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大跨度桥梁工程论文8篇

时间:2023-03-29 09:20:50

大跨度桥梁工程论文

大跨度桥梁工程论文篇1

关键词:连续梁 预应力 收缩徐变 预拱度

Abstract: This article through to the east river bridge of prestressed concrete continuous beam in the process of construction of prestressed size, box beam structure stiffness, shrinkage and creep calculation model and calculation time process parameters of the analysis, compared the factors on the cross short-term deflection and the influence of the long-term deflection, refer to the related material, establishing reasonable the arch degrees.

Keywords: continuous beam, prestressed, shrinkage, and creep of the arch

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:

目前,国内大跨径预应力混凝土梁桥存在的主要病害是跨中下挠过大和箱梁梁体裂缝,跨中下挠会进一步加剧箱梁底板开裂,而箱梁梁体裂缝增多使结构刚度降低,进一步加剧了跨中下挠,这两者互相影响形成了恶性循环。因此, 施工控制已经成为大跨径桥梁施工中的一个重要环节,而线形控制是至为关键的一环,其目的是保证桥梁在运营一段时期后,线形满足设计。大跨径预应力混凝土梁桥的线形控制主要采用预抛高的方法,即在建造期间通过设置预拱度来抵消桥梁长期下挠变形。本文通过对东江河大桥的施工控制计算及参数分析,综合考虑大跨度预应力混凝土梁桥修建几年后,跨中产生较大的附加挠曲、箱梁开裂等问题,设置了合理的预拱度。

1 工程概况

东江河大桥位于海南省临高县东南方向,距离临高县城10km。东江河大桥全长915m,全桥跨径布置为6*30+75+3*135+75+6*30m。主桥上部结构采用75+3*135+75m变截面预应力混凝土连续-刚构组合体系,主梁由单箱单室直腹板箱梁组成,箱梁顶板宽13.5m,底板宽7.0m,两翼悬臂长3.25m。桥面设置2.0%的横坡。箱梁根部断面梁高8.7m(高跨比1/15.52),跨中和边跨梁高3.5m(高跨比1/38.57),梁底下缘曲线为二次抛物线变化。下部结构主墩为箱体墩身,边墩实体墩身;引桥上部结构为预应力混凝土箱梁,下部结构为双柱式墩身;主桥、引桥均为钻孔灌注桩基础,主桥桩径2.0m,主桥边墩及引桥桥墩桩径均为1.6m;桥台为肋式桥台,均为钻孔桩基础,桩径1.2m。

2 理论计算

本桥施工控制中通过程序计算出主梁挠度、应力等施工控制参数的理论值,并在施工过程中进行了有效的管理和控制,确保桥梁在施工过程中结构的受力状态和变形始终处在安全范围内,成桥后的主梁线形接近设计线形,受力处于最优状态[1]。

2.1计算模型

计算时将主桥简化为平面结构,各悬臂施工阶段离散为梁单元,四个主墩端部为固定支座,两端边跨端部为活动铰支座。主梁以施工节段为划分依据,共划分为165个单元;桥墩共划分为22个单元;桩基础共划分72个单元。整座桥梁共划分为259个单元。

2.2 施工模拟

主跨采用后支点挂篮施工,主跨一个标准梁段施工的计算工况如下:①挂篮移位,立模;②浇1/ 2 梁段砼;③张拉梁段预应力。合拢顺序采用边跨 次中跨中跨的合拢顺序。全桥计算模型共划分68个阶段。

3 控制分析与参数调整计算

为了使理论模型与实际施工中的情况尽可能一致,在主梁施工初期对各种设计参数如梁段自重、结构刚度等进行敏感性分析。

3.1 梁体结构刚度

施工过程中结构的刚度误差影响不可避免[2]。主梁混凝土弹性模量实际值往往比规范建议值高,这一方面与实际混凝土强度往往偏高有关,另一方面,规范建议值往往偏低,通常至少可高达10%。假设所有主梁刚度增加10%的,对主梁上、下缘应力差,成桥状态挠度差进行比较。如图1、2。

图1 主梁刚度增加10%位移增量

图2 主梁刚度增加10%应力增量

3.2 箱梁自重

在箱梁桥的施工中,箱梁的混凝土实际浇注量一般会大于设计值,这就是箱梁混凝土的超方现象,当这种误差在合理的范围内,不会对箱梁自重内力产生影响[3]。考虑主梁自重增加5%。

图3 自重增加5%位移增量

图4 自重增加5%应力增量

3.3 预应力

实际上,有效预应力也有时间相关性,有实测结果表明8年内预应力的长期损失较成桥时的有效预应力可达16 %。本文假设预应力减少10%对主梁上下缘应力和主梁位移的影响。

图5 预应力减少10%位移增量

图6 预应力减少10%应力增量

预应力混凝土梁桥的使用性能在很大程度上取决于有效预应力的值,预应力值的变化对主梁位移可应力均有较大影响。因此对于预应力混凝土梁桥施工质量控制的关键问题之一就是如何保证预应力的损失在可控范围之内。

3.4 混凝土收缩徐变

混凝土的收缩徐变有较大的不确定性,是影响大跨径预应力混凝土箱梁桥长期挠度预测准确性的最大障碍。理论预测的徐变柔量,其变异系数最好的可高达20 %以上,收缩应变则可以相差35 %以上。

我们通常按照桥梁规范要求进行计算,徐变大小与截面形状和环境条件有关。在截面状态确定的条件下,环境条件可作为供识别的可变参数。考虑环境相对湿度在90%、70%、50%间变化时对结构的影响。由于东江河大桥地处热带北缘,属热带季风气候,雨水充沛,空气湿度较大。我们以空气90%的湿度为基准条件进行比较。

图7 空气湿度在70%、50%与90%时位移变化量

图8 空气湿度在70%与90%时应力变化量

图9空气湿度在50%与90%时应力变化量

可以看出,相对湿度的差别对成桥状态下主梁的挠度、应力均有一定的影响。

4 预拱度设置

通过对东江河大桥参数误差进行敏感性分析,得知梁体自重、预应力、混凝土收缩徐变等参数影响较大。对收缩徐变影响的估计需依据工程经验,留出合理的后期附加变形量。借鉴过去在大中跨连续刚构桥梁监控中的成功经验,本桥合理地预估收缩徐变的后期变形量,跨中标高扣除二期恒载,仍留有5 cm 的预拱度,可基本满足后期砼徐变收缩、预应力损失等变形的要求,从而确保桥梁在长期的运营阶段能够保持平顺的线形和合理的内力状态。

图10 理论预拱度图

5 结语

影响大跨径预应力混凝土箱梁桥的长期挠度、应力的因素众多, 涉及设计计算、施工、材料、防治技术等一系列环节,其中一些影响因素很复杂且相互耦合,一些因素也尚不完全清楚,要全面解决大跨径预应力混凝土过大的下挠和裂缝问题,还有大量艰苦的理论与技术研究工作。

对于大跨度混凝土连续梁桥、刚构桥,如果采用分段悬臂浇筑法施工,由于设计的假定和施工的误差,临时施工荷载及其位置的不精确性,以及温度差的影响,这些因素都将导致结构从悬臂施工到合龙各阶段的误差和误差的累积。通过本文对东江河大桥的参数计算分析,预应力、收缩徐变对其受力和位移影响较大,因此在施工过程中,加强施工质量管理,保证施工质量,做好现场混凝土收缩、徐变试验和预应力孔道的摩阻试验,获得比较接近现场的徐变系数和管道摩阻系数、偏差系数,以便校正模型参数进行计算分析。

参考文献:

