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【摘 要】 本文从大跨度预应力混凝土桥梁施工控制的主要内容入手,介绍了大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法,并且重点阐述了施工控制技术及影响因素,以期为今后的桥梁建设工程提供一定的帮助。
【关键词】 桥梁工程;预应力混凝土桥梁;施工控制;桥梁结构
引言:
在施工过程中,桥梁结构会受多种因素的影响,如混凝土的收缩和徐变、设计参数与实际数值的差异、施工误差、测量误差、温度变化等。因此大跨度预应力混凝土连续梁、T型刚构、连续刚构等梁桥施工过程中结构的实际状态与设计状态很难完全吻合,加上无支架施工方法的应用,必然给桥梁结构带来非常复杂的内力和位移变化。为了保证桥梁施工质量和桥梁建设的安全,确保成桥后的主梁线形和结构内力符合设计要求,使得实际状态与设计状态尽可能相符,桥梁施工控制是不可缺少的。
一、大跨度预应力混凝土桥梁施工控制的主要内容
预应力混凝土桥梁的施工控制包括结构变形控制、结构应力控制和结构稳定控制这三个方面:
1.结构变形控制;结构变形控制也就是线性控制,就是严格控制每一节段的竖向挠度及其横向位移,使得结构尺寸与设计尺寸的偏差控制在允许偏差内。
2.结构应力控制;在施工过程中,需要提前对张拉器具和锚具进行检查、校验,即要配套校验千斤顶和压力表,压力表的精度等级控制在1.5级以上;张拉预应力钢材时,需要按照伸长值进行校验。
3.结构稳定控制;预应力混凝土桥梁结构的稳定系数可以根据轴心受压计算公式进行验算,此外,还需要严格控制施工各阶段结构部件的局部及整体的稳定。
二、大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法
大跨度预应力混凝土桥梁的施工工艺复杂繁琐,影响因素多,技术要求高,施工中经常会遇到某些意料之外的问题。要达到施工控制的目的,确保大桥施工的安全和顺利,保证成桥线形和内力满足设计要求,必须对特大桥梁的施工进行严格监控,及时处理各种误差。
大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法是指理论模型的建立及其计算方法,它包括结构在各个阶段的内力和挠度的计算、各施工阶段控制参数的计算等。结构计算是桥梁监控的理论依据,目前主要的计算方法有:正算法、倒拆法、无应力状态法。
正算法又称正装计算法,它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,依次计算各施工阶段架设时结构的施工内力和位移。根据计算原则,选择计算参数,获得相应的控制参数。结构按正算法所控制的参数和顺序施工完毕时,理论上的恒载内力和主梁线形应与预定的理想状态基本吻合。正算法在工程中的应用较为广泛。倒拆法又称倒装计算法,它按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构行为分析,由成桥的理想恒载状态出发,按照与实际施工步骤相反的顺序,进行逐步倒退计算而获得各施工阶段的控制参数。结构按正装顺序施工完毕时,理论上其恒载内力和线形便可达到预定的理想状态。倒拆法是斜拉桥施工计算中广泛采用的一种方法。
无应力状态法也称零弯矩应力法,它以桥梁结构各构件或单元的无应力长度和曲率保持不变的原理来进行结构状态分析,将桥梁结构安装的中间状态和终结状态联系起来,为分析桥梁结构各种受力状态提供了一种有效的方法。无应力状态法较多应用在大跨度拱桥和悬索桥上。
三、大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术及影响因素
大跨度预应力混凝土桥梁施工控制的目的是使得实际状态和设计状态尽可能相符,因此,要想达到施工控制的目的,必须全面了解可能使得施工状态偏离设计状态的所有因素,从而进行行之有效的施工控制。
1.桥梁结构参数
由于结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料,所以,它是影响桥梁施工控制中必须考虑的因素,其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括以下几个方面:
(1)结构主要构件的截面尺寸;在施工控制过程中,必须通过实测数据对相应的结构尺寸进行动态修正并作误差分析,尽可能的将误差控制在一定范围之内,源于截面尺寸的误差直接导致截面特性计算的误差,进而导致结构内力、变形等的分析出现误差。
(2)材料容重;在施工控制中,必须对各种材料的容重进行准确的测量识别,即计入实际容重与设计值间可能存在的误差,从而保证桥梁结构中内力与变形的分析结果。
(3)预应力系数;张拉设备、预应力钢筋断面尺寸、弹性模量、管道摩阻等诸多因素,都直接影响着预应力的取值。所以,在施工控制中,既要考虑各种因素对预应力取值的影响,又要对取值误差作出合理估计,以此来确保预应力参数的准确性,进而保证预应力混凝土桥梁结构内力、变形等的分析结果。
(4)施工荷载;在所有架设体系中,都或多或少的存在施工荷载,在实际施工控制过程中,一定要根据实际情况对施工荷载进行取值。
2.施工监测
