大跨径连续梁桥施工控制误差的影响因素分析--中国期刊网

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大跨径连续梁桥施工控制误差的影响因素分析

发表时间：2021/3/16 来源：《城市建设》2021年1月作者：乔为国曲慧明

[导读] 本文结合实际工程计算模型对施工过程中工中的各项参数（如有效预应力、结构自重、墩身刚度、弹性模量、混凝土收缩徐变、环境温度等）进行敏感性分析和对比，确定了在大跨径连续梁桥施工过程中应该重点控制的几个影响因素，得出了相关结论，为同类桥型的施工提供了很好的借鉴作用。

重庆市设计院有限公司乔为国曲慧明 400015

摘要：本文结合实际工程计算模型对施工过程中工中的各项参数（如有效预应力、结构自重、墩身刚度、弹性模量、混凝土收缩徐变、环境温度等）进行敏感性分析和对比，确定了在大跨径连续梁桥施工过程中应该重点控制的几个影响因素，得出了相关结论，为同类桥型的施工提供了很好的借鉴作用。
Abstract: Based on the actual engineering calculation model, this paper analyzes and compares the sensitivity of various parameters (such as effective prestress, structural weight, pier stiffness, elastic modulus, concrete shrinkage and creep, environmental temperature, etc.) in the construction process, determines several influencing factors that should be controlled in the construction process of Long-span continuous beam bridge, and draws relevant conclusions, which are the same as the above It provides a good reference for similar bridge construction.
关键字：施工控制误差影响因素结构参数墩身刚度
中图分类号：U445.72；U445.583     文献标志码：A          文章编号：
        桥梁施工控制要解决的问题是根据结构参数的误差来调整控制变量，使结构受力尽量靠近理想状态，使最后的成桥满足设计要求。所以，对施工过程中的影响因素进行敏感性分析，以确定施工监控的重点。在大跨径梁桥的施工过程中，影响结构受力的参数很多，其中影响较大的有：预应力损失、结构自重、结构刚度、混凝土收缩和徐变、温度等。下面就施工过程中对施工控制误差的影响因素进行敏感性分析。
        1施工控制影响因素的敏感性分析
        1.1预应力损失对挠度变形和内力的影响分析
        预应力张拉后，会发生相当一部分损失，其原因主要为锚具变形、预应力钢筋与管道壁间摩擦、预应力筋回缩、接缝压缩引起的应力损失、弹性压缩引起的应力损失、预应力筋松弛引起的应力、混凝土收缩和徐变等。在文献[4]中对预应力的损失按照5%来计算比较，利用有限元计算预应力损失对结构的线形和内力的影响。
        由计算分析可以看出，预应力损失会在主跨引起较大的线形和内力变化，这些变化对成桥状态是不利的，在施工中应通过管道摩阻试验对有效预应力进行测量，并从技术、人员、机具、管理等各个方面，确保预应力的有效性。预应力损失在主跨最大悬臂状态也会引起较大的线形和内力变化，这些变化与设计是不相符的，应引起注意。
        1.2自重对挠度变形和内力的影响分析
        悬臂箱梁在施工过程中，主梁自重以及施工临时荷载将对悬臂结构产生很大的下挠变形和弯矩。主梁悬臂长度越大，悬臂根部的弯矩越大。因此，在计算中准确估计主梁自重和施工阶段临时荷载的大小，并在施工中进行严格的控制是非常重要的。在文献[4]中按照超重5%来计算比较，利用有限元计算超重5%时对结构的线形和内力的影响。
        由计算分析可以看出，改变梁重对主梁的内力、挠度影响较大，所以对梁重的敏感性分析比较重要。自重增加5%会引起较大的线形和内力变化，这些变化与设计是不相符的。同时，比较自重和预应力对主梁的影响，我们可以看出，除了预应力对主梁应力影响较为敏感外，两个因素对于弯矩和挠度的影响基本相同。

