体系转换
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(五)、名词解释1.结构体系转换:指在施工过程中,在某一施工程序完成后,桥梁结构的受力体系发生了变化,如由简支体系转换为悬臂体系或连续体系等,折中变换过程称为体系转换。
2.钢桥制作的号料:利用样板、样条在钢材上把钢桥板件的切割线画出称为号料。
3.施工组织设计中的搭接工艺组合:指对整个单位工程的工期虽然有一定影响,但是不起决定性作用的工艺组合,能够和主要工艺组合彼此平行或在很大程度上可以搭接进行的工艺组合。
4.长线预制:在预制厂或施工现场按桥梁底缘曲线制成的固定底座上安装模板进行块件预制的方法称为长线预制。
5. 施工网络计划: 以加注工序作业持续时间的箭杆和节点组成的网络图来表示施工进度计划。
6.明挖扩大基础:明挖扩大基础术语直接基础,是将基础底板设在直接承载的地基上,来自上部结构的荷载通过基础直接传递给承载地基。
7.转体施工法:在河流的两岸或适当的位置,利用地形或使用简便的支架先将半桥预制完成,之后以桥梁结构本身围转动体,使用一些机具设备,分别将两个半桥转体到桥位轴线位置合龙成桥。
8.后张法:按照设计图中位置布设制孔器预留孔道,当完成混凝土养护拆模后,按照设计图中规定混凝土强度,将制备好的预应力筋穿入孔道完成张拉,由于它是在完成混凝土构件的制作之后再施加预应力,故称为后张法。
9.施工组织设计主要内容:包括工程概况及施工部署,施工进度及资源调配计划,施工运输组织计划,施工现场规划与计划,施工现场平面图设计,质量、安全及文明施工等。
10.建筑安装工程费:是施工企业按预定生产目标创造的直接生产成果,包括建筑工程和设备安装工程两大类。
11.悬臂施工法:指梁部施工从桥中间墩开始,按对称方式逐步接长,悬出梁段直至合龙的施工方法。
12.挖孔灌注桩:用人工和适当的小型爆破,配合简单机具挖掘成孔,灌注混凝土(或钢筋混凝土)成桩,适用于无地下水或少量地下水的土层或岩层。
13.逐孔施工法:从桥梁一端开始,采用一套施工设备或一、二孔施工支架逐孔施工,周期循环,直到全部完成。
体系转换
逐孔安装主梁,逐孔连接梁间、中间墩顶部两端及横隔板间联结钢筋,确保受力钢筋的焊接强度。
依次浇筑箱梁间纵向接缝及桥墩顶部湿接头,确保混凝土的浇筑质量。
当现浇的各处混凝土达到设计强度后,拆除桥墩顶模板。
拆除一联桥墩顶模板的时间尽量相同。
当一联的各桥墩顶模板全部拆除后,本联完成连续化。
所有新、老混凝土结合面均严格拉毛处理,并冲洗干净,以保证新、老混凝土的结合。
施工时注意各种预埋件的埋设,并保证其位置准确、牢靠。
箱梁架设后及时连接桥面板钢筋及端横梁钢筋,连接连续接头钢筋,绑扎横梁钢筋,设置接头板束波纹管并穿束。
在日温最低时浇筑接头、中横梁及其两侧与顶板负弯矩束同长度范围内的桥面板,达到设计强度90%后逐根对称均匀两端张拉顶板负弯矩预应力钢束,并采用真空压浆法压注水泥浆。
接头施工完成后,由跨中向支点浇筑剩余部分桥面板湿接缝混凝土,浇筑完成后拆除一联内临时支座,完成体系转换。
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合龙段及体系转换施工工艺工法预应力混凝土连续梁(刚构)被划分为0#段、悬臂浇筑段、边跨现浇段及边(中)跨合龙段,其中的合龙段施工方案、施工工艺及体系转换是连续梁(刚构)施工的重难点之一,其施工质量将直接影响全桥的施工质量和结构安全。
结构体系转换由施工过程的悬臂静定结构转换成连续的超静定结构,桥梁转换成超静定结构后,除了因合龙的顺序不同而产生不同的施工内力外,梁体内力将重新分布。
2.1 充分考虑了合龙段和体系转换阶段桥梁结构的受力特点,合龙段劲性骨架和临时预应力索、临时支座设计合理,施工质量可靠。
2.2 合龙段施工支架可考虑利用挂篮或搭设落地支架方案,根据现场实际情况灵和选择,施工方便。
