文档介绍：大跨度曲线连续刚构桥属高次超静定结构,所采用的施工方法和安装程序与成桥后的主梁线形和结构恒载内力有着密切的联系。在施工阶段随着桥梁结构和荷载状态的不断变化,结构内力和变形随之不断发生变化。因此需对桥梁的每一施工阶段进行详尽的分析和实测验证,并采用一定的方法对结构变形、应力加以控制,以确保设计的施工过程得以准确实现。
§1 芦家沟特大桥简介
芦家沟特大桥位于国道主干线兰临高速公路兰州市七里河区西果园段,是国内少见的高墩曲线连续刚构桥。该桥在平面上位于R=600m的平(圆)曲线以及Ls=80m的缓和曲线上, 跨径分布为64m+115m+64m。该桥主桥结构及箱梁截面简图如图1-1所示:
图1-1 结构简图
主梁:曲线连续刚构桥上部箱梁为双向预应力结构,左右幅分离,单幅箱梁为直腹板单箱单室断面,桥面横坡由箱梁顶板自倾形成,,。。,其余主梁梁高采用2次抛物线变化。箱梁顶板厚25厘米,合拢段底板厚度32厘米,墩顶底板根部厚度80厘米,厚度变化采用2次抛物线变化。箱梁腹板厚度采用40、50厘米,仅在主梁零号块为70厘米。采用50号混凝土,有纵向和竖向两种预应力钢束。纵向预应力钢束分为顶板束和底板束两种束型。纵向预应力采用大吨位群锚体系。,每个断面锚固2束或4束。底板预应力钢束规格和顶板预应力钢束规格相同。本桥箱梁腹板内布置了竖向预应力,竖向预应力采用32毫米精轧螺纹粗钢筋。竖向预应力采用二次张拉工艺。第一次张拉吨位为54吨,第二次张拉为检查张拉,张拉吨位也为54吨,如张拉到位拧紧螺母。
主桥部分位于缓和曲线上,大部分位于圆曲线上,两侧腹板等高,顶板顶面和底板平行,箱梁高度指箱梁腹板外缘线处的高度。箱梁采用挂篮悬臂平衡浇注施工,其两端允许的不平衡重量最大不得大于一个梁段的底板自重。
下部结构采用薄壁式桥墩;钻孔桩基础。
桥面宽度:,++++++。
设计地震基本烈度为Ⅷ度,设计荷载:汽车-超20级,挂车-120。
§2 曲线刚构桥施工控制系统
§ 施工控制方法
近年来,大跨度桥梁的施工控制已逐渐被工程界所重视,并形成了一些实用的控制方法,目前主要有三种:
(1)桥梁施工的单向控制
对于较简单的桥梁,一般都是在设计中估计结构的恒载和活载,由此计算出结构的预拱度,在施工过程中只要按照这个预拱度来施工,施工完成后的结构就基本上能达到设计所要求的线形和内力,这就是所谓的单向控制。因为施工过程中的控制量,如预拱度、块件重量、预应力等是单向决定的,并不需要根据结构的反应来改变。
对于早期的桥梁施工,从理论成桥状态通过施工过程的倒退分析,求得每个施工阶段主梁的位置和内力。在施工过程中只要按这样的位置和内力进行安装,理论上即可达到理想的成桥状态,这也是一个施工单向控制过程。在各部件的制造和安装精度很高,且对结构的力学特性完全掌握的情况下,这种方法是可行的、方便的。
(2)大跨度桥梁施工的反馈控制
当大跨度桥梁在施工过程中,出现施工状态偏离理想的设计状态时,如不加以调整,就会造成结构的线形和内力远远偏离设计成桥状态,甚至危及安全。对于预应力混凝土大跨度桥梁,其设计计算中所采用的各项参数与现场材料的参数存在一定的差距,因此施工控制难度较大。反馈控制就是通过施工控制量的实测数据,进行计算,得出调整量,纠正偏差。
(3)大跨度桥梁施工的自适应控制
对于大跨度预应力混凝土桥,施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是有限元计算模型中的计算参数取值,并且主要是混凝土的弹性模量、材料的比重、徐变系数的取用等与施工中的实际情况有一定的差距。要得到比较准确的控制调整量,必须在根据施工中实测到的结构反应修正计算模型中的这些参数值,以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后自动适应结构的物理力学规律。在反馈控制的基础上,再加上一个系统参数识别过程,整个控制系统就称为自适应控制系统。
当结构测量的受力状态与模型计算结果不相符时,把误差输入到参数识别法中去调节计算模型的参数,使模型的输出结果与实际测量的结果相一致。得到修正的计算模型参数后,重新计算各施工阶段的理想状态,按反馈控制方法对结构进行控制。这样,经过若干工况的反复辨识后,计算模型就基本上与实际结构相一致了,在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。自适应施工控制系统框图如图2-1所示。
控制量反馈计算
施工结果输出
实际结构构
参数估计算法
施工理想状态
有限元计算模型