施工监测是桥梁施工控制中最基本的技术手段之一,因此,在施工控制中,必须使用一些仪器对具体施工情况进行监测,以此来确保施工质量和建设安全,但是,由于测量仪器本身、儀器安装、测量方法、数据采集、环境情况等方面都会存在一定的误差,该误差极有可能导致桥梁的实际参数与设计参数不吻合,还可能发生将本来较好的状态调整变差的情况,所以,在监测过程中,必须保证测量数据的准确性和可靠性。
3.结构计算分析模型
无论采用什么分析方法和手段,总要对实际桥梁结构进行简化和建立起一个能够进行数学和力学计算的计划模型,而这种计划模型会与实际结构的真实情况之间存在误差,所以,在施工控制的过程中,需要建立最符合结构实际特征的模型和分析方法,必要时还要进行专门的试验研究,与此同时,还需要通过对比分析多种方法的计算结果,以此验证计算结果的正确性,从而把计算模型所产生的误差控制在一定的范围之内。
4.温度变化
温度变化包括季节温差、骤变温差、日照温差、不同温度场分布以及残余温度等若干方面,属于不可控制的因素,其直接影响着混凝土桥梁结构的受力和变形,这种影响随温度的改变而改变,在不同时刻对结构应力以及变形进行量测,其结果是不一样的,有时由于温差多大,会导致桥梁结构出现严重变形和附加应力,所以,必须考虑温度变化对桥梁结构的影响,一般情况下,应该把控制理想状态定位在某一特定温度下,可以有效地排除温度变化对桥梁结构的影响。
5.混凝土材料的收缩、徐变
在大跨度混凝土桥梁施工中,混凝土普遍存在着加载龄期小、各阶段龄期相差大等现象,其直接导致了混凝土材料的收缩、徐变,进而对结构内力、变形带来了较大的影响,因此,在施工控制的过程中,需要对混凝土材料进行详细的研究,以期采用科学合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。
四、结束语
综上所述,笔者通过对预应力混凝土桥梁的施工控制内容、施工控制结构分析方法以及施工控制的影响因素这三方面的分析、研究,为预应力混凝土桥梁施工控制提供一定的理论依据,但是,在大跨度预应力混凝土桥梁施工的实际进展过程中,还会出现各种各样的困难和问题,这就要求施工人员根据桥梁结构的理想设计方案,寻求最为高效的施工技术,从而确保高速公路桥梁的使用功能和耐久性。
参考文献:
[1]李国平.预应力混凝土结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2007.
[2]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京:人民交通出版杜,2008.
[3]唐彦东.预应力混凝土桥梁施工控制探讨[J].中国公路学报,2012(03)
[4]万开龙.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术探讨[J].科技创新导报,2011(09)
【关键词】 桥梁工程;预应力混凝土桥梁;施工控制;桥梁结构
引言:
在施工过程中,桥梁结构会受多种因素的影响,如混凝土的收缩和徐变、设计参数与实际数值的差异、施工误差、测量误差、温度变化等。因此大跨度预应力混凝土连续梁、T型刚构、连续刚构等梁桥施工过程中结构的实际状态与设计状态很难完全吻合,加上无支架施工方法的应用,必然给桥梁结构带来非常复杂的内力和位移变化。为了保证桥梁施工质量和桥梁建设的安全,确保成桥后的主梁线形和结构内力符合设计要求,使得实际状态与设计状态尽可能相符,桥梁施工控制是不可缺少的。
一、大跨度预应力混凝土桥梁施工控制的主要内容
预应力混凝土桥梁的施工控制包括结构变形控制、结构应力控制和结构稳定控制这三个方面:
1.结构变形控制;结构变形控制也就是线性控制,就是严格控制每一节段的竖向挠度及其横向位移,使得结构尺寸与设计尺寸的偏差控制在允许偏差内。
2.结构应力控制;在施工过程中,需要提前对张拉器具和锚具进行检查、校验,即要配套校验千斤顶和压力表,压力表的精度等级控制在1.5级以上;张拉预应力钢材时,需要按照伸长值进行校验。
3.结构稳定控制;预应力混凝土桥梁结构的稳定系数可以根据轴心受压计算公式进行验算,此外,还需要严格控制施工各阶段结构部件的局部及整体的稳定。
二、大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法
大跨度预应力混凝土桥梁的施工工艺复杂繁琐,影响因素多,技术要求高,施工中经常会遇到某些意料之外的问题。要达到施工控制的目的,确保大桥施工的安全和顺利,保证成桥线形和内力满足设计要求,必须对特大桥梁的施工进行严格监控,及时处理各种误差。
大跨度预应力混凝土桥梁施工控制结构分析方法是指理论模型的建立及其计算方法,它包括结构在各个阶段的内力和挠度的计算、各施工阶段控制参数的计算等。结构计算是桥梁监控的理论依据,目前主要的计算方法有:正算法、倒拆法、无应力状态法。