2.3 模板可利用悬灌段施工的外侧模和底模,仅内模可能受横隔板的影响需另行加工模板,施工费用低。
本标准工艺适用于所有预应力混凝土连续梁(刚构)的施工;其他类型桥梁合龙施工亦可参照本工法。
连续梁(刚构)合龙段及体系转换施工顺序一般是:先边跨、后中跨,最后进行体系转换;体系转换施工主要包括确定劲性骨架、临时预应力索施工、劲性骨架锁定、劲性骨架约束解除、合龙段混凝土浇筑预应力张拉及管道压浆、合龙段混凝土养护等内容。
6.1 施工工艺流程图1 施工工艺流程图准备配重设施一般采用支架法机型施工,在特殊条件下也可采用挂篮作为合龙段施工,但是必须考虑平衡问题,在最后一个悬灌段施工时应注意预留孔道,待悬灌完成后即可将挂篮走行就位并锚固在边跨与悬灌段上,以挂篮作为合龙段施工平台;采用落地支架施工合龙段时,先进行支架地基处理、搭设边跨现浇段落地支架施工,在搭设支架上进行边跨合龙施工。
颜色不一致,有明显错台;混凝土表面出现蜂窝、麻面;混凝土表面出现非受力裂缝。
9.2.1 在合龙段施工前,应清除桥上杂物,将机具设备移至墩顶0#块附近。
9.2.2 合龙段劲性骨架锁定时间应与设汁、监理单位共同研究确定,一般选在晚12时后至次日凌晨前的稳定低气温状态下锁定劲性骨架接头。
Value Engineering 0引言上世纪90年代初期我国修建了大量的装配式简支T 梁桥。
随着运营年限的增加及交通发展,大量此类桥梁面临承载能力下降及设计荷载不足的窘境,为了提高此类桥梁的承载能力及安全性能,必须对该类旧桥进行合理的加固。
对旧桥主梁跨中截面承载能力不足进行加固采用的方法很多,一般有简支变连续梁法、增大截面法、梁底粘贴钢板法、梁底粘贴碳纤维片材法等。
[1][2]其中简支变连续梁法是多跨简支T 梁桥加固改造、提高承载能力的行之有效的方法。
该方法可结合桥面铺装整修,在两跨桥之间的T 梁上翼缘添加负弯矩钢筋,从而改变简支梁为连续梁的受力体系,降低了荷载产生的跨中弯矩,从而达到提高荷载等级的加固效果。
[3]此方法可结合梁底粘贴钢板或碳纤维片材的方法同时应用,将能达到更好的效果。
由于其方法简单、思路明确、效果明显、经济实惠而受到青睐,在多跨简支T 梁桥的加固中得到广泛应用。
[4]为了更为清楚的了解体系转换结构受力特性,需要桥梁进行结构分析,而桥梁结构的仿真计算近年来得到了快速的发展。
作为有限元分析的一种手段,仿真技术在桥梁结构的设计和计算中越来越体现出其快速精准的优势。
[5][6]对于荷载和桥梁体系均会在施工过程中发生转变的简支转连续桥梁,用仿真分析的方法进行计算,这种优势无疑就更为明显。
[7][8]本文结合某桥简支转连续加固的工程实例,利用有限元分析软件Ansys ,对简支转连续桥梁全桥进行三维仿真计算,并介绍了工程实例的关键部位的计算结果,得到一些有很好参考性的结论。
1桥梁简介本桥采用4片16米的跨径的简支T 梁,桥梁总长为84.04米、桥面净宽为7.5米、桥梁的总宽度为8.8米、设计荷载为汽—20,挂—100,由于桥梁服役时间长,现在不在满足逐渐增加的车辆荷载,需要通过把原来简支桥梁转化为连续桥梁。
即在两片主梁之间添加纵向约束来抵消增大的汽车荷载产生的弯矩,具体的加固方式是在在T 梁翼缘板下靠近梁肋在横隔板上面加纵向的预应力钢绞线,在梁肋下部加钢板来抵抗压力。
采用悬臂支撑体系进行梁体体系转换施工悬臂支撑体系是一种非常实用的建筑支撑体系,适用于钢结构、混凝土结构以及其他各种建筑结构。
通过悬臂支撑体系的施工,可以实现梁体体系转换,加快施工速度,降低施工成本,提高施工质量。
悬臂支撑体系的基本原理是通过一定的支撑点将悬挑部分暂时支撑起来,使得在悬挑部分施工时,可以减少不必要的阻力,提高施工效率。
悬臂支撑体系的设计需要考虑结构的稳定性、强度、刚度和承载能力等各方面因素。
在实现梁体体系转换时,悬臂支撑体系可以采用两种不同的方式。
