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1、岩土工程界第11卷第11期探讨与分析高墩大跨连续刚构桥施工控制分析12王道远袁金秀(1.河北交通职业技术学院土木工程系2.石家庄市城乡建设学校)摘要利用有限元ANSYS9.0对南河高墩大跨连续刚构桥进行施工过程模拟,并结合施工现场实际量测数据,着重对线形、内力以及温度场进行分析,以达到控制和指导施工的目的。关键词连续刚构有限元施工控制(120+180+180+180+100)预应力混凝土连续刚1工程背景构桥,采用梁墩固接的结构形式。该桥梁的特点是南河大桥是晋煤外运的交通要道,也是山西高高墩,墩高85m,梁体采用单箱单室大悬臂横断面,速公路网南下中原,进入
2、全国公路网络的经济干线,各T构均分为23段逐段采用悬臂灌注法进行施工设计双向四车道,荷载等级为公路一级。大桥为(图1)。图1南河大桥立面图割法生成,腹板弯曲钢束利用耦合法生成,预应力荷2有限元模型载采用温降法施加。全T构共有52636个Shell63施工控制的内容包括:箱梁高程线形监控;箱梁单元,有315816个自由度,4800个Link8单元。其平面线形监控;箱梁和薄壁墩控制断面应力监控;箱有限元网格划分如图2。梁温度监控;对于大型桥梁一般采用线形控制为主和应力控制为辅的双控措施。要实现施工控制,首先要对所监控桥梁应力和位移进行计算,以保证桥梁施工的科
3、学性。本桥采用有限元ANSYS910对#4T构进行动态施工模拟分析。其分析方法属于正装分析法。正装分析法是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析,她能较好地模拟桥梁结构的实际施工历程,能得到桥梁结构在各图2有限元网络划分图个施工阶段的位移和受力状态,这不仅可以用来指导桥梁设计和施工,而且对桥梁施工控制提供一定3施工控制的依据。在实际的结构中,桥墩的边界十分复杂,本文将311线形监控桥墩在承台处简化为固端约束并且不考虑普通钢筋(1)计算最大挠度:利用ANSYS910有限元采#只考虑预应力钢绞线参与结构受力。4T构混凝土用正装分析法计算所得各施
4、工工况的挠度最值,为采用壳单元进行模拟,用4结点6自由度弹性壳预拱度的设置和调模提供一定依据。其横坐标为施Shell63单元,该单元同时考虑弯曲和薄膜变形,可工工况:1、2、3,分别表示第二块浇注混凝土后、张以施加面内和面外荷载,具有大变形能力。预应力拉后;第三块浇注混凝土后、张拉后,后面的以此类钢束采用Link8单元进行模拟,顶板钢束利用体分推,直到第23块张拉结束。纵坐标为已施工梁段挠1收稿日期22008-06-1931探讨与分析GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL111No111度最大值,正值表示箱梁体向下的挠度。从图3可
5、知:预应力钢束对挠度的改变远远小于其对混凝土压应力的影响,实际所测浇注后与张拉后挠度变化值多在3mm左右,并且3mm以内的占据了绝大多数。理论计算和实测挠度值还表明:挠度的产生多发生在浇注后,计算得挠度值最大达391635mm,实测得挠度值最大达43mm。因而在桥梁设计时一定要综合考虑材料的弹性模量、混凝土收缩徐变、结构自重、施工运营荷载、温度、工况施作顺序以及墩拄的沉降量等因素而采用倒装分析法设定预拱度。在施工过程中要严格按照预设的预拱度进行施工,精确调模,不可存在挠度过大可以通过预应力钢束来调整的侥幸心理。312应力监控连续刚构桥之所以要以线形控制为
6、主,应力控制为辅,其主要原因是仅仅从外观检查中不易了解结构体内部的受力情况,一旦实际应力状态和设计应力不符时,将给结构造成危害,并较之结构变形的影响大,因而必须在对施工过程中的任一时刻进行图3施工各工况最大挠度值图的受力情况进行监测。比较量测值与设计预测值的(2)挠度监测:挠度监测是控制成桥线形的主差异,从而判断结构体是否处于安全范围。其主梁要依据。其测点布置如图4所示,在距每施工块端控制截面为箱梁根部截面、1/4跨梁段截面、跨中梁部5cm处预埋设1、2、3、4、5个观测点,这样既可以段截面。主梁应力测点布置如图7所示。在连续刚观测挠度的变化,还可以和应
7、力量测点一起作为是构桥的应力监控中,我们常常关心的是主梁顶、底板否存在预应力偏张拉以及箱梁体是否发生扭转变形的混凝土应力,由于本工程测量数据较多,限于篇幅###的观测。其1、2、3测点作为每块施工各工况(立模并结合施工进度,仅取4T构10~17梁段各施工前、浇注前后、张拉后、移挂篮后)标高及扭曲观测阶段其梁顶和梁底实测应力与计算应力比较如表点。4、5主要运用于立模标高的设立,立模标高以1、2(表中负值表示受压)。底板点为主,顶板点为辅进行设立。其立模标高=设计标高+预拱度调整值+挂篮变形调整值-梁##高。其图5和图6分别为12、20块梁段张拉完毕后对测点
8、1、2、3所测的平均线形误差(顺桥走向面对方向为济源侧,背对面为晋城侧)。从图5
