大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工監(jiān)控分析

王宗華

(合肥東部新城建設(shè)投資有限公司，安徽 肥東 231600)

大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工監(jiān)控分析

王宗華

(合肥東部新城建設(shè)投資有限公司，安徽 肥東 231600)

大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁掛籃懸臂澆筑施工過程中施工控制是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)工程，是實(shí)現(xiàn)大橋成橋線形、應(yīng)力滿足要求的重要手段，結(jié)合工程實(shí)例，介紹了連續(xù)梁掛籃懸臂澆筑施工時(shí)線形及應(yīng)力監(jiān)控的內(nèi)容，并利用數(shù)值模擬的方法，對(duì)連續(xù)梁各個(gè)施工階段進(jìn)行了有限元仿真分析,并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果顯示監(jiān)控結(jié)果滿足規(guī)范要求。

連續(xù)梁;施工監(jiān)控;有限元仿真分析

0 引 言

預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋在施工的不同階段，由于混凝土的收縮徐變、溫度效應(yīng)、預(yù)應(yīng)力損失等原因，在懸臂澆筑過程中，主梁結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生各種變形，因此在施工過程中，必須對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)控[1-4]。

線形監(jiān)控是連續(xù)梁懸臂施工的主要監(jiān)控內(nèi)容，要對(duì)每一個(gè)節(jié)段箱梁的豎向撓度、橫向偏移進(jìn)行嚴(yán)格控制，并與理論計(jì)算進(jìn)行對(duì)比分析。

應(yīng)力控制也是連續(xù)梁施工監(jiān)控的重要內(nèi)容，對(duì)連續(xù)梁關(guān)鍵截面進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，并且和理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從而反映主梁在各個(gè)施工階段的受力狀態(tài)[5-10]。

1 工程概況

某大橋跨徑布置為48 m+85 m+51 m，主橋全長(zhǎng)184 m，共分兩幅，為不對(duì)稱的三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面現(xiàn)澆箱梁，上部結(jié)構(gòu)主梁采用單箱雙室變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，外腹板采用直腹板形式，箱梁頂板寬度為20.24 m，箱梁底板寬度為12.24 m。主梁采用C50混凝土，主墩墩頂根部等高段梁高5.1 m，跨中合龍段梁高2.5 m；頂板厚28 cm，底板厚70～30 cm箱梁梁高和底板厚度均采用二次拋物線變化；箱梁腹板厚度均為50～70 cm，下部采用承臺(tái)及群樁基礎(chǔ)。

橋梁立面布置見圖1所示。

圖1 連續(xù)梁立面布置示意圖

2 有限元仿真分析

根據(jù)該橋施工圖設(shè)計(jì)文件，并結(jié)合施工單位提出的施工方案，采用MIDAS程序軟件進(jìn)行有限元仿真分析計(jì)算，并利用橋梁博士對(duì)結(jié)果進(jìn)行校核，提高仿真分析的可信度。

全橋總體結(jié)構(gòu)建立能反映施工荷載的有限元模型，對(duì)本橋進(jìn)行了正裝分析，得到各階段主梁變形狀態(tài)。計(jì)算模型中根據(jù)懸臂施工梁段的劃分、支點(diǎn)、跨中、截面變化點(diǎn)等控制截面將全橋箱梁段劃分為84個(gè)單元。全橋Midas計(jì)算模型如圖2所示。

圖2 全橋Midas計(jì)算模型圖

3 施工監(jiān)控

3.1 線形監(jiān)控

3.1.1 監(jiān)控目標(biāo)

本橋線形監(jiān)控的最終目標(biāo)是：成橋后的線形與設(shè)計(jì)線形各點(diǎn)的誤差均控制在2 cm范圍之內(nèi)。

(1) 掛籃定位標(biāo)高與預(yù)報(bào)標(biāo)高之差控制在5 mm以內(nèi)。

(2) 預(yù)應(yīng)力束張拉完后，如梁端測(cè)點(diǎn)標(biāo)高與控制小組預(yù)報(bào)標(biāo)高之差超過±20 mm，需經(jīng)控制小組研究分析誤差原因，確定下一步的調(diào)整措施。

