大跨度斜拉桥施工控制

大跨度斜拉桥施工控制

2010年 第1期(总第191期)

黑龙江交通科技

HEILONGJIANGJIAOTONGKEJI

No.1,2010

(SumNo.191)

大跨度斜拉桥施工控制

廖剑峰

(重庆畅渝交通机械工程有限责任公司)

摘 要:为了保证成桥后的结构内力和变形状态符合设计期望值,必须对斜拉桥的施工过程实施有效的施工控制。从施工控制的目的、影响施工控制的因素、斜拉桥自适应控制方法三个方面介绍了斜拉桥的施工控

制,为斜拉桥的施工提供了参考。

关键词:斜拉桥;自适应控制方法;施工控制

中图分类号:U445 文献标识码:C 文章编号:1008-3383(2010)01-0091-02

1 引 言

斜拉桥属高次超静定柔性结构,其结构内力分布比较复杂,对施工过程和使用过程中各种影响因素的变化非常敏感。尤其主梁纤细且受斜拉索弹性支承,结构各部的内力变形状态对索力的变化相当敏感。在斜拉桥的施工过程中,影响其内力和变形的因素很多,不可能使所有各项因素都与设计预设值完全吻合,不可避免地存在各种施工误差因素。此时若仍然按照原有设计的施工工序进行施工,则会使得结构的内力状态和成桥线形偏离设计预定的目标值。因此必须对斜拉桥的施工过程实施有效的施工控制,才能确保成桥后的结构内力和变形状态符合设计期望值。2 施工控制目的与特点

斜拉桥施工控制的目的,就是通过在施工过程中对结构状态施行实时监测,并根据监测结果对设计参数及施工过程进行相应调整,使建成的结构最大可能地接近设计的理想状态,具体指两个方面,其一是使结构建成时达到设计的理想线形,其二是使结构在建成时达到合理的内力状态,同时确保施工过程中结构的安全。

斜拉桥施工控制的特点是:

(1)必须很好地控制斜拉索的索力使梁、塔处于最优的受力状态;

(2)可以利用斜拉索的张拉力来调整主梁线形以符合设计要求。

3 影响斜拉桥梁施工控制的因素

大跨度桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态(线形与受力)相吻合。要实现上述目标,就必须全面了解可能使施工状态偏离理想设计状态的所有因素,以便对施工实施有的放矢的有效控制。

(1)结构参数

结构参数是斜拉桥施工控制仿真分析的基本资料,其准确性直接影响分析结果的准确性。但是事实上,仿真分析所用到的结构参数一般与设计所采用的结构参数总是存在一定的误差,施工控制中怎样考虑这些误差,使仿真分析所用到的结构参数尽量接近斜拉桥的真实结构参数,是首先需要解决的问题。结构参数主要包括:

结构材料弹性模量。斜拉桥是高次超静定结构,弹性模量对结构分析影响很大。如斜拉索垂度的影响,使斜拉索的弹性模量减小。对PC混凝土斜拉桥要对混凝土多次取样试验,确定混凝土的弹性模量;

材料容重。材料容重是引起结构内力与变形的主要因素,施工控制中必须考虑实际容重与设计取值间可能存在的误差,特别是混凝土材料,不同的集料与不同的钢筋含量都会对容重产生影响,施工控制中必须对其进行准确识别;

!结构构件截面尺寸。斜拉桥施工控制仿真计算中截面尺寸误差,会直接导致截面特性误差,从而直接影响结构

收稿日期:2009-10-15

内力、变形等的分析结果。所以,控制过程中要对结构尺寸进行动态取值和误差分析;

材料热膨胀系数。对钢斜拉桥热膨胀系数的正确与否将对施工控制产生较大影响。

#预加应力。预加应力是影响预应力混凝土斜拉桥结构内力的重要结构参数,从主梁受力上看,预应力起了很大的作用,但其对斜拉桥挠度和索力影响均很小;

索力。斜拉桥的索力直接影响结构变形与受力,由于目前斜拉索控制索力均由油压表读数控制,所以油压表以及张拉系统的误差决定了斜拉索的张拉力误差,另外锚具变形也会影响索力的数值。斜拉索张拉力误差通过现场测试,可以将其减小。

(2)材料收缩、徐变

收缩徐变是混凝土结构的基本特性。混凝土的配合比、环境湿度、加载龄期及荷载大小都对混凝土收缩徐变产生非常大的影响,因此在斜拉桥施工控制正装计算中徐变计算所采用的收缩率、收缩终极值以及徐变的一些参数必须进行参数识别,减小理论计算值的误差。

对混凝土桥梁结构而言,材料收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响。一方面收缩、徐变会使结构的变形增大;另一方面随着时间的增加,对于超静定结构还会产生内力重分布。特别是对于高次超静定的混凝土斜拉桥,还牵涉到梁、塔、索的相互影响和分阶段施工、体系转换以及混凝土加载龄期不同等因素影响,使得这一问题变得更加复杂。

(3)温度变化

温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大,这种影响随着温度的改变而改变,在不同时刻对结构状态(应力、变形状态)进行量测,其结果是不一样的。斜拉桥施工控制应充分考虑温度的影响。在大、中跨径斜拉桥施工制中,主梁标高、斜拉索索力的测量受温差影响较大。对于昼夜温差的影响一般采取回避的做法更直接有效,即测量立模标高和斜拉索张拉力时,均在温度比较均匀的凌晨到口出这一段时间进行。对于连续高温的天气,凌晨温度也不会均匀,这时应修正立模标高,减小温差影响。对于季节温差的影响,应在施工控制仿真计算时予以考虑。

(4)梁段重量误差

梁段重量误差是影响控制精度的重要因素。由于模板刚度有限,在浇筑混凝土时容易造成模板变形,常常导致混凝土超方,导致实际梁段重量比理论计算的梁段重量大。可以通过反馈计算来预测梁段重量误差及其趋势,减少因梁段施工重量的变化而对控制精度造成的影响。

(5)结构分析计算模型及计算精度

在斜拉桥施工控制仿真中,无论采用什么分析方法和手段,总是要对实际桥梁结构进行简化和建立计算模型,这种简化使计算模型与实际结构的真实情况之间存在误差,包括

第1页下一页