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大跨径连续梁桥主桥合龙段施工监控技术的运用

类型:通信论文 时间:2017年10月23日

摘要:以某大跨度连续梁桥为例,通过应力计测试合龙段箱梁应力分析其应力变化规律,并与ANSYS模型理论计算值进行对比,分析其误差主要来自于温差变化与砼的收缩徐变;分析了温度变化对桥梁应力与挠度的影响及砼收缩徐变的时变特性,并据此提出了主桥合龙段施工注意事项及建议。

关键词:桥梁;大跨径连续梁桥;合龙段;施工监控

大跨径连续梁桥与连续刚构桥梁普遍使用挂篮悬浇法施工,由于其工艺复杂、工序稠密,施工困难偏大,一直是研究重点和热点。国内对连续梁桥合龙段施工工艺及监控等进行了研究,如汪顺平等利用MIDAS/Civi2012对悬臂挂篮施工方法和大节段支架现浇施工方法中大跨度变截面连续箱梁的受力特征、进度、成本等进行了对比分析,得出大节段支架现浇施工过程中桥粱墩顶负弯矩较小,能有效缩短工期、提高经济效益;郑浩楠等介绍了大节段钢箱梁整体制造和整体吊装施工工艺,对整体内力和局部变形进行了分析;冼尚钧以采用大节段整体制造和整体架设工艺的某110m跨钢箱连续梁为例,通过模拟分析得到了制造及架设过程中的线形变化规律,得出了线形调整措施;刘志峰等以一座双线铁路大跨预应力连续刚构宽幅梁桥为工程背景,针对先中跨合龙、再边跨合龙的施工方式,运用有限元软件对施工过程进行计算分析,研究了施工阶段和成桥状态的受力特性,对主桥合龙段的施工方案与工序、观测和自适应方式进行了研究。该文针对某大跨度连续梁桥,利用ANSYS软件建立三维数值模型对其主桥合龙段施工监控技术进行研究,为该类桥梁施工提供参考。

1工程案例

该桥全长428.7m,上部结构为三孔一联(共五联)装配式后张法预应力砼箱形连续梁,基础采用钻孔灌注桩。主桥连续梁采用挂篮悬臂现浇法施工。主桥平面位于直线上,纵断面位于半径18000m、切线长191.79m、外距1.022m、变坡点前后设计坡度分别为1.2%和-0.931%的凸形竖曲线上,变坡点桩号为K4+670.00,变坡点高程为70.324m。主桥上部结构箱梁中支点梁高4.8m,跨中、边支点梁高2.8m,箱梁梁高和底板厚度均按1.6次抛物线变化。箱梁顶板宽14.75m,底板宽6.95m,翼缘板悬臂长3.9m,悬臂端厚0.2m,腹板厚0.5~0.8m,在4#和5#节段内直线均匀变化,顶板厚0.3m,底板厚0.3~0.7m。分别设置0#块3m厚横隔板及边跨端部1.2m厚横隔板,箱梁其他部位均不设横隔板。桥面横坡由腹板变高形成。箱梁0#块长13m,在支架上现浇。两侧各有9个悬浇节段,节段长度为7×3.5、2×4m,采用挂篮悬臂浇筑施工,合龙段长2m,边跨现浇段长8.92m,在支架上现浇(见图1、图2)。8#~10#主墩设置GPZ型盆式橡胶支座,7#、11#边墩设置GPⅡ型盆式橡胶支座。

2合龙段施工方案

(1)合龙段施工总体方案。桥梁主跨80m,悬臂长39m,整桥分为4个合龙段。主梁的内力与线形会随着施工的发展而不断转化,需严格按设计合龙顺序进行把控。主桥行车道铺装为防水层+12cm沥青砼,在桥面安装无调平层,对顶板的平整度有较高要求。

(2)合龙前施工工艺流程:墩梁临时固结→张拉0#块纵向预应力束及预应力筋,并分批灌浆→0#节段挂篮预压,立模→浇筑1#、1′#、1″#块→张拉钢束及预应力筋,并分批灌浆→挂篮前移一个节段,立模→悬臂浇筑2#、2′#、2″#块→张拉钢束及预应力筋,并分批灌浆→重复以上步骤,对称平衡施工3#~9#、3′#~9′#和3″#~9″#块,拆除8#、10#主墩临时固结→安装第10孔合龙段吊架→浇筑砼→张拉钢束及预应力筋→拆除第10孔吊架及9#墩临时固结→安装第9孔合龙段吊架→浇筑砼→张拉钢束及预应力筋→拆除第9孔合龙吊架,完成体系转换→成桥。

3合龙段施工监控分析

3.1应力监控

3.1.1监控方案及结果分析

在合龙段施工过程中,为确保大桥整体结构的安全性,对合龙段箱梁内顺桥向、横桥向的应力分布情况进行实时监控。以中跨合龙段为例,现场应力计布置见图3,其中2个应力计为横桥向布置(编号106、260),其余8个应力计均为顺桥向布置。

3.1.2监控值与理论值对比

为了更好地模拟合龙段施工过程中的应力状态,同时验证施工监控方案的合理性,利用ANSYS软件建立中跨合龙段三维数值模型(见图5),按照实际工程箱梁参数进行模拟加载计算,分析其应力变化规律。

3.2温度对桥梁应力的影响

根据以上分析,温度变化不利于桥梁应力监控。为研究温度变化对桥梁应力的影响,以桥梁处于最大悬臂状态为例,在箱梁跨中1#位置的四周均匀布置6个温度传感器,在上午7:00、下午15:00采集传感器数据。

3.3温度对桥梁挠度的影响

温度变化对桥梁应力与应变存在一定影响,也势必影响桥梁的挠度。为研究温度变化对挠度的影响,测量6#与7#端头的挠度变化情况,从5:00—21:00每隔2h测量一次。

3.4砼收缩徐变与时间的关系

砼的时变特性是其固有特性,对于大跨度桥梁而言,收缩徐变对桥梁受力和变形有一定影响。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》分析砼在1年内的徐变特性,通过收缩应变、徐变系数(见图7)反映砼收缩和徐变程度。从图7可看出:砼收缩应变和徐变系数在前30d内变化速度较快,在50~365d内变化速率逐渐趋于平缓。因此,应在前30d内采取措施消除砼收缩徐变带来的结构预应力损失、砼开裂及挠度增大等不利影响,增强桥梁的安全性与耐久性。

4主桥合龙段施工注意事项及建议

(1)边跨合龙施工注意事项及建议:

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