[1] 林元培,斜拉桥[M] 北京:人民交通出版社,1994

大跨度桥梁工程论文篇2

关键字:多跨连续刚构桥;变形控制;应力监测;合拢方案

中图分类号:TL372+.2 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)08-(页码)-页数

多跨连续刚构桥在施工与后期运营过程中,由于结构自量、施工荷载以及混凝土材料的收缩、 徐变等各种因素的影响,桥梁结构各个施工阶段的变形不断发生变化。为了使成桥后桥梁的线形符合设计的目标线形,保证施工质量和桥梁精确合拢,必须对其施工过程中的变形进行控制。同时,为了弥补设计计算中参数选择不合理或某些因素无法考虑的不足,为桥梁施工的各个阶段提供准确可靠的应力数据,使桥梁的施工和运行更加安全,必须进行施工阶段的应力监测。对于多跨连续刚构桥,由于跨径大、连续孔数多及高次超静定等因素,合拢方案的选择对合拢过程中结构的应力和监控提供的预抛高会产生明显影响[2]。基于以上原因,本文结合嘉绍大桥南岸引桥工程,开展7×70m单桩独柱墩连续刚构桥施工控制的研究。

1.工程概况

嘉绍大桥是嘉兴至绍兴高速公路跨越天然屏障——钱塘江河口段的一座特大型桥梁。其南岸水中区引桥为 7×70+(70+120+70) +4×70m 单桩独柱墩连续刚构桥,左右幅分幅设置。第一联7×70m为等截面预应力混凝土连续刚构,单箱双室截面,箱梁梁高 4.0m,顶板宽 19.8m,底板宽 10.9m。下部结构采用单桩独柱的结构形式,桩基础采用3.8m的大直径钻孔灌注桩,单桩最长为111m,桥墩为圆端型花瓶墩,墩高约40m。截止目前,7×70m连续刚构已完成各T构施工。

2.有限元分析模型

悬臂施工单个T构每侧分为7个节段,节段长度4m。按照有限单元法对结构进行离散,共离散为207个单元,214个节段,模拟为短主的桩基、桥墩和主梁均为梁单元。计算弹性长桩的受弯嵌固点在墩底下12m。采用MIDAS/CIVIL建立有限元分析模型。全桥共分为43个施工阶段。

图1 全桥有限元模型

3.施工监控

7×70m等截面预应力混凝土连续刚构桥,主跨跨度大,预应力体系复杂,具有较大的技术难度。

该桥施工监控的具体目标为:

(1)通过对悬臂节段的变形观测,使每个节段的高程满足设计要求,且使合龙段两端的高差控制在允许范围以内。

(2)通过对悬臂过程主梁主要截面的应力观测,确保主要截面的应力满足设计要求。

3.1变形控制

变形控制主要是指主梁的整体标高和局部平顺性要求,成桥后(通常是长期变形稳定后)主梁的标高要满足上述两方面的设计标高要求。在连续刚构桥梁施工过程中,立模标高是主要控制手段。

施工中立模标高按下列公式计算:

其中:

Hi立模-立模标高;

Hi设计-设计标高;

f1i-挂篮变形;

f2i-由以后各施工阶段(包括箱梁自重、张拉、挂篮行走)产生的变形;

f3i-桥梁在运营阶段产生的变形;

f4i-由混凝土收缩徐变产生的变形;

f5i-调整值(由于各种因素造成实测值与理论值的不符)。

箱梁每一控制截面设置底板控制点用于控制立模标高和测量混凝土浇筑完成底板标高,顶板测点用于测量预应力张拉前后顶板标高。

按各节段施工次序,每一节段按两种工况(即:混凝土浇筑后、预应力索张拉后)来进行箱梁挠度的测量。以N1号墩右幅为例,7#块施工过程中各节段变形结果如表1所示。

(1)同一个T构的南侧和北侧,悬臂节段各工况下的挠度基本对称。且与理论值吻合较好。

(2)6个T构在各工况下的挠度规律相同。

(3)同一截面上的各测点,在各工况下的挠度基本相同,说明在各工况下箱梁没有出现横向扭转。

3.2应力监测

对于本桥,应力控制的关键截面为悬臂根部截面。对这些关键截面进行应力监测,不仅可以控制结构倾覆弯矩,保证施工安全,还可以通过观测施工荷载作用下的应力变化,判断悬臂体系是否平衡。

在应变数据处理中,根据混凝土的收缩、徐变理论,并结合施工现场的实际情况,选择出适合于本次应力监测的理论分析方法,分别计算出混凝土的收缩、徐变对结构应变变化的影响,并根据实际温度场进行温度影响分析,然后从实测应变中扣除温度影响和混凝土收缩、徐变的影响,最后获得结构中因外荷载变化而产生的实际应变值。关于温度、收缩、徐变影响的剔除方法,文献[5,6]进行了研究。

通过对现场测试应变数据进行分析,结合试验室实测弹性模量,计算测试应力值,与理论计算值进行对比。图4、图5为N1#墩右幅,各节段张拉完实测顶、底板应力平均值与理论值对比结果。

通过悬臂施工实测应力与理论应力对比可知,测试截面顶、底板实测应力值与理论值基本吻合,表明在施工过程中主梁的应力处于安全范围。

4.合拢方案

7×70m连续刚构为多次超静定结构,由于上部结构混凝土的收缩、徐变,尤其是温度变化作用下,梁体会纵向伸长或缩短,这样不仅使主墩产生偏位,而且在梁、墩中产生较大的应力。

根据该连续刚构桥的特点,本文对四种合拢方案进行对比分析。

方案一:合拢顺序为,边跨次边跨次中跨中跨。

方案二:合拢顺序与方案一相同,次边跨,次中跨,中跨合拢前分别施加100kN顶推力。

方案三:合拢顺序为:边跨中跨次中跨次边跨。

方案四:合拢顺序与方案三相同,在中跨,次中跨,次边跨合拢前分别施加100kN顶推力。

各合拢方案下结构应力及各墩顶10a收缩徐变后水平位移如表2、表3所示。

由上述表格可看出,四种方案下各墩顶10a收缩徐变后水平位移接近。边跨次边跨次中跨中跨的合拢顺序更有利于桥墩受力。

由于桩基计算嵌固点处有钢护筒作为受力安全储备,且主梁简支墩处设置D320型伸缩缝,能够满足墩顶水平位移要求,同时考虑到顶推线性不易控制,7×70m连续刚构更适合采用方案一的方式进行合拢。

5.结语

本文针对单桩独柱墩多跨连续刚构桥的特点,结合嘉绍大桥南岸引桥7×70m连续刚构,进行了施工阶段变形控制、应力监测、合龙方案等分析。从变形控制和应力监测结果来看,本桥各项指标处于合理范围。本文的合拢方案分析对施工具有一定的指导作用,鉴于本桥结构体系的特殊性,后续将根据现场施工状况展开合拢方案研究,以确保该工程的安全和质量。

参考文献

【1】赵丽丽,陈思甜,王静.大跨度连续刚构桥施工中的变形控制研究[J].现代交通技术,2006( 2)

【2】朱世峰,徐勇,宰国军等.重庆朝阳寺多跨连续刚构桥合拢顺序探讨[J].施工技术,2009(38)

【3】夏培华,杜松.单桩独柱墩多跨连续刚构桥合龙方案与水平顶推力研究[J].中国港湾建设,2011(1)

【4】杨洪军,黄辉,刘成龙.海沧大桥140m连续刚构桥施工挠度变形监测的理论与方法[J].黑龙江工程学院学报,2002(16)

【5】陈树礼,苏木标,张文学.混凝土连续梁桥施工阶段应力监测研究[J].石家庄铁道学院学报,2004(17)