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        1.3桥梁结构刚度误差分析
        大跨径梁桥施工一般采用悬臂挂篮浇筑施工，如桥梁截面尺寸有偏差，则会导致主梁面积和惯性矩的偏差，材料的弹性模量具有离散性，且实际值往往比规范值大。在文献[4]中按照E值增大5%来做分析比较对结构的挠度和应力的影响。
        由计算分析可以看出，弹性模量增加5%会引起较大的线形变化，不容忽视，其变化量与预应力和自重的的影响变化量基本一致。但对于内力和应力的影响相对自重和预应力而言较小，大约为其影响变化量的三分之一。这一分析表明，弹性模量虽然对内力影响不大，但对线形的影响不可忽视，在施工过程中应对此参数实测，并不断修改模型，以便更加真实的模拟施工状态。
        1.4收缩徐变计算模式影响分析
        收缩徐变的计算方法有多种，在我国的先后两部桥梁规范中均采用了CEB-FIP协会所建议的计算模式。通过对原桥规（JTJ 023-85）中建议的CEB-FIP1978模式和新规范（JTG 3362-2018）中建议的CEB-FIP1990模式比较发现：CEB-FIP1978模式没有直接反映混凝土中水泥品种的影响，而CEB-FIP1990模式综合考虑了结构的截面形状、材料及外界环境条件等因素。
        1.5桥墩刚度影响分析
        一般而言，采用悬臂法施工的连续刚构或连续梁桥，采用悬臂法施工的上部结构关于桥墩中心是对称的。因而在理论上认为在悬臂施工过程中，桥墩不承受弯矩作用，桥墩刚度仅仅对合拢阶段施工和成桥后期的变形及应力状态产生影响。但在悬臂施工过程中，不可避免要产生不平衡弯矩。同时，由于桥跨可能受到外部边界条件的影响而将结构设计为不对称桥跨结构，当不对称结构也采用悬臂施工法施工时，桥墩将承受由于悬臂两端较大不平衡荷载所引起的附加弯矩。桥墩纵向抗推刚度模拟的准确性不仅仅对合拢阶段施工和成桥后期变形产生影响，而且对结构悬臂施工过程受力行为的把握也将产生影响。
        1.6温度荷载影响分析
        桥梁结构处于一定的外界环境之中，外界环境的变化往往也引起结构中内力、线形的变化。其中，对结构影响较大的因素是外界环境温度的变化和自身的水化热产生的温度变化。
        主跨箱梁合拢时间应确保桥位所处位置的大气温度与主跨合拢温度只可能在夜间基本保持一致。但合拢施工时间长，合拢期间混凝土不可避免地受到大气温度变化的影响。同时，结构合拢期间混凝土不可避免的受到太阳直射，不均匀温度荷载同样会对合龙口的符合性产生影响。为了掌握桥梁结构在温度作用下的变位和内力情况，对结构进行温度敏感性分析。
施工中采取控制温度影响的措施：
        1）悬臂施工达到一定长度时，应将测量立摸标高时间安排在清晨日出前，以尽量回避温度的影响。
        2）如果希望得到立模、混凝土浇注以及预应力张拉等阶段比较真实的标高值，应将相关的测量安排在清晨日出前进行，可以尽量减少测量的温度影响。
        3）如果温度影响难以回避，可以对温度场进行实测来修正温度的影响。
        4）在不是特别重要的阶段或者温度影响较小时，可以通过测量昼夜挠度曲线来估计施工时的温度影响，但是必须注意，这种方法得到的结果只能使用于有限的几个阶段。
        2小结
        通过对多个参数的敏感性分析，得知预应力损失、主梁自重、混凝土收缩徐变以及温度等参数对本桥的主梁挠度及应力影响均较大，而结构刚度对内力的影响相对较小，而对线形影响不容忽视。在施工过程中对影响较大的参数须严格控制，并根据实际测量参数情况对理论计算进行必要的调整。其中温度参数与其他参数不同，其影响随着温度的变化而变化，它对悬臂结构挠度有较大的影响，施工中应采取一定的措施加以回避或修正。
参考文献：
[1]向中富编著.桥梁施工控制技术.北京：人民交通出版社，2001
[2]公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范JTG 3362-2018，中华人民共和国交通部发布，2018
[3]顾安邦，大跨径预应力砼连续刚构桥施工控制理论与方法，1999桥梁学术讨论会论文集
[4]牛和恩，虎门大桥工程，人民交通出版社，1999