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预应力混凝土连续梁桥施工线形控制专题

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oiwd4874 发表于 2014-2-22 21:52:21 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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一:预拱度的设置
前言:在预应力混凝土梁悬臂施工控制中,线形控制是至为关键的一环。而在线形控制中,合理确定每一阶段的立模标高又是其中的重点。本文结合自己的一些心得体会,谈谈对线形控制的一些看法。
一座桥梁的建成,总要经历一个漫长而复杂的施工过程,结构体系也将随着施工阶段不同而不断发生变化。在具体的施工过程中,因为设计参数误差(如材料特性、截面特性、徐变系数等)、施工误差(如制造误差、安装误差等)、测量误差以及结构分析模型误差等种种原因,它还受温度、湿度、时间等因素的影响。从而导致实际施工中桥梁的线形与理想目标存在一定的偏差,如果不加以识别和调整,成桥之后的结构安全状态将难以保证。而且,已施工梁段上一旦出现线形误差时,误差将永远存在,并导致成桥状态偏离理想状态。
一、测量
线形控制最主要的任务,就是根据每个施工阶段的测量结果,分析测量数据,同时与模型预测值进行对比,从对比中找出差距,分析误差产生的原因,从而确定下一阶段的合理预拱度。每一阶段施工完毕,对结构模型实际的混凝土养护龄期、节段施工周期、混凝土实际的弹性模量、容重等参数进行修正,有关参数估计与修正的内容具体在以后的专题中讨论,这里从略。参数修正之后,对结构模型再次进行计算,将新的计算结果与实测结果进行比较。比较的主要内容包括浇筑混凝土前后的标高变化、张拉预应力钢筋前后的标高变化以及梁底、梁顶的标高值。通过比较的结果,可以对测量数据进行分析。由于测量数据本身包含着误差,因此对于测量数据的处理也显得比较关键。对于一些明显错误的测点,在分析时应予以剔除。由于施工过程中,温度的影响比较大,温度影响分为年温差与日照温差,其中年温差主要引起结构的纵向位移,通俗一点讲也就是热胀冷缩;而日照温差则主要引起梁体的竖向变形,这也是对线形控制影响较大的部分。这种影响作用在夏天表现得最为明显,因为夏天昼夜温差较大。如果前后测量的温度变化较大,那么测量的结果中就会包含温差的影响,但是实际分析这种温差效应比较麻烦,一般要求测量人员在进行测量时,保持前后测量时间的温度接近。在很多线控测量要求中,都要求关键施工阶段测量工作在0时至日出前进行,这样测量数据的精度更高,能够基本上消除日照温差的影响。但是实际中能够这样做的估计很少 。
二、预拱度设置
实际考虑到的荷载包含了结构恒载(包含梁体自重及二期恒载、预应力、混凝土的收缩徐变等)、1/2静活载效应、挂篮变形等因素。那么预拱度一般按照绝对预拱度方法进行设置,也即以最后一个施工阶段,一般为长期徐变阶段对应的结构变形为依据,将节点对应的变形反向,即得到计算预拱度。考虑了计算预拱度之后,结合1/2静活载效应,以及挂篮变形,我们就可以确定最终的预拱度。具体公式为:预拱度=计算预拱度+(-1/2静活载效应)+(-挂篮变形),其中,1/2静活载效应与挂篮变形均以向下为负。求出预拱度之后,根据梁体设计标高,我们就可以确定最终的立模标高。立模标高=设计标高+预拱度。
以上提到的内容均是线形控制工作中的经验总结,大家有更好的想法,欢迎畅所欲言~ 以后陆续会有其它专题出现,敬请期待
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龙行天下 发表于 2017-12-12 13:05:40 | 显示全部楼层
二、如何建立正确的施工监控模型