【6】刘扬,涂荣辉.宜宾长江大桥主梁施工应力测试与分析[J].桥梁建设,2008(2)

大跨度桥梁工程论文篇3

关键词:桥梁施工;风险因素;控制措施

引言

桥梁工程的基本特点是投资大、技术复杂、工程点多线长面广、工程寿命周期长,一旦发生事故后果严重。桥梁施工中,露天和高空作业多,与地质环境关系密切,地基和周围地层的地质情况对桥梁有着非常重要的影响,有时甚至起决定性的作用。桥梁工程的施工与其他产业的生产过程相比,具有更大的风险。但是,桥梁施工工程的风险管理是一个比较薄弱的环节。本文从理论和实践的两个方面,对桥梁施工工程风险管理全过程进行了探讨,希望对桥梁施工的风险管理提供理论和实践的借鉴。

1.桥梁的结构与设计

桥梁施工结构的结构的复杂程度和操作人员的技术熟练程度是导致施工阶段风险的主要原因,该风险因素的特点有:对于连续钢析架结构,其质量非常好,制造技术成熟,安装方法随着跨度的大小以及施工的环境而改变,跨度越小,操作越容易,安装越方面,结构越可靠;对于混凝土制造的连续梁或者是钢架结构桥梁,其要求施工人员应该具有较高的技术水平和熟练的操作技能,其结构相对来讲比较简单,施工时常用的方法是悬臂法,该项施工技术尽管己经成熟,但是施工难度很大,所以一般具有较长的施工周期,所以风险因素很大;对于斜拉桥和悬索桥如果跨度大于600m的斜拉桥,跨度超过1000m的悬索桥,风险因素最大;在施工过程中经常会出现新型结构桥梁,这种桥梁使用次数很少,对于了解不太多,因此施工技术很不成熟,很难制定相关措施,尤其是跨度很大的桥梁,风险更大等。

桥梁设计需要一些条件的满足才能够降低风险,这些条件有:桥梁施工单位对于某类工程或其主体结构具备较好的设计经验,表明该施工单位具有较高的施工能力;对与桥梁施工单位的总体技术熟练程度可以通过该单位对规模较大、难度较高的相关的工程设计经验来体现;桥梁施工单位的业务能力和管理能力的资质条件可以通过该单位的等级和获奖熟练体现;桥梁施工的结构是否合理是桥梁施工单位是否具有较高能力的重要标志。

2.施工与水文

降低施工风险需要做到:第一,桥梁施工的关键技术的复杂程度和熟练程度,尤其是施工单位对施工技术的掌握程度也是对施工中的风险具有决定性作用;第二,类似桥梁施工项目,尤其是同类主体结构项目的操作能力;第三,桥梁施工单位的整体水平关键体现在对规模庞大、施工困难的相似的工程的施工水平上;第四,桥梁施工过程中主要采用的施工设备的现代化水平和功能是否齐全;第五,施工措施是否合理,尤其是在气候恶劣的条件的施工技术是否可行。

同时在施工中还需要良好的水文环境保证工程量的最优化,注意的事项有:

(1)施工期间河面的宽窄、水位的深浅、流速的大小等,会对施工期间的场地交通、材料、设备运输的方式产生一定的影响,便桥或渡轮等不同的交通、运输方式,会对业务风险带来一定的影响;

(2)水中基础,流速较大时,施工技术比较复杂,业务风险也比较大,特别是深水基础则风险更大。陆地基础施工风险相对较小;

(3)是否在讯期进行基础施工,是否会出现突发洪水对基础工程或施工便桥的袭击;

3.地质状况与气候特点

良好的地质条件是桥梁施工的基础与前提,这需要注意以下几点:桥梁施工的基础形式是由其所处地质条件决定的,这个条件对施工风险影响很显著,基坑的开挖深度、地下水及坑壁支撑等可能会导致扩大基础的施工风险,但是这类风险比较小;如果打入桩基础不深,桩的数量比较多,施工中的风险也不高;钻孔灌注桩基础,除深度很浅的挖孔桩外,一般深度较大,易出现坍孔、卡钻、断桩等事故,在桩数很少时,处理程序相对很复杂,因此风险也相应地很局;(4)当采用墩位筑岛的方式进行沉井基础施工时,下沉速度很慢,工期周期长,受自然灾害侵袭的概率很高,在下沉过程中通常会发生很多的事故,如果沉井时采用浮运的手段,对技术能力要求会更高,因此,沉井的施工风险较大;(5)若采用新型基础,视其复杂程度,一般风险也是较大的。

对桥梁所在地区气候特点的准确了解也有助于施工的安全性,如为了能够有效地降低桥梁施工风险,其主体施工应该尽可能避开寒冬和大风季节;再如桥梁施工过程中一旦遭遇到了台风的袭击,工程风险会突然加大,这类风险程度取决于台风的发生次数和强度以及施工单位是否采取了有效地应对措施。

在对桥梁施工中各种风险要素的介绍之后,还有一项重要的工作便是对桥梁施工的风险进行排序,这种排序列是经过对国内外的桥梁施工事故进行大量研究统计后的结果。

在结构上,根据不同桥梁结构形式,按照风险发生的概率从小到大进行排列,其顺序为:中小跨度钢筋混凝土简支梁桥,中小跨度预应力混凝土梁桥,中小跨度混凝土连续梁桥,中小跨度钢与混凝土结合梁桥,中小跨度混凝土拱桥,大跨度钢梁桥,大跨度混凝土连续梁桥、刚构桥,大跨度混凝土(钢管混凝土)拱桥,斜拉桥,悬索桥,超大跨度斜拉桥、悬索桥新型结构桥。

在设计上,桥梁施工单位的级别从高到低进行排序:甲级,乙级,丙级;按桥梁施工单位的业绩排序:针对类似桥梁工程有丰富的施工经验,有较少的施工经验,没有任何施工经验。

在施工中,可以按施工单位等级进行排序:超一级,一级,二级,三级;也可以按技术熟练程度排序:简单、成熟,复杂、成熟,复杂、不成熟等。

按桥梁施工项目的水文因素进行排序:陆地、无水河床,河流较浅、流速低,河流很深、流速高,河流很深、水流很快,沿海超深水地区。

按地质因素进行排序:地质条件良好、明挖扩大基础,地质条件较差、打入桩基础,人土深度较大的钻孔桩基础,入土深度较大的沉井基础。

按施工过程的环境因素的影响程度进行排序:温暖少雨季节,盛夏严冬季节,暴风雨多发地区,台风侵袭区,强涌潮多发地区。

4.结束语

总之,最有价值的方案就是听取和总结专家的建议,制定出易于执行的规定作为评价、判别的根据:通过对典型案例的讨论,结合大量的工程实践和国内外桥梁设计与施工的系统方法,提出一个建议各风险因素的比例可按:结构15%、设计15%、施工35%、地质5%、水文5%和气象5%分配。只有在这些系统与有序地安排中才能建设安全可靠的桥梁。

参考文献

[1]马彩平.桥梁施工阶段的风险因素分析及防范对策[J].中国科技信息,2013,07:40+42.

[2]许铎.桥梁工程施工中事故环境风险评估[J].中国安全科学学报,2013,08:49-52+84.