一种方法是将底部梁换成悬臂支撑,这样就可以将原有的梁体转换为悬挑结构,实现施工的快速切换。
另一种方法是采用悬挂体系,在原有的梁体上方悬挂支架,并在支架下方加固支撑,以此达到支撑悬挑的效果。
这两种方式的实现方法一般需要依据具体工程情况进行综合考虑。
悬臂支撑体系的优点非常明显。
一方面,它可以大幅加速施工进度,缩短工期,减少人工和材料成本。
另一方面,悬臂支撑体系可以提高施工效率,减少危险因素,提高安全性,同时也可以改善现场施工环境。
然而,悬臂支撑体系也存在一些可能造成施工不利的因素。
在施工过程中,因悬挂部分的结构不稳定而导致刚性不足,或悬挂支架计算错误,可能会导致支撑失效,进而影响施工质量和安全性。
因此,悬臂支撑体系的施工需要仔细考虑各个因素,同时需要严格按照相关标准和规范进行施工。
综上所述,悬臂支撑体系的施工对于实现梁体体系转换非常重要。
通过合理的设计和施工方案,可以大幅缩短工期,提高施工效率和质量,同时减少成本和危险因素。
在实际施工中,需要严格按照相关标准和规范进行施工,确保施工质量和安全性。
在悬臂支撑体系的施工中,需要根据具体情况选择合适的材料和工艺,以确保悬挂部分的强度和稳定性。
常见的材料包括钢管、钢板、钢筋等,工艺包括焊接、钻孔、膨胀螺栓固定等。
在悬挂结构的制作和安装过程中,需要严格按照相关工艺和操作规程进行,以确保质量和安全。
同时,悬臂支撑体系的施工也需要考虑施工环境和现场条件。
关于先简支后连续梁板体系转换施工质量控制措施一、“先简支后连续结构体系”施工方法概述高速公路的迅速发展使得桥梁的数量大幅度增加,而高速度的行车则要求桥梁具有较好的连续性能、较少的伸缩缝构造等。
由于现浇连续梁的施工复杂繁琐、费工费时,简支梁的批量预制生产加快了施工进度,质量也得到可靠保证;如何将简支梁和连续梁的优越性能结合起来,用梁或板批量预制生产的方式来加快连续梁的建设速度,以省去繁琐的支模工序,由此产生了将梁板预制、安装临时就位后在端部浇筑混凝土并使之连续的“先简支后连续”施工方法,形成了“先简支后连续结构体系”。
“先简支后连续结构体系”施工方法其特点是简单方便,质量可靠,实现了桥梁施工的工厂化、装配化,有利于流水化施工作业、加快了施工进度。
目前,我标段有20m先张预应力板梁和30m后张预应力箱梁两种先简支后连续结构,其中20m先张预应力板梁负弯矩由60cm宽普通钢筋混凝土结构进行连续,30m后张预应力箱梁负弯矩由35cm宽(箱梁顶端60cm宽)后张法预应力钢筋混凝土结构进行连续。
“先简支后连续结构体系”施工方法优点如下:(1)、具有刚度大、变形小、伸缩缝少和行车舒适等优点;(2)、简支梁的预应力钢束在工厂进行张拉,而负弯矩区的预应力钢束布置及张拉均在主梁上进行,仅需吊装设备起吊主梁,减少了施工设备,又能避免张拉预应力钢束造成的施工进度障碍;(3)、预制梁能采用标准构件,进行工厂化统一生产和管理。
把连续梁、预制梁施工工艺有效结合,有利于各工序标准化业、有利于流水化作业、有利于质量控制、有利于技术操作,节省了施工时间,缩短了工期,提高了经济效益。
二、“先简支后连续结构体系”施工方法(一)、20m先张法预应力板梁“先简支后连续结构体系”施工工艺20m先张预应力板梁负弯矩由60cm宽普通钢筋混凝土结构进行板梁梁跨之间的连续,从而实现体系转换,混凝土采用C50微膨胀混凝土(详见批复配合比)。
1、施工工艺如下:板梁梁端混凝土凿毛→板梁安装报验→支座安装→底模板施工→钢筋施工→混凝土施工→养护→拆除底模及临时支座进行体系转换2、施工作业及质量控制(1)、板梁安装报验板梁安装结束经自检合格后,报监理工程师检验,检查支座、梁位置、梁顶面高程、梁轴线偏位等是否满足设计要求。
连续梁体系转换步骤嘿,咱今儿就来说说这连续梁体系转换的步骤。
这就好比是一场精彩的表演,得一步步来,可不能乱了套。
