同时还要考虑到施工条件的非理想化带来的误差，力求使施工状态保持在合理的状态内。2、桥梁结构的影响无论是对哪种桥梁进行施工，结构参数都是必须要考虑的一个因素，结构参数是施工分析中的一个基本的资料和依据，它对分析的结果有直接的影响。在实际的施工过程中，桥梁的结构参数与设计中的结构参数很难实现完全的吻合，不可避免地会出现误差。在施工中如何控制这些误差是施工中要解决的基本问题。桥梁结构的参数主要有结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、施工荷载、预加应力或索力等内容。3、桥梁施工材料的影响 大多桥梁结构都是混凝土结构，混凝土材料的收缩、徐变等都会对结构造成比较大的影响，主要是由于大跨度连续梁施工中的混凝土普遍存在一些问题，如加载龄期比较短、各个阶段的龄期相差比较大等，为了应对这方面的问题，在施工中应该采取科学合理的徐变参数和计算模型，尽量减少相关的影响。三、大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的内容和方法1、施工控制的内容桥梁施工控制主要包括四种内容：几何控制，应力控制，稳定控制与安全控制。(1)线形控制在桥梁施工过程中，对桥梁结构尺寸的控制也是一项基本要求。施工过程不存在绝对完美，结构变形误差在任何施工过程中都存在。影响结构变形的因素有很多，这些因素会导致施工过程中，桥梁的主体位置与设计的实际位置有所差距。如果偏离严重会直接导致合龙段不能正常完成，而且成桥后的线形还会发生明显变化，影响大桥外观。所以需要减少尺寸结构与涉及尺寸的差距，还要将其减低在允许范内。(2)应力控制桥梁的安全与桥梁的应力有紧密联系。使桥梁在施工或运营中控制在荷载范围，这就是应力控制。它需要把观测点 设置在危险截面，如果设计应力与实测应力存在较大差距，则要立即检查，看出现了什么问题，对结构安全是否造成影响。及时采取措施把应力控制在允许范(1)稳定控制结构的安全同样与稳定控制有着紧密关联，稳定性研究逐渐被重视。这是为了避免出现失稳破坏现象，所以施工过程中需要观察结构变形，进而控制结构整体和局部稳定性。由于对稳定性控制没有可靠检测手段，这要求做好结构整体，局部内力和变形控制。(2)安全控制安全控制主要是指在桥梁施工和运营过程中，要采取有效手段避免出现安全问题。2、大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的方法(1)预测控制法预测控制法是通过合理手段预测每一个施工阶段，还要对施工过程中可能出现的因素进行综合考虑，按照设计要求进行预应力混凝土连续桥梁各个阶段的施工。预测控制法的局限性在于由于种种条件限制，无法对下一阶段梁体结构进行准确无误的的预测，这就造成预测状态与实际状态总有误差存在。但是预测控制法具有很大优点，其控制性能好和良 好的稳定性，还可以适应复杂生产，由此得出预测控制法前景广阔。(2)自适应控制法这种方法在现代控制中的应用最为普及。自适应控制法在大跨度和复杂结构桥梁的控制中最为合适，这种控制方法是在闭环控制方法的基础上建立的，自适应控制法主要分析计算参数与实际参数有偏差之后，经过对参数估计和修正的过程，最终将识别以后的参数，用于下一阶段的实时结构分析和重复循环。这样经过若干个施工阶段，就会得到趋于合理的参数取值，而且软件模拟计算将会与实际情况更加适应。(3)线形回归分析法通过对悬臂梁挠度，悬臂长度，悬臂重量的一元线形回归分析，而后总结挠度线形回归数学模型，这是线性回归分析法。主要用于对箱梁挠度变形的规律进行分析，还可以对带施工梁段挠度进行预测。但它的局限性在于无法修正温度和施工引起的误差，还需要较多有规律的数据才能进行。而且在桥梁梁段数量较少时，其所得到的回归曲线的进度也难以保证。结束语大跨度连续梁桥的施工是一个复杂的过程，在施工过程中要考虑到各种因素的影响，比如原料、温度、预应力张拉 情况等，在对大跨度连续梁桥结构进行施工控制时，要根据实际情况与预计情况之间的比照情况，对各个阶段实施控制，并且在每个阶段施工完成之后对线形进行复测分析修正等，保证施工质量。参考文献[1]何伟.大跨度高墩铁路连续梁桥的施工控制[J].铁道标准设计，2009，（09）.[2]陈慧.铁路桥梁圆端形空心墩的设计[J].铁道标准设计，2009，（4）.[3]赵秀典，刘胜路.武广客运专线悬灌法施工连续梁线形控制技术[J].铁道标准设计，2008，（8）.