大跨度桥梁工程论文篇4

关键词:大跨径斜拉桥;施工安全风险;研究现状;策略

中图分类号:U448.27文献标识码: A 文章编号:

在桥梁建设中,斜拉桥是大跨径桥梁的典型代表,其结构体系由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合而成,在技术上有着很大的难度和复杂性。在具体的施工进行过程中,大跨径斜拉桥建设往往面临着各种风险,施工环境恶劣、工序多、工艺复杂等因素使得建设和使用事故频有发生,暗藏着巨大的损失和灾难性后果。近年来,我国内外研究人员对于大跨径斜拉桥施工安全风险的研究不断深入,已取得了较大的成果。本文针对大跨径斜拉桥施工安全风险的研究现状,从以下几个方面进行了探究。

一、大跨径斜拉桥施工安全风险的国内外研究现状

随着大跨径斜拉桥施工安全风险问题的突出,引起了国内外专家学者高度重视,在不断探索、研究下,工程项目风险分析与评价理论研究有了一定基础。

(一)大跨径斜拉桥施工安全风险的国外研究现状

桥梁风险研究始于国外,目前,大跨径斜拉桥施工安全风险的分析在国际上已有多年历史,并拥有了较为丰富的经验。在结合不同桥梁特点的基础上,国外专家学者研究出了模糊数学法、蒙特卡罗模拟法、统计和概率法、层次分析法等诸多方法,通过处理随机不确定性问题的计划评审技术、图形评审技术、风险评审技术等的典范先进技术,对桥梁风险安全进行了探究。在研究内容上主要针对设备质量风险、技术风险以及可靠性工程等问题,逐渐趋于系统化和专业化。

(二)大跨径斜拉桥施工安全风险的国内研究现状

我国桥梁风险安全研究的起步较晚,理论研究相对滞后。在不断摸索、总结经验的基础上,我国不断提高桥梁建设技术,与国际差距日趋缩小。目前,我国国内一些大型桥梁的建设也引入了风险评价和管理的思想及概念,根据实际情况,分析了技术可行性和工程可造性风险,提出了风险防范措施,开展了风险管理计划的执行。近几年,针对桥梁的安全耐久性问题,我国桥梁专家开始尝试展开风险评价工作。在对不同风险源进行分析的基础上,将斜拉桥的施工风险划分为施工质量风险、施工组织风险、施工技术风险和环境影响风险,并指出施工技术风险是其中最为突出的风险因素。

从总体上来看,目前,国内外对于大跨径斜拉桥施工安全风险问题的研究仍不完善,其风险评价研究仍处于探索阶段,风险分析评价体系的建立缺乏系统性和完整性,尚需进一步深入拓展。

二、我国大跨径斜拉桥施工安全风险管理中存在的问题

随着大跨径斜拉桥建设和使用风险事件的频繁发生,风险事故造成的巨大损失使得大跨径斜拉桥施工安全风险问题已成为我国大跨径斜拉桥施工中的核心研究课题之一。近年来,我国大跨径斜拉桥施工安全风险管理研究不断增多,各专家、学者不懈探索,提出了诸多理论观点。但就目前研究的整体现状而言,大多数研究都只停留在风险管理的风险识别和估计等理论的探讨上,对于风险评价的方法进行反复争论,对于风险应对解决的实际理论与措施研究停滞不前。我国大跨径斜拉桥施工安全风险管理表现出许多问题。

(一)桥梁档案资料库不完善

我国大跨径斜拉桥施工安全风险管理的研究起步较晚,相关研究理论和方法仍不健全。在桥梁建设项目工程完成后,对项目中安全风险问题的总结和评价工作并未实现全面推行,鲜有实施。即使个别项目进行了风险评价,其相关文件档案资料并未进行系统性存档。这种桥梁档案资料库不完善,使得相关经验没能得到良好的传承,国内大跨径斜拉桥施工安全风险识别和评价的实施缺乏可借鉴的历史数据和资料,同类工程项目资料的参考存在误差,并造成了风险管理费用的大大增加。

(二)可操作性差

受桥梁风险管理理论与实践结合缺失的影响,我国大跨径斜拉桥风险分析的进行往往存在于项目立项以及项目的后评价。项目风险分析的研究太过注重分析方法的研究,较少注重具体项目中实践经验的积累和总结,忽视了理论经验的重要地位,很难对大跨径斜拉桥的施工起到具体的指导作用。

(三)施工监控手段落后

由于大跨径斜拉桥各种施工控制方法在理论上和实践上的缺陷,我国尚缺乏科学化、自动化和智能化的远程监控系统。施工监控手段的落后使得大跨径斜拉桥的风险问题难以解决,很难保证安全性。

(四)资金和专业人才匮乏

大跨径桥梁风险分析是一项非常复杂的工作,需要专职的风险分析人员和相应领域的众多专家参与,有时还需要花费大量的时间和金钱。由于各种条件的制约,致使我国桥梁风险分析较难进行或风险分析的结果不够精确。

三、我国大跨径斜拉桥施工安全风险管理优化的策略

目前我国在大跨径斜拉桥施工安全风险的研究存在着很大的不足,各种风险因素的存在使得大跨径斜拉桥施工事故时有发生,严重影响着工程质量。对此,本文从以下几个方面提出了解决策略。

(一)资金问题。要求业主单位需保证必要的风险分析费用。

(二)人员问题。要求必须配备专门的风险分析人员。

(三)思想问题。要求项目各方需重视风险管理的作用,预防事故发生。

(四)制度问题。需要建立和完善风险管理和监控制度。

参考文献:

[1]项贻强,张婷婷,孙筠.国外桥梁工程项目风险及评估研究综述[U].中外公路,2010年第2期:153-157.

[2]程伟,田波.施工期桥梁风险评估[TU].山西建筑,2009年第3期:213-214.

[3]曾锋.桥梁施工风险管理的理论与实践探讨[U].企业技术开发,2009年第3期:146-148.

大跨度桥梁工程论文篇5

【关键词】大跨度连续刚构桥;施工控制

1 大跨度连续刚构桥的施工控制目的及内容

1.1 施工控制目的

施工控制是桥梁建设中不可或缺的一部分,是随着桥梁向大跨度方向发展而逐步发展起来的。在施工控制实施之前,首先必须结合设计图纸和相关实际情况对桥梁进行建模和计算分析,确定结构特别是主梁在施工过程以及成桥后的受力、变形等情况,在现场施工控制的过程中以此计算结果为依据,在最大程度上使成桥后的线形和受力状态满足设计和规范要求。

大跨度连续刚构桥施工过程较为复杂,施工过程中各种参数,如梁重、结构刚度、有效预应力、相对湿度等参数以及外界各种环境因素对结构的变形和内力有很大的影响,施工控制过程中可以对其密切关注,以防桥梁受力状况和结构的变形与理论计算值相差太远,从而导致成桥后主梁的线形和受力状况无法达到设计和规范要求。在大跨度连续刚构桥施工过程中进行施工控制,并预留长期观测点,将会给桥梁创造终用提供可靠保证。

1.2 施工控制内容

桥梁施工控制的项目主要包括桥墩垂直度监控、基础沉降变形监控以及主梁线型监控。在桥梁的施工工程中必须认真复核理论计算数据,同时在现场对其进行严密的监控,在最大程度上把误差控制在容许范围之内,保证桥梁施工安全、顺利。

提供箱梁悬浇过程中各节段的预拱度,并对主梁应力进行监控。在悬臂浇筑过程中,分别在张拉前、张拉后、挂篮前移前、挂篮前移后、浇筑前、浇筑后六个工况对梁段位移进行测量,将测量数据与理论计算值对比,根据比较结果对以后施工段预拱度进行纠偏修正并确定立模标高。结构应力的控制通常是通过预埋应变计,现场测试应变情况,并把实测数据反馈到计算机中,对应分析其受力状态是否满足要求。

