成桥预拱度计算方法

5 5 1 成桥预拱度计算方法 目前 由于对混凝土徐变的计算 不论是老化理论 修正老化 理论还是规范规定的计算方法 都难以正确地估算混凝土徐变的影 响 在施工中对这一影响不直接识别 修正 通常是用以往建成的 同类跨径的下挠量来类比的 并且通过立模标高的预留来实现的 因此 成桥预拱度合理设置尤为重要 根据近几年来工程实践检验 后期混凝土收缩 徐变对中孔跨 中挠度影响约为 L 500 L 1000 L 中孔跨径 边孔最大挠度一般 发生在 3 4L 处 约为中孔最大挠度 1 4 另外 连续刚构桥边中跨 比例 0 52 0 6 桥墩采用柔性墩 在后期运营中向跨中方向产生位 移 刚构墩 梁固结 由变形协调可知 转角位移使边孔上挠 中 孔跨中下挠 因此 边跨成桥预拱度一般设置较小 在 3 4L 处设置 fc 4 预拱度 fc 中孔跨中成桥预拱度 根据陕西省连续刚构桥成桥预拱度计算方法 中跨预拱度在 设计预拱度的基础上 按 L 1000 1 2d2 L 为中跨跨径 d2 为活载挠 度 提高预拱度 最大挠度在跨中 边跨预拱度按中跨最大挠度 1 4 计算 边跨最大挠度在 3 4L 处 其余各点按余弦曲线分配 在中孔 跨中 fc 确定后 中孔其余各点按 y fc 2 1 cos 2 x L 进行分配 边 孔 3 4L 处成桥预拱度取中孔跨中成桥预拱度 fc 的 1 4 边孔其余各 点按余弦曲线分配 原因 1 余弦曲线在墩顶两曲线连接处切线斜 率为零 满足平顺要求 2 余弦曲线在 L 4 处预拱度为跨中预拱度 1 2 与有限元计算吻合 1 活载挠度计算 1 荷载等级 公路 2 车道系数 三车道 车道折减系数 0 78 3 中跨活载最大挠度 d2 0 029m 2 中跨最大预拱度的确定 0 09 0 0145 0 1045m 2 10002 L d fc 3 余弦曲线 成桥预拱度线形示意图 各曲线函数表达如下 A 曲线 2 1 cos 290 fax y 090 x B 曲线 2 1 cos 261 fcx y 22 553x C 曲线 2 1 cos 245 fcx y 022 5x 5 5 2 施工预拱度的计算方法 不论采用什么施工方法 桥梁结构在施工过程中总要产生变形 并且结构的变形将受到诸多因素的影响 极易使桥梁结构在施工过 程中的实际位置 立面标高 平面位置 状态偏离预期状态 使桥 梁难以顺利合拢 或成桥线形与设计要求不符 所以必须对桥梁进 行施工控制 使其在施工中的实际位置状态与预期状态之间的误差 在容许范围和成桥状态符合设计要求 我单位设置的施工预拱度由 下面的公式进行说明 fsi f1i f2i f3i f4i f5i f6i f7i f8i f9i f10i f11i fsi 施工预拱度 f1i 本阶段块件生成后和以后各阶段挠度累计值 f2i 本次浇筑梁段及后浇梁段纵向预应力钢束张拉对该点挠度 影响值 f3i 二期恒载挠度 f4i 结构体系转换 f5i 挂篮自重及变形 f6i 墩身压缩变形 f7i 前期收缩 徐变挠度值 f8i 温度影响 f9i 墩顶转角影响 f10i 施工荷载产生挠度 f11i 支架弹性 非弹性变形 上述各组成因素的计算方法如下 1 结构自重 一期恒载 作用预拱度的设置 结构自重的计算方法是本阶段块件生成后及以后各阶段对本阶 段挠度累计值 特点是先浇阶段已完成本身自重变形 不再对后浇 阶段产生影响 虽然合拢段与悬浇阶段单项挠度计算方法不同 但 计入方法是相同的 