影响连续梁桥因素的探讨.docx

影响连续梁桥悬臂施工因素的探讨 中交三航局第三工程有限公司 李宝枝 南京 210011摘 要：预应力混凝土连续梁桥以其施工简便、造价经济、受力合理、行车舒适等独特的优势在近年来得到了迅速的发展。目前，跨度在40150m范围内的桥梁中，预应力混凝土连续箱梁桥占据了主导地位。本文对连续桥梁施工控制方法进行了综述，并对施工控制误差影响因素和调整方法做了分析，为大型混凝土连续桥梁的施工控制提供了理论依据。关键字：连续梁桥 悬臂施工 因素 控制 分析1.前言预应力混凝土连续梁桥属超静定桥梁结构，其主要施工方法是悬臂施工法。在施工过程中，结构体系不断改变，相应的结构内力和变形也不断发生变化，使得成桥的梁部线形和结构内力与施工过程密切相关。另一方面，由于各种因素(如材料的弹性模量、混凝土收缩徐变系数、结构自重、施工荷载、温度影响等)的随机影响以及在测量等方面产生的误差，结构的原理论设计值难以做到与实际测量值完全一致，两者之间会存在偏差。尤其值得注意的是，某些偏差(如主梁的竖向挠度误差)具有累积的特性。若对偏差不加以及时有效的调整，随着梁的悬臂长度的增加，主梁的标高会显著偏离设计值，造成合龙困难或影响成桥的内力和线形。特别是采用悬臂施工技术的大跨度桥梁，施工中的不合理误差状态如不能及时地加以识别和处理，主梁的应力有可能发生积聚而超出设计安全状态发生施工事故。施工控制的任务，就是根据实际的施工工序以及现场获取的参数和数据，对桥跨结构进行实时理论分析和结构验算；对每一施工阶段，根据分析验算结果给出其主梁悬臂端的挠度(每阶段施工挂篮的立模标高或梁段定位标高)等施工控制参数，分析施工误差状态，采用应力预警体系施工状态进行安全度评价和灾害预警。这样，才能保证结构的受力和变形始终处于安全的范围内。2.连续桥梁施工控制的影响因素大跨度桥梁施工控制的主要目的是使施工最大限度地与理想设计状态(线形与受力)相吻合。要实现这个目标，就必须全面掌握和分析可能使施工状态偏离理论设计状态的所有因素，并且从中辨认出敏感因素、较敏感因素和一般因素，以便对施工实施有的放矢、有效控制。2.1 结构参数不论何种桥梁的施工控制，结构参数都是必须考虑的重要因素，结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。事实上，实际桥梁结构参数一般是很难与设计采用的结构参数完全吻合，总是存在一定的误差，施工控制中如何恰当地计入这些误差，使结构参数尽量接近桥梁的真实结构参数，是首先需要解决的问题。结构参数主要包括：(1)结构构件截面尺寸。任何施工都可能存在截面尺寸误差，验收规范中也允许出现不超过限值的误差，而这种误差将直接导致截面特性误差，从而直接影响结构内力、变形等的分析结果。所以，控制过程中要对结构尺寸进行误差分析。(2)结构材料弹性模量。结构材料弹性模量和结构变形有直接关系。对通常遇到的超静定结构来讲，弹性模量对结构分析结果影响更大，但施工成品构件的弹性模量(主要是混凝土结构)总与设计值有一定差异。所以，在施工过程中要根据施工进度做经常性的现场抽样试验，特别要注意混凝土强度波动较大的情况，随时在控制分析中对弹性模量的取值进行修正。(3)材料容重。材料容重是产生结构在施工过程中的内力与变形的主要因素，控制中必须要计入实际容重与设计取值间可能存在的误差，特别是混凝土材料，不同的集料与不同的钢筋含量都会对容重产生影响。施工控制中必须对其进行准确识别。(4)材料热膨胀系数。热膨胀系数的准确与否也将对控制产生影响。(5)施工荷载。在所有自架设体系中，都存在施工荷载，这部分临时荷载对受力与变形的影响在控制分析中是不能忽略的，一定要根据实际进行取值。(6)预加应力。预加应力是预应力混凝土结构内力与变形控制考虑的重要结构参数，但预加应力值的大小受到很多因素的影响，包括张拉设备、管道摩阻、预应力钢筋断面尺寸、弹性模量等。