多跨預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋施工控制研究.pdf

1、隨著橋梁事業(yè)的不斷發(fā)展，新穎美觀的大跨度矮塔斜拉橋越來越受到人們的喜愛。矮塔斜拉橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)，施工工期較長，施工中受到的影響因素較多，盡管嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行施工，成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形也未必能達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，這主要是由于設(shè)計時所采用的計算參數(shù)如材料的彈性模量、構(gòu)件重量、混凝土的收縮徐變系數(shù)、施工中溫度變化以及施工臨時荷載條件等與實際工程中不完全一致所造成的。因此，為了確保橋梁的建造安全和順利建成，并使成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、線形符合設(shè)

2、計要求，必須對矮塔斜拉橋整個施工過程進(jìn)行施工控制。 開封黃河二橋主橋是一座大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土多跨矮塔斜拉橋，采用分段懸臂現(xiàn)澆的方法進(jìn)行施工，主梁架設(shè)階段同時施工7個相同的T構(gòu)，合攏段施工時采用從邊跨到中跨、結(jié)構(gòu)南北兩邊對稱合攏。本文以開封黃河二橋主橋為工程實例，采用MIDAS/Civil有限元程序?qū)υ摱嗫绨崩瓨蜻M(jìn)行有限元建模研究，建立了開封黃河二橋主橋施工全過程的有限元計算模型，采用倒拆分析方法對橋梁施工階段進(jìn)行仿真計算，采

3、用最小二乘法對施工過程中的設(shè)計參數(shù)誤差進(jìn)行調(diào)整，對多跨預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋施工控制進(jìn)行仿真分析和研究。論文的主要工作和取得的成果有： (1)根據(jù)開封黃河二橋主橋的實際受力特點，確定出多跨矮塔斜拉橋以主梁線形控制為主、兼顧橋梁截面應(yīng)力和拉索索力的施工控制原則。采用倒拆分析方法對橋梁施工階段進(jìn)行計算，選用正裝與倒拆相結(jié)合的方法處理混凝土的收縮、徐變影響。 (2)施工之前需要確定出橋梁施工控制的內(nèi)容和控制目標(biāo)，包括主梁線形控

4、制、主梁和主塔截面應(yīng)力控制、拉索索力控制、主塔塔頂偏位控制和橋梁施工穩(wěn)定性控制等。在主梁線形控制中，通過對橋梁結(jié)構(gòu)的整體分析，分別計算出一期恒載、二期恒載和活載產(chǎn)生的撓度，將這些撓度按照一定的系數(shù)進(jìn)行組合，計算得出橋梁施工的預(yù)拱度，將主梁施工預(yù)拱度疊加橋面豎曲線標(biāo)高，得到成橋狀態(tài)的主梁設(shè)計標(biāo)高，再將設(shè)計標(biāo)高依次疊加每次拆除一個施工階段主梁的階段位移，得到橋梁施工的理想撓度曲線，按照此撓度曲線進(jìn)行施工，即可確保橋梁的最終線形符合設(shè)計線形。

5、 (3)在橋梁截面應(yīng)力控制中，計算給出了主梁和主塔根部截面應(yīng)力的倒拆時程圖，施工過程中主梁和主塔全截面受壓，最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在根部截面，且均小于規(guī)范規(guī)定值，結(jié)構(gòu)具有較大的應(yīng)力安全儲備。在體系轉(zhuǎn)換和合攏段拆除過程中，主梁和主塔根部截面應(yīng)力變化較??；在懸臂梁段拆除過程中，應(yīng)力有較大幅度的減小。 (4)在拉索索力控制中，計算給出了邊塔和中塔最內(nèi)、外側(cè)拉索索力的倒拆時程圖，在體系轉(zhuǎn)換和合攏段拆除過程中，索力變化不大；在懸臂梁段拆除

6、過程中，索力逐漸略微減小。 (5)在主塔偏位控制中，計算給出了邊塔和中塔塔頂偏位的倒拆時程圖，在合攏段拆除過程中，邊塔的塔頂偏位較大，中塔的塔頂偏位較??；在懸臂梁段拆除過程中，邊塔和中塔的塔頂偏位均較小。 (6)通過橋梁結(jié)構(gòu)的施工穩(wěn)定性計算可知，施工過程中每個施工階段的第1階失穩(wěn)模態(tài)均為橋塔面外反對稱失穩(wěn)，最小穩(wěn)定安全系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定的值，施工中結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性較好，不易發(fā)生整體失穩(wěn)破壞，但應(yīng)注意局部構(gòu)件失穩(wěn)破壞。

7、 (7)在對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行敏感性分析時，首先通過將設(shè)計參數(shù)增加10％，計算出控制目標(biāo)的變化值，再計算出它們相對于控制目標(biāo)的靈敏度，確定出主、次要設(shè)計參數(shù)，主要設(shè)計參數(shù)包括主梁混凝土容重、主梁截面尺寸、斜拉索初張力、主梁預(yù)應(yīng)力荷載和施工荷載，次要設(shè)計參數(shù)包括混凝土彈性模量和斜拉索彈性模量。 (8)采用最小二乘法對主要設(shè)計參數(shù)誤差進(jìn)行修正，根據(jù)控制目標(biāo)的偏差反算出主要設(shè)計參數(shù)的誤差，再將調(diào)整后的設(shè)計參數(shù)代入到計算模型中，運用倒拆分