大跨径连续刚构桥施工控制

I建 遥 技 术郭金树:大跨径连续刚构桥施工控制JIANZ AO JISHU

大跨径连续刚构桥施工控制

郭金树

(中国中铁四局集团第五工程有限公司，江西九江332000)

摘 要:本文以连续刚构桥的实际施工过程为依托,通过采用有限元软件MIDAS/Civil建立仿真模型，并计算桥梁结构的理论 值，通过对于桥梁实测数据,从而验证仿真模型的准确性，同时对施工过程中的应力控制进行分析研究。关键词:连续刚构桥;施工控制;应力监测中图分类号:U445. 1 文献标识码:A 文章编号：1673-5781(2019)04-0623-03

0引 言

近些年来,我国经济实力不断提升,发展速度突发猛进,越

来越多的连续刚构桥梁被应用于交通行业中。而随着连续刚

构桥梁的跨度不断增加，施工时的不确定因素也显著增加,导 致在工程建设中连续刚构桥存在较高的风险E,因此,在施工

过程中必须进行施工控制。

1工程概况

该连续刚构桥全长666m。桥梁上部结构的截面形式为单 箱单室，混凝土等级为C55；下部结构为双幅分离结构，其中3

井墩为单薄壁空心墩,2井以及4井墩为双薄壁空心墩。桥梁

总体布置如图1所示。

图1桥梁总体布置图(单位:cm)

2有限元分析

施工监控最基本的任务是确保施工以及使用阶段桥梁的 安全性符合设计要求⑵。与此同时，确保桥梁线形以及受力状

态符合设计要求也是必要的内容。施工控制过程中，仪器在收

集数据时容易受到环境的影响，为确定结构真实的状态，需从

复杂的状态中将有用的信息提取出来。最后，需遵循最优控制

规律以及方法，采取动态控制的方法监控整个施工过程，以便

于各阶段的施工控制对象满足最优性能指标。

在进行施工监控时，采取有限元软件MIDAS/Civil对该 刚构桥梁进行建模处理，并模拟桥梁结构各个施工阶段⑶。考

虑到桥梁上部结构，本文将桥梁划分为127个单元，全桥节点

共233个。主梁采取的混凝土等级为C55,桥墩为C40o全桥 离散示意图如图2所示。

图2桥梁有限元离散图考虑到各节段不同的受力状态，在建模时将其划分为三个

阶段,分别为:前移挂篮并立模,混凝土的浇筑,张拉预应力筋

三个阶段。根据设计要求，将成桥施工阶段划分为27个，以便 于使桥梁结构不同的受力状态、荷载条件等均能较为准确地反

映到模型中。桥梁中跨合拢段施工阶段划分如图3所示。

图3连续刚构桥施工阶段划分桥梁施工阶段各个控制因素条件分别为：

(1) 结构自重：由于在施工时主桥梁自重不平衡，因此需控

制主梁的自重波动范围小于3%。(2) 在悬臂施工过程中，特别在张拉预应力筋前后，为避免 顶底板出现较大的拉、压应力,应严格监控各节段的应力。

(3) 在主梁合龙时，需将不同侧两端的相对设计标高波动

控制于3cm内。

3施工控制

3.1主梁应力分析根据桥梁结构的受力特征，在进行主梁的应力分析时，选

收稿日期：2019-04-15 ；修改日期：2019-06-03

作者简介:郭金树(1986-),男，江西吉水人，工程师.

《工程与建设》2019年第33卷第4期

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取控制截面为墩顶以及跨中截面⑷。

（1）墩顶截面上缘的应力分析如图4,表1所示。（由于篇

幅限制，本文仅列出部分数据）由上述分析可知,在各施工节段中,墩顶截面的下缘正应

力均为负值,既均为压应力，最大值为10. 09MPao

（2）成桥合龙段截面的应力分析见表3。

图4 6井块墩顶截面上缘应力表3合龙段截面正应力表（单位:MPa）

位置小里程方向大里程方向边跨中跨边跨中跨上缘—3. 31-6. 51-6. 59-3. 41

下缘-4. 91—& 11—& 01-4. 81

由表3可知，桥梁合龙段截面的上下缘应力均为负值，即

为压应力，且最大值为8MPao

（3）悬臂根部主应力分析见表4。

表1墩顶截面上缘正应力表（单位:MPa）

施工阶段-2#墩3#4井10. 000. 000. 0020. 000. 210. 263-1. 40-1. 00—0. 924—2. 11—1. 66-1. 565-2. 80-2. 29-2. 156-4. 06-3. 50-3. 367-4. 61-4. 02—3. 888-5. 13-4. 50-4. 329-6. 07-5. 41-5. 1910-6. 41-5. 70-5. 46