首先呢,得做好准备工作,就像运动员要先热身一样。
得把各种参数搞清楚,设计方案研究透彻,这是基础中的基础啊!你想想,要是这第一步没走好,后面不就容易出岔子嘛。
然后呢,就是安装临时支撑啦。
这临时支撑就像是给连续梁找了个可靠的依靠,让它能稳稳当当的进行接下来的变化。
这可不能马虎,得找好位置,安装牢固,不然可就麻烦大啦!接着呀,就是切断一些原来的连接啦。
这就像是给连续梁做个小手术,得小心谨慎,不能伤着它的筋骨。
这一步可真得有点技术含量,切多了不行,切少了也不行。
再之后呢,就是进行体系转换啦。
这可是关键的一步,就好像是变魔术一样,要把连续梁从一种状态神奇地变成另一种状态。
这得把握好时机,掌握好力度,让它顺顺利利地完成转换。
转换完了可还没完事呢,还得进行调整和加固。
这就好比是给刚刚变完身的连续梁化个妆,让它更完美。
要把各种细节都处理好,让它稳稳当当的发挥作用。
你说这连续梁体系转换是不是很有意思?就像一个精心编排的舞蹈,每一个步骤都不可或缺。
要是哪一个环节出了问题,那可就成了一场闹剧啦!所以啊,咱可得认真对待,不能有丝毫马虎。
咱想想,要是工程师们在做这个的时候不认真,那这连续梁能安全吗?那以后走在桥上的人能放心吗?这可不是闹着玩的呀!总之呢,连续梁体系转换步骤虽然看似复杂,但只要咱一步一个脚印,认真去做,就一定能做好。
就像咱过日子一样,得踏踏实实地过好每一步,才能有个美好的未来,不是吗?这连续梁的体系转换不也是为了让我们的生活更美好,更安全嘛!所以呀,可千万别小瞧了这每一个步骤,它们可都是至关重要的呀!。
体系转换作业指导书一、工程概况:平胜大桥是佛山市和顺至北滘公路主干线工程的重要工程,跨越东平水道,起点桩号里程为K9+781.88,终点桩号里程为K10+462.08,桥梁中心里程为K10+227.00,全桥长680.2m,主桥为独塔单跨自锚式悬索桥,设计为双向10车道按双幅布置,主跨采用钢加劲梁,单幅桥面宽26.1m,桥面横向布置为:3.0m(人行道)+1.0m(吊索区、风嘴)+20.5m(车行道)+1.6m(吊索区、检修道),两幅桥间距3.8m,桥梁总宽56.0m。
本桥主缆由四跨组成,边跨理论跨径224m,主跨理论跨径350m,主跨的理论垂跨比约为1:12.5,边跨垂跨比为1:114,主缆施工采用预制平行钢丝索股逐根架设的施工方法(PPWS),主缆共四根,每根主缆中含48股平行钢丝索股,每股含127丝ф5.1mm镀锌高强钢丝,主缆直径挤紧后索夹处约440.0mm。
索股锚具采用套筒式热铸锚,主缆中心设计无应力总长度为670.56507m,全桥主缆钢丝总重量2622t。
全桥索夹共三大类:1、连接主缆与吊索的吊索索夹;2、用于主缆定型的紧箍索夹;3、主索鞍及散索鞍出口处防护密封的封闭索夹。
本桥只在主跨设置吊索,边跨不设吊索。
主跨顺桥向设27对吊索,吊索标准间距为12m,塔侧1#吊索与塔中心线的间距为19m,和顺岸27#吊索与M9号墩中心线的间距为19m。
临近和顺岸锚跨的26#、27#吊索为上下带铰的刚性吊索,为40CrNiMoA的钢棒,全桥共8根;其余25对吊索为顺桥向间距0.4m的73φ5.1的镀锌平行高强钢丝双吊索,外包6mm厚PE进行防护,为全桥共200根。
其中最长吊索为1号吊索107.65m,重约1.8t,最短为27号吊索2.99m,重约1.68t。
所有柔性吊索的上接头采用铰销接头,铰销均配有SF-1聚四氟乙烯衬套,下接头采用锚头直接锚固在主梁的锚箱上,且设置球面锚垫板,该垫板与吊杆锚垫板之间还设置了楔形垫板,以便于适应吊索的变形。
体系转换中临时固结对多跨连续梁施工控制的影响
贺铁飞
武汉理工大学土木工程与建筑学院,湖北武汉(430070)
E-mail:htf1129@
摘要:以南水北调丹江口施工大桥为例,对三个“∏”构合拢过程中各工况的挠度进行模拟计算,并和实测值进行比较,对施工控制计算中临时固结一般模拟方法提出了自己的看法,对减小多跨连续梁桥施工控制计算误差有一定的参考作用。