2 大跨度连续刚构桥的施工控制关键问题探讨

2.1 基础沉降变形与桥墩垂直度控制

桥墩的主要作用是承受上部结构传来的荷载,并将荷载传递到地基上。在施工过程中为了能准确测量基础沉降变形和桥墩垂直度,需通过相关计算软件的多次复核并得出相应理论值,再结合实际情况确定桥墩模板的准确位置,且在主墩和已浇节段的适当位置布设标高观测点,对桥墩的变形进行严密监测。

在施工阶段,墩身垂直度和日照温差对墩的稳定性影响很大,实际桥梁处于偏心受压状态,尤其当垂直度控制不好时,对稳定性影响更大,在大桥的设计、施工和运营过程中,存在着各种的不确定性,主要包括物理的不确定性、模型的不确定性、统计的不确定性、人为因素的不确定性和自然因素的不确定性,所以在施工过程中要严格控制结构的各种变化。

现场施工控制过程中,需在主墩各施工节段分段处布置观测点,对每个施工阶段做出准确的测量,施工完主墩后,再在主墩的墩顶位置处沿上下游布置二个测点,测点布置在0号块的腹板位置处,并通过适时观测及时发现误差并做出适当调整。主墩基础沉降变形测点选在主墩承台上。主墩墩身垂直度测点选在墩身的不同高度位置处,测点根据所建立的平面和高程控制网布置,保证网内视野通透,桥墩沉降观测采用全站仪结合棱镜或反光片进行测量,

2.2 箱梁立模标高和箱梁应力控制

跟踪施工过程中主梁各梁段标高、桥墩的变位以及各断面(主梁及墩柱)的应力应变。在悬臂箱梁梁顶位置分别设立标高观测点。在测点位置处预埋置短钢筋并用油漆依次标号,通过对梁底标高的测量,并参照相应梁项位置处对应两个测点的标高,相互比对,最大程度上减小误差,以保证桥梁线形。线形的控制主要观测混凝土浇筑前、浇筑过程中、浇筑后以及预应力张拉后各节段挂篮的定位标高和主梁标高等,并通过与理论数据的对比,求出偏差,再通过迭代计算求出修正后的理论值,最后反馈到施工现场。

施工过程中,预应力钢束的孔道位置、钢绞线是否发生缠绞现象是质量控制的关键。如果孔道位置不准确,将改变结构的受力状态,因此孔道位置准确与否直接关系到施工的预应力度能否达到设计值,对结构安全和工程使用阶段是否会产生裂缝有着直接联系。

预应力钢束两侧和上下游应对称张拉,从而减少不对称张拉引起的预应力损失。张拉控制应力对桥梁线形和内力的影响都很大,其大小能否达到理论计算值直接影响着预应力的效果,张拉时必须控制到位,既不能小于理论计算值同时也不能超过设计规定的最大张拉控制应力。预应力钢束张拉后出现主梁应力不足和主梁应力不对称是很常见的问题,因为施工过程中影响预应力张拉的因素很多,如千斤顶压力不准确、锚具安装误差、操作失误等,有时会发生断丝和滑丝的情况,当断丝或滑丝数不超过规范值时,可采用超张拉方式补足应力,若超过规范值必须卸锚,更换钢束。

温度对预应力钢束张拉效果将产生一定影响,预应力钢束的张拉应选择主梁温度比较均匀的状态下进行。若张拉时外界温度较高或主梁上下表面温差较大,则易造成主梁沿纵向伸长且上下表面伸长量不同,给主梁预应力带来很大的影响。预应力张拉完后,由于预应力钢束表面与混凝土之间存在温差,且两者的温度梯度不同,由于温度变化产生的位移和受力状况也会不同,钢束预应力会因此而受到损失。因此,在预应力张拉过程中,必须严格控制温度和张拉时机。

2.3 主梁线形、桥面铺装标高控制

测定主梁挠度、主梁轴线偏差和桥墩位移的变化情况,主要观测混凝土浇筑前、浇筑过程中、浇筑后以及预应力张拉后挂篮各控制点的高程、主梁高程等。该预应力混凝土连续刚构桥的施工方法为挂篮悬臂现浇法,在浇筑过程中,应严格按照理论计算和设计要求控制梁段立模标高,保证施工过程和成桥后的线形平顺,符合受力要求。悬臂箱梁位移实测值与理论计算值不可能完全一致,在施工控制过程中,需要不断和理论值对比并做出相应的调整。桥面铺装标高的控制也很重要,它关系到桥面行车的平顺性,控制过程中需根据箱梁顶面的标高做出对应的修正。

箱梁合拢方案对成桥受力状态影响很大,是桥梁施工和体系转换的重要环节,不同的合拢方案会使结构的受力情况发生相应的改变,在合拢过程中应调整两悬臂端的施工荷载,使其变形相等。同时,合拢方案的调整也为施工误差的调整提供了机会。

3 结语

本文阐述了大跨度连续刚构桥施工控制的主要内容,着重介绍了线形控制、应力控制、温度控制和稳定性控制的相关内容与方法,分析了大跨度连续刚构桥施工误差等内容,论文的内容,为今后桥梁工程的施工控制提供了基本的理论基础与可参考性资料。

【参考文献】

[1]林富权.大跨度连续刚构桥梁施工控制关键问题分析与研究[J].中国建筑金属结构,2013(16).

大跨度桥梁工程论文篇6

关键词:高速铁路;运架一体机;运梁车;对比分析

中图分类号:TH243

文献标识码:B

文章编号:1008-0422(2013)04-0132-02

1.引言

新建沪昆高速铁路是国家《中长期铁路网规划》中“四横四纵”的快速客运通道之一,也是东西向线路里程最长、影响范围最大、经过省份最多的高速铁路。由于沿途山区峡谷众多,地质条件恶劣,使得桥梁总长占线路比例非常高,各种各样的运梁架桥设备越来越多的应用到桥梁建设中。为确保运梁架设过程中的结构安全,本文通过对四座不同跨径的连续梁桥进行详细的计算,对新型运架一体机施工过梁时的安全性进行验证,并与传统运梁车荷载进行对比分析,为桥梁架设的安全、顺利开展提供了理论依据。

2.工程背景

文中以新建沪昆高铁线某特大桥群为工程背景,用于验算的连续桥梁桥均为通桥(2008)2368A-Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ中的标准跨径连续梁。其跨径分别为(40+56+40)m、(40+64+40)m、(48+80+48)m、(60+100+60)m。所有连续梁均采用预应力混凝土变截面连续箱梁,梁体为单箱单室、变高度、变截面的三向预应力体系。箱梁均采用C50混凝土;纵向及横向预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线,钢绞线公称直径15.2mm,规格为7φ5型;竖向预应力采用φ25粗螺纹钢筋;普通钢筋采用HRB335钢筋。施工采用对称悬臂浇筑方法。

3.设计荷载

3.1恒载

梁体自重按Y=26kN/m3计算;收缩徐变按架梁时混凝土已产生的收缩徐变考虑;桥面附属设施恒载按20kN/m考虑。

3.2活载

本文主要计算架梁设备作用下连续梁的响应。根据施工中可能采用的架设设备形式不同,考虑以下两种纵向活载模式。

3.3温度荷载

在混凝土工程结构中,温度应力对桥梁有着显著的影响,尤其在大跨度混凝土连续桥梁中设计中占很大比例。考虑到架梁时桥面还未铺设轨道板,非线性温差按顶板升温10℃考虑梁体体系温差按+20C考虑。

4.结构纵向响应分析

4.1两种活载作用下连续梁单项响应分析

以同样运送32m简支梁为例,本文对四座连续梁进行了详细计算并对结果进行对比分析,得出以下结论(下文中前者代表新型运架一体机,后者代表通桥(2008)2368A中运梁车):