控制中要对其取值误差做出合理估计。2.2 施工工艺施工控制的好坏直接影响控制目标的实现，要求施工工艺除必须符合控制要求外，还须在施工控制中计入施工条件非理想化而带来的构件制作、安装等方面的误差，使施工状态保持在控制之中。2.3 施工监测监测是桥梁施工控制的最基本手段之一。监测包括应力监测、变形监测等。因测量仪器、仪器安装、测量方法、数据采集、环境情况等存在误差，所以，结构监测总是存在误差。该误差一方面可能造成结构实际参数、状态与设计或控制值吻合较好的假象，也可能造成将本来较好的状态调整得更差的情况。所以，保证测量的可靠性对控制极为重要。在控制过程中，除要从测量设备、方法上尽量设法减小测量误差外，在进行控制分析时必须将其计入。2.4 结构计算分析模型无论采用什么分析方法和手段，总是要对实际桥梁结构进行简化和建立计算模型，这种简化使计算模型与实际情况之间存在误差，包括各种假定、边界条件处理、模型的本身精度等。控制中需要在这方面做大量工作，必要时还要进行专门的试验研究，以使计算模型误差所产生的影响减到最低限度。2.5材料收缩、徐变及温度变化温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大，这种影响随温度的改变而改变，在不同时刻对结构状态(应力、变形)进行量测，其结果是不一样的，如果施工控制中忽略了该项因素，就必然难以得到结构的真实状态数据(与控制理想状态比较)，从而也难以保证控制的有效性，所以，必须考虑温度变化的影响。温度变化相当复杂，包括季节温差、日照温差、骤变温差、残余温度、不同温度场等，而在原定控制状态中又无法预先知道温度的实际变化情况，所以在控制中是难以考虑的。通常都是将控制理想状态定位在某一特定温度下，从而将温度变化对结构的影响相对排除。一般是将一天中温度变化较小的早晨作为控制所需实测数据的采集时间，但对季节性温差和桥体内温度残余影响要予以重视。对混凝土桥梁结构而言，材料收缩、徐变对结构内力、变形有较大影响，这主要是由于大跨径桥梁施工中混凝土普遍存在加载龄期小、各阶段龄期相差大等引起的，控制中要予以认真研究，以期采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型闭。2.6悬臂施工误差分析在桥梁结构的悬臂施工过程中，一方面由于存在着施工随机误差的干扰，使得各个施工阶段的几何线性或内力状况不同于按理想倒退分析所确定的该阶段理想状态：第二方面结构状测量过程中也多少存在着测量误差，这就要求对实时量测结果进行最优估计，以便在误差已经存在的前提下，对后继施工阶段的状态进行预测、估计、和控制。例如：节段重量、有效预加应力、弹性模量、徐变系数等，对结构进行实时分析，对原有设计值进行校核和调整，重新给出标高和预加力的施工控制值。由于实际控制过程中纯粹依靠参数识别的跟踪分析系统，总是滞后于施工，因而不能预先指导施工，使得参数识别的应用受到一定的限制。3.典型案例由于公司近几年在桥梁领域的不断发展，使得连续梁悬臂施工法在我公司得到了快速发展和运用。例如在无锡市旺庄路工程、江阴二期B T项目的锡澄运河大桥工程的主桥施工中均成功地采用了悬臂施工法施工；在施工中通过监控量测、综合分析、实时调整等控制措施，在成桥后的桥梁检测中，两座桥梁的结构内力和线形均接近设计的理想状态。4. 结论（1）我国目前对桥梁施工控制的理论与实践研究还不够、监测手段落后、对影响施工控制的因素研究不透、预测和判断精度不够、还未建立起一套完善的施工控制技术系统和组织管理系统。（2）总结了影响连续梁桥施工控制的影响因数，对各因素做了详细的分析和讨论。归纳起来，影响施工控制的主要因素有：结构参数、施工工艺、施工监测、结构计算分析模型和材料徐变、收缩及温度变化等。（3）通过对典型案例中的桥梁施工过程控制、数据的收集和分析，较为熟练地掌