关键词:多跨,连续梁桥,临时固结,模拟
1. 引言
预应力混凝土连续梁桥以其结构刚度好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等特点[1],在桥梁工程中得到了广泛的应用。
我国从70年代开始修建至今,预应力混凝土梁桥中连续梁桥占有很大比例,施工技术也有了很大的发展。
目前,大跨径预应力混凝土连续梁桥大多采用悬臂浇筑法施工,其结构可能经过悬臂T 构、单悬臂梁或双悬臂梁等不同体系最终形成多跨连续梁.而在悬臂施工的过程中,需要将墩梁临时固结。
2. 临时固结的常用形式
临时固结的设置方式常用的有以下几种形式:
(1)在承台和零号块之间设置临时支墩[1][2],一般采用钢管混凝土或钢筋混凝土立柱。
采用穿过临时支墩的预应力筋进行承台与梁底之间的固结,预应力筋下端通过预埋钢板锚固在基础承台内,上端在箱梁底板张拉并锚固使整个支墩在施工过程中始终受压。
如图1
(2)在墩顶和主梁零号块之间设置临时固结和预应力粗钢筋[1][2][3],通过临时固结和双排粗钢筋从来承受悬臂施工中产生的不平衡弯矩。
这种设置方法构造简单,制作、装拆方便,安全可靠。
如图2
(3)用扇形或门式托架临时支撑主梁零号块[2][4],用以平衡主梁悬浇期间的不平衡荷载.如图3
悬浇块零号块
临时支座
墩身临时支承悬浇块零号块
临时支座
墩身
悬浇块零号块
撑架
墩身
沙筒
图1 第一种临时固结方式图2第二种临时固结方式图3第三种临时固结方式
3. 临时固结的一般模拟方法
在施工控制计算中,若采用专业桥梁软件(如桥梁博士),一般是将桥梁视为平面杆系.对于临时固结解除前后的模拟计算,通常不考虑桥墩和临时固结的影响.临时固结解除前将其作为两个固定铰支座来模拟;临时固结解除后永久支座用一个固定铰支座模拟.这种模拟方法模拟起来比较方便,但忽略了临时固结和桥墩的影响。
在施工控制计算时模型与桥梁施工时的实际情况的吻合程度决定了模型的误差大小。
4. 工程概况
南水北调丹江口施工大桥主桥采用跨径为50m+7×90m+50m 九跨一联的预应力混凝土变截面连续梁箱,采用悬臂浇注法施工,墩梁之间采用混凝土垫块及精轧螺纹钢筋临时固结。
其施工顺序如下(见图4):
(1)、合拢第一、九两边跨,拆除11、18号墩临时固结,对支座纵向限位;
(2)、合拢第三跨,拆除12、13号墩临时固结,对13号;
(3)、拆除11号墩支座纵向限位,合拢第二跨;
(4)、分别合拢第五、七跨,拆除14、15、16、17号墩临时固结,对16号墩支座纵向限位(15号墩上为固定支座);
(5)、拆除第13、18墩纵向限位,分别合拢第四、八跨;
(6)、拆除16号墩纵向限位,合拢第六跨,全桥合拢形成九跨一联的连续梁桥。
图4 体系转换过程图
在全桥合拢的过程中有三个过程是两个“T”合拢成“∏”的过程。
5. 临时固结对挠度影响模拟及与实测值的比较
本文对该桥的两个“T”合拢成“∏”的过程中的四种工况进行了模拟计算,并与实测的结果进行比较.这四种工况具体如下:
(1) 张拉50%的预应力束,1#、2#墩临时固结不解除,配重不变;
(2) 张拉50%的预应力束,解除1#墩的临时固结,配重不变;
(3) 张拉100%的预应力束,解除1#墩的临时固结,配重不变;
(4) 张拉100%的预应力束,解除
1#、2#墩的临时固结,卸掉2#墩悬臂端的配重。
计算结点的位置见图5
1234
1#墩
2#墩
图5 计算结点位置图
在悬臂施工阶段,通过对挠度的测量,对设计参数进行了识别,并用识别后的设计参数修改计算模型,对四种工况进行模拟计算,其挠度计算分别如表1:(单位:厘米)
在“∏”型合拢体系转换的各阶段,实测四种工况下三个“∏”型合拢的挠度,其平均值如表2:(单位:厘米)