跨度(40+56+40m):①支反力:前者比后者小20%左右。②梁体跨中正弯矩:前者比后者小20%-40%左右;支点负弯矩:前者比后者大10%左右。③支点剪力:前者比后者小20%-30%左右;跨中剪力:前者比后者大20%-40%左右。④梁移:不论向上或向下的梁体挠度,前者均偏小,约相当于后者50%-75%。

跨度(40+64+40m):①支反力:前者比后者小20%左右。②梁体跨中正弯矩:前者比后者小30%-40%左右;支点负弯矩比较接近。③支点剪力:前者比后者小20%-40%左右;跨中剪力:前者比后者大5%-50%左右。④梁移:不论向上或向下的梁体挠度,前者均偏小,约相当于后者45%-75%。

跨度(48+80+48m):①支反力:前者比后者小25%左右。②梁体跨中正弯矩:前者比后者小20%-35%左右支点负弯矩比较接近。③支点剪力:支点及中跨跨中剪力前者比后者小20%-30%左右;边跨跨中剪力前者比后者偏大10%-40%左右。④梁移:不论向上或向下的梁体挠度,前者均偏小,约相当于后者55%-75%。

跨度(60+100+60m):①支反力:前者比后者小20%左右。②梁体跨中正弯矩与支点负弯矩:前者比后者小30%左右。③支点及中跨跨中剪力:前者比后者小20%-30%左右;边跨跨中剪力两者相差不大。④梁移:不论向上或向下的梁体挠度,前者约偏小,约相当于后者60%-75%。

由此可见,新型运架一体机虽然荷载较大,但其引起连续梁内的支反力、弯矩、剪力及梁移等大部分响应都较之传统运梁车有不同程度的减小,说明由于新型运架一体机荷载分布合理,相对于传统运梁车,其结构力学实用性更好。

4.2不同荷载组合下结构强度及应力验算

根据架桥机型号不同并考虑实际架梁时的各项荷载,施工阶段考虑以下两种荷载组合:

1)施工荷载组合1:结构自重+竖墙及防护墙二恒+预应力+混凝土已发生的收缩徐变+温度变化+运架一体机荷载模式

2)施工荷载组合2:结构自重+竖墙及防护墙二恒+预应力+混凝土已发生的收缩徐变+温度变化+通桥(2008)2368A中提供的运梁车荷载模式

经计算分析,四座连续梁在两种不同荷载组合下的各项强度和应力结果见表1。

由表1可知,本文中四座连续梁在两种荷载组合作用下,最小正截面抗弯强度安全系数为1.9,最小斜截面抗剪安全系数为1.83,均满足规范中最小安全系数大于1.8的规定;混凝土最大和最小正应力分别为14.1MPa和-1.6MPa,满足根据规范计算所得的最大和最小正应力限值22.6MPa和-2.1MPa(本文假定张拉预应力时按混凝土强度已达到标准强度的90%,下同);混凝土最大和最小剪应力分别为4.33MPa和-3.6MPa,满足规范中最大和最小剪应力限值5.7MPa和-5.7MPa;混凝土最大主拉应力和最小主压应力分别为14.2MPa和-2.2MPa,满足规范中最大主拉应力限值20.1MPa和最小主压应力限制-3.1MPa。混凝土强度和应力均满足规范要求。

5.结构横向响应分析

混凝土箱梁横向计算按照实际的横截面尺寸剪力横向框架模型进行内力分析和计算,沿桥纵向取1m长度为计算单元,按照预应力混凝土进行计算,检算跨中和支点处截面的强度和应力。计算中考虑了包括叵载、运架一体机活载、横框温度模式等工况即各种荷载组合情况。

对于运架一体机活载,根据设计说明和其相对应的设计规范计算,取大小为219KN的集中荷载作用在运梁车四个车轮处,见图5。

本文中四座连续梁主要强度及应力计算结果见表2。

由表2可见,在新型运架一体机荷载作用下,连续梁桥横向框架最小安全系数为2.0,大于规范中1.8的规定;最大、最小正应力分别为6.70MPa和-1.20MPa,也均满足规范要求。

6.结语

新型运架一体机不仅较传统运梁车施工方便、快捷,且荷载分布合理,引起连续梁内的支反力、弯矩以及竖向位移均较小,对结构受力较为有利。并验证了在荷载组合作用下,桥梁的各项强度及应力标准均满足规范要求,这为今后新型运架一体机应用于高速铁路的架桥施工提供了理论依据。

参考文献:

[1]TB 10002,1-2005 J462-2005,铁路桥涵设计基本规范[s].

[2]TB 10002,3-2005 J460-2005,铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范.

大跨度桥梁工程论文篇7

关键词:桥梁;承载能力;实例分析

中图分类号:U441+.2

文献标识码:B

文章编号:1008-0422(2011)01-0127-02

1、前言

全国每一年都有一大批结构新颖、雄伟壮观、形式多样的桥梁建成,无论在桥梁单跨度,结构复杂程度和施工技术难度方面,我国桥梁建设技术水平已进入世界先进之列。

随着科学技术的进步,桥梁结构的设计方法和设计理论都有了根本性的变化,然而影响桥梁工程质量的许多不确定因素仍然存在,对于建成后的桥梁工程质量,人们更希望了解和掌握其使用性能和效果。

对那些影响较大,结构新颖、隐蔽工程较多的桥梁进行全桥实桥荷载试验,是竣工验收时对桥梁工程内在质量进行评判是最直接和有效的方法和手段。同时亦为设计理论,施工技术总结积累经验,为桥梁建设的总体水平提高创造条件,为今后的桥梁养护管理提供科学依据。

2、具体案例

某高速公路在改造扩建的同时,需要对桥梁病害因素综合预防,且保证航道拓宽的可行性,因而决定对桥路采取拆除重建。为保证施工质量,公路检测部门根据实地考察结果取得了桥梁承载能力的实验研究,实验对象为大桥主桥上部结构的32m+50m+32m三跨预应力混凝土连续箱梁组成,结构形式较为复杂。在实验前期的视察中得出,桥梁在主跨中梁段接缝处、1/4跨和314跨周围的桥梁底板、腹出现严重的开裂,经过荷载实验显示跨中截面难以达到平截面假定要求。

3、实验流程安排

3.1 方案论证

(1)加载方案。制定后需要仔细分析,合理选择充分比选边、中跨全跨布载、中跨全跨布载及中跨半中跨布载等三种不同的布载方案,而加载方式主要是水箱加载、砂石箱加载、千斤顶反力架加载等形式,经过综合考虑后决定选择钢筋半中跨加载和水箱注水调整加载重这一方案,为实验创造了有利条件,保证实验结果的有效性;(2)加载方式。需要确定在实验之前的钢筋加载时期,运用力控制分级加载方案实施加载,当变化成水袋控制加载后再结合位移反馈对加载进行控制;(3)加载程序。在实验流程上需要重点关注破坏性实验的特点,并根据实验目的、加载操作来制定科学的加载流程,以弄清加载指令的传达方式;(4)测点布置。严格规定每一测试内容都必需要采取两种以上的测量方案展开测量,以发现测量中存在的问题,提高实验数据的准确性和有效性,且实验过程能够对相关参数指标做好记录,如:布荷载的量测、结构变形的观测、结构构件应力的测量等,确保实验数据的全面性;(5)数据收集。这一环境而必须要和传输系统相互结合起来,根据实际运用到的各种形式的传感器以及输出信号,来合理设计出有效的数据采集系统,确保数据收集的针对性、及时性、有效性,为实验过程提供可靠的保证;(6)安保系统,结合桥梁施工需要来规划正确的安保环节,并制定出正确的管理方案,不仅要对设计安全管理员外,也需要结合施工现场的实际情况适当构建土坝、防护网等做好防范措施,确保安保系统发挥出理想的作用;(7)实验中断。在实验过程中常会出现很多异常情况,这就需要技术人员及时中断实验,通过查找原因来确定实验因素,以确定中跨跨中挠度值随时间不收敛、两边跨支座处发生脱空等现象为当成实验要素。