(3) 如有其他異常情況發(fā)生影響到梁體標(biāo)高，其調(diào)整方案也應(yīng)經(jīng)控制小組分析研究，提出控制意見。

3.1.2 線形監(jiān)控結(jié)果

(1) 合龍段精度：左右幅合龍精度，如表1、表2所列。

表1 左幅合龍精度表

表2 右幅合龍精度表

由以上數(shù)據(jù)可見，左右幅跨中合龍段合龍時(shí)的誤差均在10 mm 以內(nèi)，滿足合龍誤差的控制要求。

(2) 成橋線形：左右幅成橋后線形誤差，如圖3、圖4所示。

圖3 左幅成橋后線形誤差

圖4 右幅成橋后線形誤差

從各墩的梁體控制截面的標(biāo)高實(shí)測(cè)值來看，各梁段實(shí)際線形與理論線形吻合度較高，誤差均在2 cm以內(nèi)，滿足線型監(jiān)控要求。

3.2 應(yīng)力監(jiān)控

3.2.1 控制截面

根據(jù)該橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，單幅共設(shè)置9個(gè)應(yīng)力測(cè)試截面(4個(gè)根部截面、4個(gè)L/4截面、1個(gè)跨中截面)，測(cè)試截面位置布置如圖5所示：

圖5 應(yīng)力測(cè)試截面位置圖

3.2.2 測(cè)點(diǎn)布置

每個(gè)測(cè)試截面各布置6個(gè)測(cè)點(diǎn)，頂板三個(gè)測(cè)點(diǎn)：T1、T3埋設(shè)在腹板與頂板交界處，T2埋設(shè)于頂板中點(diǎn)處，應(yīng)變計(jì)應(yīng)布置在頂板頂部主筋下方；底板三個(gè)測(cè)點(diǎn)：B1、B3埋設(shè)于腹板與底板交界處，B2埋設(shè)于底板中點(diǎn)處，應(yīng)變計(jì)應(yīng)布置在底板頂層主筋下方。各截面各布置6個(gè)測(cè)點(diǎn)均為順橋向布置。主梁應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置見圖6所示。

圖6 主梁應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置

3.2.3 測(cè)試內(nèi)容

梁體應(yīng)力監(jiān)測(cè)針對(duì)施工的每個(gè)階段進(jìn)行，在每個(gè)施工階段都進(jìn)行4次應(yīng)力測(cè)量，各階段根據(jù)施工進(jìn)度進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)力監(jiān)測(cè)工況為：

(1) 混凝土澆筑前；

(2) 混凝土澆筑后；

(3) 預(yù)應(yīng)力張拉前；

(4) 預(yù)應(yīng)力張拉后。

在每個(gè)階段測(cè)試完畢后對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析、比較，若存在異常則分析其原因。

3.2.4 應(yīng)力監(jiān)控結(jié)果

典型控制截面懸臂施工各階段截面應(yīng)力，如圖7、圖8所示。

該橋各施工階段控制截面的應(yīng)力實(shí)測(cè)值與理論值發(fā)展變化規(guī)律保持一致，實(shí)測(cè)值與理論值的差值較小，表明該橋的施工質(zhì)量滿足規(guī)范要求，較好地達(dá)到了監(jiān)控目的。

圖7 典型根部控制截面懸臂施工各階段根部截面應(yīng)力

圖8 典型1/4控制截面懸臂施工各階段根部截面應(yīng)力

4 結(jié) 論

(1) 該橋按照預(yù)計(jì)的目標(biāo)合龍，所有塊段底板標(biāo)高與設(shè)計(jì)線型的誤差均在20 mm以內(nèi)，合龍段誤差均在10 mm以內(nèi)，較好地完成了線形控制任務(wù)；控制截面的應(yīng)力實(shí)測(cè)值與理論值變化規(guī)律保持一致，實(shí)測(cè)值與理論值的差值較小，結(jié)構(gòu)受力合理。

(2) 大跨徑連續(xù)梁的施工控制應(yīng)從線形控制、結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性控制等方面入手，其中以線形控制為主。

(3) 施工監(jiān)控應(yīng)建立一個(gè)完整的施工監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)施工過程中橋梁的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。

(4) 進(jìn)行有限元仿真分析時(shí)，建議采用多種預(yù)測(cè)模型進(jìn)行有機(jī)合成，就能有效地利用多種有用信息，更加全面地反映系統(tǒng)的變化規(guī)律，減少隨機(jī)性，提高預(yù)測(cè)精度。

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2016-12-01

王宗華(1964-)，男，安徽肥東人，合肥東部新城建設(shè)投資有限公司工程師．

U445.4

A

1673-5781(2016)06-0836-03