前言:对于预应力混凝土连续梁施工线形控制而言,建立正确的、合乎工程实际的有限元模型是整个监控工作的重中之重。模型的正确与否,对于预拱度的设置和计算都会起到非常大的作用。这个专题主要讨论在线形控制中,如何建立正确的有限元模型的问题。
       在进行线形监控之前,应该对监控桥梁的图纸进行全面而细致的阅读,从中记录自己需要的信息,如结构相关参数等。在对桥梁作出了一定的了解之后,接下来就要决定选用何种软件进行监控项目,目前监控软件常用的是桥梁博士、Midas、ANSYS等。由于本专题仅针对预应力混凝土连续梁桥,故讨论的范围也仅限于这种桥型。对于这种桥型而言,若桥梁曲线半径较小,空间效应影响较大,建议采用Midas进行监控项目,因为Midas更适合对空间问题的分析;如果桥梁的空间效应影响比较小,则建议采用桥梁博士进行模型的建立。也即,对于直线桥而言,可优先选用桥梁博士,建立平面模型即可。一方面简化了建立模型的工作,另一方面,也为后面计算机的求解节约了很多时间;而对于比较复杂,需要建立空间模型的桥梁而言,Midas无疑是不错的选择,当然,桥博也可以建立空间模型。对于ANSYS,由于其为通用软件的原因,在对桥梁进行施工监控的时候,还存在一些技术处理上比较棘手的问题,如以前在论坛讨论过的对于施工阶段的模拟、对于曲线预应力钢束的模拟、对于混凝土收缩徐变的模拟等等,这些问题使得ANSYS在PC连续梁桥的施工监控有限元模型的建立上存在诸多麻烦,因而应用并不广泛。
       以上谈到了建立模型的软件选择问题,接下来以桥梁博士为例,具体谈一下如何建立施工监控有限元模型。主要分为一下几部分:
一、合理划分全桥节点、单元。一言以蔽之,就是根据分段施工桥梁的块段数,以及桥梁临时支承、支座等布置情况,划分单元及节点。单元包括主梁单元、桥墩单元以及临时支承单元等类型。在定义单元时,应注意单元性质中对于单元的具体规定。
二、正确输入预应力钢束。预应力钢束的输入是整个模型建立过程中又一个比较艰巨的任务。因为钢束信息输入量比较大,特别是在钢束数量较多的时候。另外在输入钢束坐标的时候,还应该注意平弯等信息的输入。另外,在输入每一根钢束的时候,还应该注意查看钢束在模型中的具体位置,并与设计图纸进行对比。确保输入的每一根钢束都是准备无误的。
三、合理划分施工阶段。施工阶段的定义和划分也是整个模型建立过程中非常重要的内容。因为实际情况有时会产生变化,可能和设计图纸上给定的施工顺序并不完全一致。因此,应该根据施工现场的实际施工顺序,进行模型的建立。一般施工阶段分为0号块的浇筑及张拉→安装挂篮→浇筑1号块→张拉1号块预应力→移动挂篮→浇筑2号块→张拉2号块预应力→……
四、约束的模拟。对于采用悬臂施工法建造的PC连续梁而言,首先将墩梁进行固结,即结构最初为T构状态。此时,支座被临时锁定,而周围被临时支承约束。一般建模的时候,仅仅通过约束考虑其影响或者通过建立实际的支承单元,两者得到的结果是不太一样的。而对于临时支承与主梁的连接,一般采用刚臂模拟的方法进行。其它施工阶段应根据实际约束的变化,体系的转换,对约束进行相应的处理。
五、合拢段施工的模拟。合拢段施工是施工也是监控中比较重要的一环。如果两个单T构首先在中间进行合拢的话,那么结构体系将由单T结构转化为双悬臂结构状态。对于双悬臂结构状态,因为张拉预应力将会引起较大的变形,这就对线形监控提出了更为严格的要求。合拢段施工包含了很多施工工序,其中对于关键的施工工序应该进行模拟。如浇筑合拢段混凝土之前需要进行的水箱配重、劲性骨架焊接及临时索的张拉等等,都应该考虑到模型中去。
六、根据实际情况随时对模型作出调整。调整的内容包括混凝土的弹性模量、单元的加载龄期、每一施工阶段实际的施工周期等等。
总之,施工监控是一个施工→测量→识别→修正→预测→施工的过程。施工监控应能确保施工的安全以及线形满足要求。
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