3.2 实验装置与测试内容

3.2.1 加载系统

(1)加载区域:考虑到实桥破坏性实验加载量巨大,在实验方案准备阶段即对加载位置进行了充分论证,其中连续箱梁桥比较了边、中跨全跨布载,中跨全跨布载以及中跨半中跨布载3种布载方案,最终采用了半中跨加载。

(2)加载方式:充分比较了水箱加载、砂石箱加载、千斤顶反力架加载、桥面现浇块状混凝土加载及钢材堆重加载等多种加载方式,最终连续箱梁桥采用钢筋和水袋结合的加载方案,即实验初期采用钢筋加载,接近破坏时采用水袋注水以调整加载重,从而确保了实验的高效、安全、顺利进行。实验加载示意如图1所示。

(3)加载控制:在实验中引入了力一位移双控方式,即在实验初期,采用力控制分级加载方式进行加载,接近极限状态(连续箱梁桥转为水袋控制加载)后。通过位移反馈情况来控制加载,并制定了严格的加载程序。

3.2.2 测试系统

实验测试系统主要包括荷载的观测、结构整体变形的观测、结构构件应力的测量、结构裂缝的观测与描绘,结构动力特性的测试,并进行实验全过程的摄像记录等。每项测试内容基本都保证至少通过两种测量手段(其中至少有一种为人工方式)进行测量,以进行相互校验,确保所测数据的可靠性和精确度。

3.2.3 数采系统

由于实验过程需要采集和量测的数据很多,并且破坏性实验其过程也具有一定的危险性,因此实验中建立了一套可靠的自动化数据采集系统以实现数据的自动采集、监测和远程传输。除人工观测外,实验所采用的各种测试手段均接人到数据采集网络中。

3.2.4 安保系统

实验过程中,一方面制订了详细的安全管理要求,设置了专门的安全管理员,另一方面还针对实验桥段的特点,建立了专门的安全保障体系:梁底设置一定高度的土坝,以承担塌落的梁体和加载设备;土坝之间预翟安全通道。便于实验过程中人工观测项目的测试;靠近新桥侧设置临时防护网,防止实验过程中构件飞出危及人身和设备的安全;充分考虑现场实验过程中的风险,建立风险预案机制。

3.3 实验流程

实验的开展主要包括以下3方面的内容:(1)主要实验项目,即实桥加载极限承载能力破坏性实验;(2)辅实验项目,包括:正式实验前的桥梁外观检查、桥梁无损检测、常规静载实验以及实验过程中的模态实验和实验结束后的破损检测等;(3)探索性实验项目,利用混杂碳纤维传感器进行混凝土结构应力监测以及基于分布式光纤传感系统进行混凝土裂缝产生与发展过程监测的应用实验等。

4、实验成果与分析

4.1 受力过程简述

实验过程主要分为预加载、正式加载和卸载3个过程:预加载分3级,共加载300t,正式加载分为40级,共加载1867.80t:加载至380.14t时,结构出现新裂缝,变形达25.59mm,刚度退化;加载至1351.06t时,结构进入塑性发展阶段,变形达155.90mm:加载至1780.80t时,跨中受拉普通钢筋拉断,受压区混凝土压碎,两边跨支座处有明显脱空现象,结构体系出现转换,此时结构变形达

290.24mm;继续加载至1867:80t时,结构屈服,受拉主筋处最大垂直裂缝宽度达1.2cm,跨中变形累计达352.75mm,并且开始呈现不收敛状态,实验终止。

4.2 破坏机理分析

对于连续箱梁桥,从其最终破坏形态可以看出,整个实验破坏过程经历了结构主跨跨中、四分点裂缝区域扩展;中间支座位置受压区裂缝开展,结构刚度逐渐退化;结构主跨跨中位置受拉普通钢筋拉断、受压区混凝土压碎,结构出现塑性铰;结构体系转换,两边跨支座脱空:结构最后屈服,变形不随荷载而收敛,最终判定结构失效的过程。

4.3 应力变化分析

从实验过程中的应力监测结果可以看出,结构应力随着结构受力增加表现为有规律的变化:开裂前混凝土应力基本随着荷载的增大而线性发展,结构基本符合平截面假定;裂缝的出现导致混凝土拉应力迅速减小,结构中性轴逐渐上移:随着裂缝的不断出现和发展,混凝土逐步退出工作,测点应力出现拉、压交替变化趋势;裂缝发展至一定程度,受压混凝土压碎,并且随着裂缝宽度的继续增加,应变继续增大。

4.4 裂缝开展分析

结构实验过程中的裂缝发展情况以及最终的开裂状态如图2所示。其中,截至实验终止时,连续箱梁桥主跨南北腹板各出现裂缝150余条,平均裂缝间距为27cm左右。

从裂缝发展的可以看出:(1)随着实验荷载的增加,一方面原有裂缝继续扩展,另一方面新的裂缝不断产生,并且裂缝宽度在一定荷载范围内随实验荷载增大而增大;(2)新裂缝基本在原有裂缝位置开始逐渐向两边发展,并且随着弯、剪综合效应的影响逐步发展至支座位置;(3)随着周边裂缝的不断出现并逐渐加密,裂缝发展趋势减缓,有时甚至裂宽减小;(4)裂缝开展至一定程度后,宽度继续增加;(5)裂缝出现规律与传统理论相吻合,均为首先在跨中出现弯曲裂缝,但对比大量模型实验资料发现,在破坏时实桥裂缝的密集度明显大于缩尺模型。初始裂缝对最终裂缝分布无明显影响,但在最终破坏时初始裂缝在统计意义上后期出现裂缝宽。实验规范中规定受拉点钢筋处最大垂直裂缝宽度达到1.5mm即可终止实验,但实质上在三跨连续梁桥实验中,在加载尚不到最终破坏荷载的50%时,即可达到此终止条件,最终破坏时实测最大裂缝宽度为121nm。

4.5 刚度退化分析

实验加载过程中,随着裂缝不断产生和发展,部分截面进入塑性状态,结构刚度亦随之不断退化。用结构在荷载作用下刚度K的变化来衡量实验过程中结构的刚度退化,并进行归一化后的曲线如图3所示。

从图中可以看出:结构刚度的下降总体表现为加载前期随着荷载的增加、裂缝的开展下降较快,进人弹塑性阶段,特别是到了结构体系转化和结构屈服阶段,结构刚度退化程度逐渐缓慢,在最终达到极限破坏状态之前,刚度退化和变形几乎呈线性关系。

4.6 承载能力和变形能力分析

综合实验过程中结构在各阶段的荷载状况和对应的变形情况对结构的承载能力和变形能力进行分析如表1所示:

三跨连续梁桥实测开裂荷载与理论开裂荷载大幅提前,这则显示原桥梁的有效预应力存在异常问题,但经过破坏荷载与理论分析之后发现两者相互吻合,这则表明初始有效预应力与最终承载能力没有太大关系,可运用20%内力重分布调整的方案来确定最后破坏荷载的值。对三跨连续梁桥实测破坏荷载为其设计使用荷载的10.4倍。参考建筑理论研究数据判断,从承载能力的标准分析,预应力混凝土桥梁的安全度过大,这是因为桥梁配筋受到抗裂计算的控制,但当前的操作规范在面对预应力混凝土结构的抗裂中有着很严格的要求,若能够增强预应力筋抗腐蚀的能力,以减少降低抗裂的需求,这也可作为减少消耗、降低造价的有效方案。

5、结语

总之,随着社会经济的飞速发展,现有的交通量也与日俱增,已有桥梁的承载能力已不能满足日益增长的交通量需求,传统的桥梁的承载能力已难以满足实际需要,这就需要施工单位做好实验工作,结合实验数据来制定有效的桥梁施工安排,增强其承载能力。

参考文献:

[1]张劲泉,王文涛,桥梁检测加固手册[M],人民交通出版社,2006.