注：数字表示施工的主梁块段，负值表示压应力。

墩顶截面下缘应力如图5、表2所示。（由于篇幅限制，本 文仅列出部分数据）表4悬臂根部主应力（单位:MPa）

施工阶段-墩2#3#4井10. 000. 000. 00

2—1. 25-1. 24—1. 25

3-1.45-1. 55-1. 564—2. 02—2. 11—2. 06

5-2. 70-2. 77-2. 71

6-3. 94-4. 06—3. 98

7-4. 51-4. 65-4. 55

8—5. 06—5. 20—5. 06

9-6. 01-6. 17—6. 01

10-6. 35-6. 55-6. 36

由表4可知，桥梁悬臂根部应力均为压应力，且最大值为 10. 88MPao

3.2应力观测

3. 2. 1 测点布置

施工控制的重点在于实时监测箱梁的纵向正应力，因此在

箱梁的顶底板内埋设应力测试计,并且沿着纵向布置⑸。

先计算出各测点的位置，以便使应变计的埋设位置准确性

可靠,并根据现场的实际情况确定应变计的埋设位置。具体如

图6所示。

顶1 顶2 顶3

图5 6井块墩顶截面下缘应力

表2墩顶截面下缘正应力表（单位:MPa）

施工阶段-2#墩3#4井10. 000. 000. 0020. 00-0. 19-0. 213—0. 13—0. 52—0. 314-0. 15-0. 52—0. 315-0. 06-0. 74-0. 416-0. 14—0. 85—0. 397-0. 02-1. 15-0. 608-0. 14—1. 5—0. 819—0. 30-0. 90-1. 0110-0. 61-2. 41-1. 40底1 底2 底3图6箱梁应力测点布置3. 2.2应力监测读取每一块段施工所对应的应变一个轮次，并对每一个传

感器根据一轮三次的规律读取，取各测点的平均值作为该次测

读过程的读数，具体如下所示：

（1）在混凝土浇筑后的强度符合预应力筋张拉所要求的强度 时侧需读取对应的应变计数据，此时则为初始的应变计应力值。

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(2) 对于每一个施工块段的施工过程，在前移挂篮并且支

设弯模板之后;浇筑完相应块段的混凝土之后;预应力筋张拉

之后的三个阶段分别各读取一次。

(3) 在桥梁合龙之后读取一次。

(4) 完成铺装桥面之后读取一次。3. 2.3应力分析

应力分析流程如图7所示。

图7应力分析流程图实测应力分析如图8〜图11所示。

4035 * ” “ ° ” ” ” ” ” ” ”30252015105…・…抗压强度 …«…抗拉骚像- …理论应力

…嚮營m

—•突测应力2 —赠应;绘0

图8 2号墩左幅0号块顶板应力变化曲线示意图恋需濫 < 當帑峯霖虫議瑤眾番< W < 妙rp 谿 乘 珈 即即 咿炉即 咿存咿 炉咿 媲 二叫弟却⑷心？ f & G G “ 人側 p g 9 卜曲 •At 宀 士

23201S13•十趙论.应力 一*…实测囤力【 …，该测应加-实测函.加

图9 2号墩左幅0号块底板应力变化曲线示意图

2。

1S…閒:沁 --«--撅技殘瘗 理论应.力 …*…赛测应力1 」…实测应杭 一心一实测冋力3

图10 2号墩右幅0号块顶板应力变化曲线示意图—g■抗压强寓 ■■■■*■■■抗扌龙强淒 f'邂论应力实测礙力； ----实测.殓丿0 n赛测应力m

图11 2号墩右幅0号块底板应力变化曲线示意图由上述应力分析图可知，对于各个工况在张拉预应力前

后，各个截面的应力均产生了较大的变化，这是由于桥梁结构

在预应力作用下时，相对于上一个阶段外荷载有所增大。根据

上述应力控制截面的分析图可知，张拉预应力筋效果显著。除

去个别点处于离散外，各个截面的应力实测值相对于应力限值

而言均较小，并且还存有较大缓和空间,表明该桥梁结构在整

个施工阶段中均处于安全状态;对于同一高度上的各个截面所

布置的测点分布存在着一定的差异，这表现为箱梁剪力滞留

效应。

应力控制过程所反映的是整个施工阶段主梁最不利截面

的应力范围,通过观察桥梁施工过程中前后工况的应力变化情

况,可知其波动范围处于可控范围内，符合设计以及规范要求,

表明桥梁的施工质量安全可靠。

4结束语

近年来,大跨径连续刚构桥的修建越来越多，但目前而言

该类桥梁的施工控制相对来说则不太完善。监控施工过程时

施工控制的重要工作，是确保桥梁顺利合龙,建设完成并符合

设计要求的关键工作,为实现更好的施工控制,就需计算出施

工过程的各项数据,并确保采集到的数据准确可靠,该过程对

于施工监控提供了重要的依据，并为桥梁成桥时性能的发挥提

供了保障，桥梁的施工控制包括应力监测、挠度监测、温度量测

等各项内容,由于篇幅限制,本文仅涉及应力监测方面的内容。

通过对比前后数据，从而得出准确的结论。文中桥梁施工过程

中应力变化较为均匀,且变化值处于允许范围内,符合设计及

规范要求。

〔参考文献〕[1] 田裕民.大跨径连续刚构桥非同步施工控制研究[D].重庆:重庆

交通大学,201 &[2] 方志成.大跨径预应力混凝土连续刚构桥悬臂施工技术[J].交通

世界,2018(8):99-100.[3] 史云.大跨PC连续刚构桥施工控制应用研究[D].西安:长安大

学，2017.[4] 师全海.连续刚构桥施工监控与仿真分析[D].石家庄:石家庄铁

道大学，2017.[5] 陶斌.大跨径刚构桥施工控制及其影响因素分析[D].西安:长安

大学,2016.

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