由表2的值可以看出,随着结构体系转换的进行,挠度明显增大,计算和实测挠度的差值也逐渐显现出来,这时节段施工已经完成,已无法通过适当调整节段立模标高的办法来修正了。
在这种情况下,若借助外力强迫合拢,往往会对桥梁的最终成桥内力产生较大的影响,与设计出现较大的差别,从而给桥梁的安全留下隐患。
由上面的理论、实测节点挠度表可以看出,四种工况下工况1、工况2、工况3三种状态下理论计算与实测值相差较大,尤其是2#墩临时固结还未解除时,2#墩悬臂端的挠度相差较大。
工况4理论计算与实测值最为接近,与实测挠度比误差最大为9%。
工况1、工况2、工况3三种状态下临时固结的模拟与实际有一定差异,计算与实测值相差较大;工况4状态下临时固结已解除,计算模型与实际较吻合,计算与实测值相差较小。
6. 结论
通过对南水北调丹江口施工大桥三个“∏”构的合拢过程挠度的模拟计算和实测,可以看出:
①在临时固结的作用下,墩、梁之间既不是完全固结也不是铰接,而是介于两者之间的一种状态;
②在两个墩的临时固结都解除的情况下,结构体系明确,理论与实测值相差较小。
③解除临时固结前后的模拟计算中,将临时固结解除前作为两个固定铰支座来模拟,临时固结解除后永久支座用一个固定铰支座模拟的办法与实际有一定的误差,误差大小与临时
固结强弱及桥墩的刚度有关。
建议在多跨连续梁的体系转换过程中,在确保结构稳定的情况下,与相邻的悬臂合拢前,临时固结应尽早解除,以使施工控制计算中的受力体系更加明确,减少体系转换过程中模型与实际的误差,为顺利合拢创造良好的条件。
参考文献
[1] 范立础.预应力混凝土连续梁桥.北京:人民交通出版社,2001.
[2] 黄绳武.桥梁施工及组织管理(上册).北京:人民交通出版社,1999.
[3] 雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计.北京:人民交通出版社,2000.
[4] 陈伟,李明.桥梁施工临时结构设计.北京:中国铁道出版社,2002.
The influence of temporary fixation to deflection in system conversion of multispan continuous beam bridge
He Tiefei
Civil Engineering and Architecture Institute, Wuhan University of Technology, wuhan (430070)
Abstract
With Dan Jiang Kou bridge for South-to –north water transfer project construction as an example, the deflection is calculated in structure "T" to structure "∏" stages under the influence of temporary fixation,and the deflection is compared and analyzed with that are collected in construction。
The article set forth the opinion about the way of the simulation of temporary fixation,and is of certain reference to the control of deflection error in multispan continuous beam bridge construction.
Keywords: multispan, continuous beam bridge , temporary fixation, simulation。