大跨度预应力混凝土连续梁悬臂施工控制研究

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1、第l4卷第l期石家庄铁路职业技术学院学报VOL．14No．12015年3月J0URNAL0FSHIJIAZHUANGINSTITUTE0FRAIUⅣYTECHNOL0GYMar．20l5大跨度预应力混凝土连续梁悬臂施工控制研究李刚(中铁十九局集团第一工程有限公司辽宁辽阳111ooo)摘要：大跨度预应力混凝土连续梁常采用挂篮悬臂浇筑施工文章结合具体工程实例，采用Ansys建立施工仿真计算模型，提出采用灰色理论预测法对主梁挠度变化进行预测，提供各施工阶段的立模标高，以指导施工，该方法对同类桥梁的施工有很好的参考价值。关键词：预应力混凝土连续梁灰色理论施工控制中国分类号：U24文献标识码：

2、A文章编号：1673．1816(2015)01．0054．051引言大跨度预应力混凝土连续梁桥采用悬臂浇筑施工时，由于混凝土的非匀质性、几何参数的变异性以及受到时间、温度等因素的影响，使得桥梁结构各施工阶段的线形与内力偏离设计值。结构中的各个部分是在分段施工中逐步形成的，各个施工阶段不仅结构形式不同，而且施工荷载也与成桥状态的设计荷载有一定的差异。因此对施工过程中每个阶段的几何线形和内力状况的分析计算，就成为桥梁悬臂施工控制中的基本要求。某桥为铁路预应力混凝土连续梁，跨度组成为(60+110+60)m，全长221．5m。中支点梁高为7．2m，中跨跨中及边跨现浇段梁高为4．6m。梁体为

3、单箱单室、变高度、变截面结构。箱粱顶宽12．6m，底宽6．4m，顶板厚度35～45～55cm，腹板厚度60～80～100cm，底板厚度55～165cm，在端支点、中支点以及中跨跨中共设5个横隔板，隔板设有孔洞，供检查人员通过。桥型布置见图1。图1连续梁桥型布置图(cm)2连续梁悬臂施工控制原理大跨度桥梁施工控制的主要目的是+使施工实际状态最大限度地与理想设计状态相吻合，包括线收稿日期：2014—1卜18作者简介：李刚(1972-)，男，汉，辽宁盖县人，学士，工程师，研究方向桥梁。54第1期李刚大跨度预应力混凝土连续梁悬臂施工控制研究形与受力状态。一般对桥梁的控制方法有事后控制法、预测

4、控制法、自适应控制法和最大宽容度法等。现代桥梁施工控制主要运用的结构计算方法包括：正装分析法、倒装分析法和无应力状态分析法。施工控制影响因素包括施工方案与施工荷载、预加应力、混凝土收缩徐变、温度及施工进度等。2．1理论立模标高的确定在连续梁挂篮现浇施工过程中，梁段立模标高的合理确定，是关系到主梁的线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题，也是施工控制的一个重要事项，其计算公式如下：(i)=H(D)+f(f)+／(g)+／(f)H(i)——第f段待浇主梁的底模板前端的立模标高；H(D)——第f段待浇主梁的底模板前端的成桥设计标高；厂(f)——本阶段及后续所有施工阶段对第梁段前端产生的挠

5、度累计值；(g)——由于挂篮变形产生的底模板前端的挠度值；厂(f)——成桥t年后由收缩徐变和车辆运营所产生的挠度。其中挂篮变形值是根据挂篮加载试验，综合各项测试结果，：绘出挂篮荷载一一挠度曲线，进行内插而得。2．2施工控制中的灰色系统预测模型进行施工控制的目的就是通过获得的数据预测以后的施工走向并加以调整，以确保施工的安全性。灰色理论的特点是以现有信息为基础来进行数据加工与处理，建立灰模型来预测系统未来发展变化，常用的模型为GM(1，1)模型。在构建灰色系统预测模型时可将桥梁看成一个灰色系统，其灰色预测模型的建立步骤如下：在第f+l号梁段施工前，通过计算得到已浇梁段在理想状态下的挠度

6、变化值，在第f梁段施工完成后，测得前几节梁段挠度变化实测值，对两者建立误差序列，以此为原始序列，建立GM(1，1)模型。作为预测模型的GM(1，1)模型，其白化微分方程为：y(1)——+aX(1)=zfdt式中：a，为待辨识的参数；z(为原始数据z(。’的累加生成数据系列。解方程得时间响应函数为：广z㈩(f)：ILz㈩(1)一IP—a()+口Ja将上式离散后可得相应的预测模型为：z¨’(k+1)=IZL下一梁段立模标高预测值为：(七+1)=Z‘。(尼+1)H，(+1)式中：z(。(斛1)为立模标高实测值与理论计算值比值；(1)为立模标高理论计算值。3悬臂施工ANSYS仿真分析3．1有

7、限元模型利用Ansys建立有限元计算模型，模型中混凝土与预应力钢束采用分离式建模方式，混凝土用55石家庄铁路职业技术学院学报2015年第1期实体单元solid95模拟，钢束采用只受拉的桁架单元link8模拟，通过输入初始应变来模拟预应力的大小，通过耦合力筋和最近的混凝土单元节点自由度使两者成为一个整体；施工阶段利用Ansys中的单元生死功能来模拟，即先对相应单元进行编组，然后按照施工进度进行激活或杀死。主梁有限元模型见图2，模型中的预应力钢束见图3。0隅≮