[2]贺栓海,桥梁结构理论与计算方法[M],人民交通出版社,2003.

[3]李星新,基于动态可靠度法的既有桥梁承载力评估方法研究[J],中南大学硕士论文,2006.

[4]陈开利,王邦楣,林亚超,桥梁工程鉴定与加固手册[Z],人民交通出版社,2004.

大跨度桥梁工程论文篇8

【关键词】 大跨架桥梁;施工;温度应力;不确定因素

桥梁工程中的有效施工控制将直接关系到整个桥梁工程的安全。在桥梁的施工过程中,因为工艺复杂,工程环节多,很难兼顾到工程施工的方方面面,也就无法得到每个环节桥梁的应变力信息,但是对于一些关键部位的结构信息还是可以通过先进的监测手段进行获取的。如果所监测到的数值与预期的应变力有较大出入,为了能够避免工程事故的发生就需要在即刻停工并进行安全分析。工程监测作为工程管理的重要组成部分,在桥梁工程的施工控制中有非常重要的体现。

一、大跨径桥梁施工控制中温度应力分析

温度应力指的是施工构件及结构在受到温度变动因素影响下会产生一种伸缩现象,加之伸缩受到边界条件的限制,施工构件或者是结构的内部便会产生一定的应力。温度应力一般可以分为温度自约束力以及温度次约束力,温度自约束力主要是指受到温度不同影响下的构件之间的作用力便会存在差异,进而使之间的相互作用力表现出来。温度次约束力则是指在受到不同温度影响下的构件的内部组织所表现的一种不同的变形位移。由于不同部件之间约束力会随着外界的不同有所改变,所以温度应力便会具有较为显著的时间性以及非线性的特点。

某特定空间的区域内,空间位置的变化对区域内温度的改变便是所谓的温度分布。在热量传递研究中,温度分布的解决是非常重要的。由于混凝土结构的导热系数小,这就使得在受到外界温度急剧变化的影响下,混凝土的内部温度无法做出灵敏的反映,进而导致不同的深度,结构温度的差异。

(一)混凝土结构的温度载荷

由于受到混凝土的影响,混凝土结构表面以及内部的温度都不是一成不变的。通常情况下混凝土的温度载荷可被分为日照温度载荷、温度骤降引起的温度差载荷以及温度整年缓慢变化引起的温度载荷。第一种日照温度载荷主要是因为受到太阳光的照射所引起的,此种温度载荷具有周期性短、影响范围小、局部应力大、温度分布非常不均匀以及气流结构复杂多变的特点。第二种温度骤降所引起的温度差载荷主要是因为受到冷空气的影响导致,此种温度载荷的周期性较短、影响的范围较广、温度的应力强度大、温度分布较为均匀以及气流结构较为复杂的特点。第三种温度载荷主要是受缓慢温度的影响导致,此种温度载荷的周期性长、影响范围也广、温度分布较为均匀同时气流结构也相对简单。

(二)桥梁施工控制温度应力分析

桥梁施工结构在自重下的实际应力与设计之间相差应该控制正负5%之间;施工结构在施工载荷下的实际应力与设计之间的差值应该控制在正负5%之间;大跨径桥梁的斜拉桥拉锁的张力,所允许存在的误差也应该在正负5%之间;桥梁施工中中下承式拱桥的吊杆拉力与悬索桥主缆吊杆的拉力,所允许存在的差异控制为正负5%;也需要充分的考虑桥梁施工结构的预加应力,处理考虑桥梁施工结构预加应力对张拉实施的双控(双控指的是伸长量控制以及油表控制,对于伸长量所允许的误差值为正负6%)之外,还需要对管道的摩擦影响力也就是指对后张结构的影响力进行充分的考虑。

二、大跨桥梁施工控制中的灰色系统理论应用

通常情况下,系统理论只能是建立差分模型,无法实现对微分模型的建立,而灰色理论所建立的是微分方程型模型。作为一种递推模型,差分模型只能按照不同的阶段来进行系统发展的分析,无法做长期的分析,只能对系统所显露的变化进行了解。

系统的行为数据通常是没有规律可言的,是具有随机变化性的。随机变量及过程而言,灰色系统理论将一切的随机变量都当做是在一定范围内的变化的灰色量,而随机过程则被认为是在一定范围内变化着的与时间有关的灰色过程。对于灰色量并不是从统计方面进行规律的找寻,而是通过研究样本,以及数据处理方法将一些杂乱无章的数据进行整理,并使之生成规律较强的数列进行研究。

为了能够进一步提高模型的精确度,灰色理论需要通过模型值与实际值之间的差距来建立GM(1,1)模型。GM(1,1)模型一般只是注重最新的数据以及实际的规律的修正,也就是说GM(1,1)与主模型的实践是不同步的,因此灰色预测模型才通常会是差分微分模型。

三、大跨桥梁施工控制方法研究

(一)稳定控制方法

在桥梁施工过程中,桥梁的稳定性直接关系到整个桥梁结构的安全,桥梁的稳定性与桥梁的强度都是整个施工中的重中之重。就目前的施工技术来说,还无法对施工中可能出现的桥梁失稳现象进行可靠的监测。尤其还没有相应的快速反应系统来应对桥梁跨径不断增加、受动载荷以及突发状况所带来的影响,因此,桥梁的施工安全很难得到保证。综上所述不难看出一套稳定的监控系统的建立是非常有必要的。在检验桥梁结构安全的指标中,桥梁的稳定安全系数是其中较为重要的组成部分,但是在现行的规范中还未详细的对不同材料的不同结构在不同工况下的最小稳定系数做出规定,这就需要日后的不断完善。

(二)几何控制法

桥梁工程质量的优劣需要用一些质量评判的标准来进行检验,那么施工控制的结果也不例外,同样需要相应的标准来进行判定,这就是通常所说的误差容忍值。桥梁工程的施工控制中所包含的几何控制目标便是指桥梁施工所需要达到的设计几何状态的要求。因为施工控制中的误差容忍值需要受到桥梁的整体规模、桥梁跨径的大小以及桥梁施工技术难度等的影响,所以现在并未有统一具体的标准,也就是说误差容忍值需要根据桥梁施工控制的具体情况来确认。在施工过程中,为了能够保证实现几何控制的总目标,也是需要事先对每道工序的几何控制误差容忍值进行研究并确定出来。

结语:

为了能够更好的对大跨径桥梁施工控制中的不确定因素进行研究,就需要在分类了解温度应力的基础上,需要对大跨径桥梁施工控制中的灰色理论系统进行相应的分析,除此之外更应该优化大跨径桥梁的施工控制方法,如稳定控制法、几何控制法以安全控制阀进行有效的研究分析,只有这样才能够得出大跨桥梁施工控制中的不确定因素,从而为大跨径桥梁施工中所需要的注意事项进行相应的指导,才能够保证整个桥梁施工的安全顺利,才能够推动我国桥梁事业的进一步发展。

参考文献

[1]杨明广.浅谈大跨径桥梁施工控制中的不确定因素[J].黑龙江交通科技,2011,10:189.

[2]钟长伟.高墩大跨连续钢构桥施工控制研究[D].西南交通大学2010.

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