可用通式表达 f1i f1i f1i 1 f1n 2 预应力作用下预拱度的设置 本阶段纵向钢束及后浇阶段纵向钢束张拉对该点挠度影响值 f2i f2i f2i 1 f2n 3 二期恒载作用预拱度的设置 二期恒载即桥面铺装 防撞护栏等作用在成桥结构上 将计算 所得挠度值反向设置 4 结构体系转换的预拱度的设置 结构体系转换时 一般采用平衡重 配重 顶推等方式 平衡 重与合拢段等量置换的那部分平衡重 随着合拢段砼浇筑同步卸除 设置预拱度时应剔除其影响 但是为了调整合拢段两端标高而设置的附加配重在合拢段砼达 到规定的强度后才卸除 其作用在合拢前后的不同体系上 卸载前 后对桥梁的影响不能抵消 应充分考虑 为了改善桥墩受力及在合拢时其场地温度高于设计合拢温度时 为满足设计合拢温度要求 采取顶推方式 以改善桥墩及上部结构 受力性能和应力状态 在顶推时 会使各截面产生挠度 这部分挠 度变形在设置预拱度时应考虑 5 挂篮自重及变形 1 挂篮对已浇阶段产生弹性变形 但拆除挂篮后 变形即恢复 不必考虑其影响 2 现浇阶段 由于本阶段刚度未形成 节段自重由挂篮来承担 挂篮在节段砼自重的作用下 产生挠曲变形 现浇阶段砼产生相同 变形 这一变形在挂篮拆除后不可恢复 因此 必须计入这部分变 形的影响 其值一般由现场压力试验确定 压力与变形曲线 6 墩身压缩变形 大跨度连续刚构桥悬臂较长 施工荷载大 如果墩高较高 墩 身会产生较大压缩量 在挠度计算时应计入墩身弹性压缩的影响 7 前期收缩 徐变影响 现行 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 规定 预应力混凝土受弯构件当需计算施工阶段变形时 可按结构自重 和预应力产生的初始弹性变形乘以 1 t t0 求值 前期徐变即施工阶段徐变 可按规范计入 收缩按规范规定计入 8 温度影响 在连续刚构桥分段施工过程中 其几何线形的实测值中都包含 温度作用的影响 尽管测量时间选择在温度较稳定的时段 如深夜 或凌晨 但是 很难避免日照温差的复杂影响 一般的 大气升温 时 悬臂端下挠 大气降温时 悬臂端上升 日照温差对悬臂端挠 度的影响 可以通过各施工阶段温度敏感性分析得到结构随温度改 变的变形曲线 根据实际温度变化进行插值计算 对结构变形进行 修正 即 HTi Hi fti fti 温度修正值 连续刚构桥施工过程中 为了进一步摸清箱梁截面温度及温度 在截面上的分布规律 有必要每月选择有代表性的天气 晴 雨 阴 寒流 进行 24 小时连续观测 以准确掌握温度变化规律 然后 根据测量结果进行温度修正 均匀温度作用对挠度的影响 主要取决于梁体温度与设计合拢 温度是否相符合 悬臂施工阶段 结构为静定体系 而合拢后为超 静定体系 连续刚构桥以柔性薄壁墩适应温度纵向变化 若梁体温 度与设计合拢温度不相符合 即产生温度的变形 因此 计算年温 差引起的变形 应以边跨合拢时计入其影响 9 墩顶转角影响 高墩大跨连续刚构桥在悬臂施工过程中 特别是长悬臂时 荷 载不可能严格对称 由此引起的墩顶水平位移 转角 对挠度影响 不容忽视 10 施工荷载的影响 施工荷载属临时荷载 在后续阶段卸除 因此 临时荷载引起 的墩身压缩 挂篮自重产生的挠度 温度梯度影响 偏 引起的转 角影响属加卸载过程 都应在立模标高中剔除其影响 但配重由于 作用在不同的结构体系上 其影响不能剔除 11 支架弹性 非弹变形 边跨支架在施工时应严格要求用同等边跨现浇段及施工荷载重