大跨预应力连续刚构桥施工阶段合理预拱度分析

建结构模型参数进行优化和调整。预应力张拉后的标高主要用于校对核实测数值与数值模拟值间的差异,从而求证模型计算参数是否合理,模型预应力损失与实际间的差异,从而对模型进行修正。

大跨预应力连续梁桥结构施工过程中采用悬臂施工,因为是分阶段施工,后一阶段的施工荷载会对前一阶段成型结构产生弹性变形,而本施工阶段节段在成为结构后已经完成了本身静载的变形,对后一节段不产生影响。此过程中由施工荷载引起的预拱度应按式(进行。1)

使桥梁线性尽可能与设计线性 施工预拱度的设置主要是为了消除施工阶段各荷载对桥梁线性的影响,

持平。预应力连续刚构桥预拱度主要包括施工预拱度、成桥预拱度及附加预拱度。施工预拱度主要是通过正装计算、施工过程模拟,逐段迭加计算,其影响因素主要包括一期恒载、预应力、二期恒载、结构体系转换、挂篮变形、前期收缩徐变、墩身压缩、温度影响、墩顶转角位移及施工荷载。成桥预拱度主要包括后期1/2活荷载及收缩徐变。Δéê11ê0êê0êë0Δ12Δ2200…Δ1nùú…Δ2núú……ú…Δnnúûé1ùêúê1úêú=ê1úêë1úûΔúéê1ùêΔ2úêúê…úêëΔnúû(1)

Hi=H+f1+f2+f3/2+f4式中,包括箱梁节段自重、预应力张H为该点设计标高;f1为本次及以后各浇筑箱梁段对该点挠度影响值,

拉效应、混凝土收缩徐变、结构体系转换、二期恒载等影响;f2为挂篮弹性变形对该点挠度影响值;f3为成桥后列车活载等对该点挠度影响值;暂定将跨中最大附加预拱度设置f4为根据专家经验设置的附加预拱度,

为跨度的1/3000,其余节段按设计的2次抛物线插值计算。以上参数在施工控制过程中,多依据现场反馈实测值与有限元数值分析值,采用最小二乘法、卡尔曼(滤波法等理论进行修正和预测,最终获KALMAN)得最佳预拱度。

1.2 预拱度控制影响因素

桥墩刚度影响:对于大跨高墩预应力连续刚构桥梁施工,在施工过程中不可避免的会出现不平衡施工,由此造成的不平衡弯矩势必对桥墩产生影响;另外偏载及横向风荷载会对桥墩产生扭矩。所以桥墩的刚度需满足可抵抗因不平衡弯矩及扭矩造成的位移,必须具备足够的纵向抗弯刚度和侧向抗扭刚度。但过大的刚度往往对因温度、混凝土收缩徐变和横向地震力的影响减小作用不明显,所以设计上桥墩要具有一定的柔性。文献[的研究认为将实心截面桥墩一分为二,其纵向刚度降低4倍,进一步验证了为何大跨连续刚构3]桥多采用双支墩,并给出了双支墩合理间距的解析式。

材料性能:混凝土的收缩徐变会使结构产生较大的附加应力,致使梁体截面开裂,影响结构的安全性和使用寿命。对于预应力结构收缩和徐变会引起结构预应力损失,导致应力重分布,影响结构线性。混凝土的收缩徐变是一个复杂的非线性问题,文献[认为其变异系数在15%~20%。《公路钢筋混凝土及预应力桥4](涵设计规范》规定构件计算施工阶段变形时,可按照结构构件自重和预加力产生的初始JTGD62—2004)弹性变形乘以一个放大系数求得,所以对于连续刚构桥的前期收缩徐变可按照规范进行定义和取值。

施工因素:对于大跨高墩预应力连续刚构桥而言,施工过程控制至关重要,对于挂篮和满堂支架须严格按规范规定进行120%的预压,消除临时结构非弹性变形,同时获得弹性刚度系数,为后期每个阶段立模提供参数依据。挂篮对结构的影响主要包括自重对结构产生的弹性变形和混凝土浇筑过程中自身的挠曲变形,施工立模标高须考虑其影响。另外立模应严格按照理论值进行立模,测量实时跟进,及时对标高进行调整,避免因立模不到位造成桥梁线性偏离设计过多,对结构受力造成不利影响。施工过程中材料须经严格检验,避免因材料不合格造成施工过程中材料配合比与试验室配合比偏差过大,混凝土强度不合格,影响了材料基本性能,最终对结构安全及寿命造成影响。混凝土浇筑完成后续及时进行养护,达到规范养护要求再进行拆模。

预应力损失:大跨高墩预应力连续刚构多采用三向预应力体系,预应力的张拉效果直接会对结构线性产生影响。影响预应力效果的因素主要有:竖向预应力由于受螺纹公差的影响,螺帽和螺纹见由于空隙造成预应力损失;预应力张拉过程中,锚固不及时预应力筋回缩造成预应力张拉不到位;金属波纹管压浆不通、不饱满,浆体与预应力筋间握裹作用并不明显。

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