正算法又称正装计算法,它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,依次计算各施工阶段架设时结构的施工内力和位移。根据计算原则,选择计算参数,获得相应的控制参数。结构按正算法所控制的参数和顺序施工完毕时,理论上的恒载内力和主梁线形应与预定的理想状态基本吻合。正算法在工程中的应用较为广泛。倒拆法又称倒装计算法,它按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构行为分析,由成桥的理想恒载状态出发,按照与实际施工步骤相反的顺序,进行逐步倒退计算而获得各施工阶段的控制参数。结构按正装顺序施工完毕时,理论上其恒载内力和线形便可达到预定的理想状态。倒拆法是斜拉桥施工计算中广泛采用的一种方法。
无应力状态法也称零弯矩应力法,它以桥梁结构各构件或单元的无应力长度和曲率保持不变的原理来进行结构状态分析,将桥梁结构安装的中间状态和终结状态联系起来,为分析桥梁结构各种受力状态提供了一种有效的方法。无应力状态法较多应用在大跨度拱桥和悬索桥上。
三、大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术及影响因素
大跨度预应力混凝土桥梁施工控制的目的是使得实际状态和设计状态尽可能相符,因此,要想达到施工控制的目的,必须全面了解可能使得施工状态偏离设计状态的所有因素,从而进行行之有效的施工控制。
1.桥梁结构参数
由于结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料,所以,它是影响桥梁施工控制中必须考虑的因素,其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括以下几个方面:
(1)结构主要构件的截面尺寸;在施工控制过程中,必须通过实测数据对相应的结构尺寸进行动态修正并作误差分析,尽可能的将误差控制在一定范围之内,源于截面尺寸的误差直接导致截面特性计算的误差,进而导致结构内力、变形等的分析出现误差。
(2)材料容重;在施工控制中,必须对各种材料的容重进行准确的测量识别,即计入实际容重与设计值间可能存在的误差,从而保证桥梁结构中内力与变形的分析结果。
(3)预应力系数;张拉设备、预应力钢筋断面尺寸、弹性模量、管道摩阻等诸多因素,都直接影响着预应力的取值。所以,在施工控制中,既要考虑各种因素对预应力取值的影响,又要对取值误差作出合理估计,以此来确保预应力参数的准确性,进而保证预应力混凝土桥梁结构内力、变形等的分析结果。
(4)施工荷载;在所有架设体系中,都或多或少的存在施工荷载,在实际施工控制过程中,一定要根据实际情况对施工荷载进行取值。
2.施工监测
施工监测是桥梁施工控制中最基本的技术手段之一,因此,在施工控制中,必须使用一些仪器对具体施工情况进行监测,以此来确保施工质量和建设安全,但是,由于测量仪器本身、儀器安装、测量方法、数据采集、环境情况等方面都会存在一定的误差,该误差极有可能导致桥梁的实际参数与设计参数不吻合,还可能发生将本来较好的状态调整变差的情况,所以,在监测过程中,必须保证测量数据的准确性和可靠性。
3.结构计算分析模型
无论采用什么分析方法和手段,总要对实际桥梁结构进行简化和建立起一个能够进行数学和力学计算的计划模型,而这种计划模型会与实际结构的真实情况之间存在误差,所以,在施工控制的过程中,需要建立最符合结构实际特征的模型和分析方法,必要时还要进行专门的试验研究,与此同时,还需要通过对比分析多种方法的计算结果,以此验证计算结果的正确性,从而把计算模型所产生的误差控制在一定的范围之内。
4.温度变化
温度变化包括季节温差、骤变温差、日照温差、不同温度场分布以及残余温度等若干方面,属于不可控制的因素,其直接影响着混凝土桥梁结构的受力和变形,这种影响随温度的改变而改变,在不同时刻对结构应力以及变形进行量测,其结果是不一样的,有时由于温差多大,会导致桥梁结构出现严重变形和附加应力,所以,必须考虑温度变化对桥梁结构的影响,一般情况下,应该把控制理想状态定位在某一特定温度下,可以有效地排除温度变化对桥梁结构的影响。
5.混凝土材料的收缩、徐变
在大跨度混凝土桥梁施工中,混凝土普遍存在着加载龄期小、各阶段龄期相差大等现象,其直接导致了混凝土材料的收缩、徐变,进而对结构内力、变形带来了较大的影响,因此,在施工控制的过程中,需要对混凝土材料进行详细的研究,以期采用科学合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。
四、结束语
综上所述,笔者通过对预应力混凝土桥梁的施工控制内容、施工控制结构分析方法以及施工控制的影响因素这三方面的分析、研究,为预应力混凝土桥梁施工控制提供一定的理论依据,但是,在大跨度预应力混凝土桥梁施工的实际进展过程中,还会出现各种各样的困难和问题,这就要求施工人员根据桥梁结构的理想设计方案,寻求最为高效的施工技术,从而确保高速公路桥梁的使用功能和耐久性。
参考文献:
[1]李国平.预应力混凝土结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2007.
[2]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京:人民交通出版杜,2008.
[3]唐彦东.预应力混凝土桥梁施工控制探讨[J].中国公路学报,2012(03)
[4]万开龙.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术探讨[J].科技创新导报,2011(09)