大跨度连续刚构桥梁施工技术参数分析
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更新时间：2024-06-28 12:10:50 发布时间：24小时内
桥梁，一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。本站站今天为大家精心准备了大跨度连续刚构桥梁施工技术参数分析，希望对大家有所帮助!
大跨度连续刚构桥梁施工技术参数分析
摘要：大跨度预应力混凝土连续刚构桥的实际施工过程中，由于受环境和施工技术的影响，对桥梁结构的受力状态产生很大影响。文章以某在建桥梁为依托，分析了桥梁截面特性、容重、预张力误差、收缩徐变等参数的变化对桥梁结构受力的影响程度。
关键词：结构刚度；
预应力；
收缩徐变；
参数分析；
连续刚构
预应力混凝土连续刚构桥是在预应力混凝土连续梁桥和T型刚构桥基础上发展起来的墩梁固结的一种新型连续结构。因其无需设置支座和伸缩缝、行车平顺、施工方便、跨越能力强，在我国得到了广泛的应用。从受力角度，连续钢桥有很强的抗弯刚度和抗扭刚度，同时较高的薄壁墩适应了结构由预应力、混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移，满足了特大跨径桥梁的受力要求。在实际施工过程中，受环境和施工技术的影响，桥梁结构的实际状态不能与设计理想状态吻合，需要在施工过程中对桥梁的状态进行控制。
一、工程概况
所选大桥为高墩大跨度预应力混凝土连续钢桥桥，跨径设置为78m+135m+78m，桥面纵坡为单向3.1％，无竖曲线，桥面横坡为双向2％。上部结构箱梁为双向预应力结构，采用单箱单室截面，箱梁顶板宽8.5m，底板宽5.5m，箱梁跨中梁高3m，墩顶0号梁段高为8m。从中跨跨中至箱梁根部，箱高以半立方抛物线变化。设计荷载等级为汽车-20级，挂车-100级。主墩采用双薄壁墩身与单箱形墩身相结合的形式，两主墩高分别96m和100m。
二、分析模型的建立
桥梁的计算分析分别采用了桥梁博士和MIDAS两种分析软件进行正装模拟分析。全桥共分为128个单元。全桥结构有限元三维模型如图1所示。计算分析时，不考虑基础的沉降、偏移，不考虑承台和桩基与土的联合作用，墩底设置成固结；箱墩与薄壁墩连接处以及薄壁墩与梁部连接处采用刚性连接。梁部每个施工节段，分为混凝土浇筑、预应力张拉、挂篮移动四个工况。
三、技术参数敏感性分析
（一）结构自重的影响
在桥梁施工过程中，结构自重出现误差是最常见的事情，并且有不少桥梁误差还比较大，如天津永和桥的自重误差就达5％以上。混凝土的容重偏大以及施工过程中模板的胀模现象是出现自重误差的主要原因。由于现在桥梁结构设计中钢筋数量普遍偏多，实际施工中钢筋混凝土的容重就偏高，而设计规范中的取值则偏低。施工过程中，模板的放样也存在很大的误差，加上模板有一定的刚度，容易出现胀模现象，这些都有可能导致结构截面尺寸偏大，造成结构自重增大。根据国内外多座桥的经验，桥梁结构自重普遍超过设计值，超出幅度在5％左右。现考虑全桥结构自重增大5％，计算成桥状态下的挠度和应力差值如图2、图3所示。从图2、图3中可看出，结构自重误差对主梁的挠度影响比较明显，对主梁截面的应力影响也比较大，不容忽视。基于结构自重对桥梁的较大影响，在监控过程中要对其进行必要的参数估计和调整。
（二）结构刚度的影响
结构的刚度主要由结构材料的弹性模量E、截面几何特性A和I以及结构的支撑条件来决定。在实际施工中，只有支撑条件是不会变的，而弹性模量E和截面的几何特性都会发生变化，与设计值总存在一定的差异。施工中的混凝土强度普遍偏高，导致弹性模量往往要比规范的取值大，根据实际经验，弹性模量一般偏高10％左右。在成桥状态下，主梁的挠度、应力变化值如图4、图5所示。
图4显示，在混凝土弹性模量E增加10％的情况下，结构主梁的挠度都减小了10％左右。混凝土弹性模量与结构变形大小基本上成反比例关系。图5显示，在混凝土弹性模量E增加10％的情况下，主梁截面应力变化较小，变化幅度不到1％。
（三）预应力误差的影响
预应力误差主要有两种误差，一是施加预应力时存在的初始控制应力误差，二是预应力损失计算的误差。假设初始控制应力减少10％，成桥状态下主梁的挠度、应力差值如图6、图7所示。
从图6、图7可以看出，初始施加预应力误差对主梁挠度影响非常大，对主梁截面应力的影响也是非常大的。
（四）收缩徐变的影响
在桥梁施工过程中，混凝土养护龄期短，收缩徐变较大，容易产生较大变形，对施工控制有较大影响，甚至产生裂缝。现有的计算理论都不能较好地反映其演化历程，即使施工时考虑了收缩徐变问题，但许多桥梁在运行多年甚至才几年时间，就出现了跨中严重下挠的现象。本文仅从环境湿度误差来分析混凝土收缩徐变对对结构的影响程度。三种环境下的徐变系数比较如图8所示。
研究发现，不同的相对湿度对主梁挠度影响比较大，并且影响的大小随混凝土龄期的增大而增大；相对湿度对主梁截面应力有一定影响，并且随着时间增长，其差别大小也在增长，但相对于挠度来说其变化敏感性不大。
四、结论
结构自重误差在大跨度桥梁中普遍存在，并且对结构的变形和应力影响都很大，施工中应严格控制自重误差。
混凝土的弹性模量与结构变形大小成反比例关系，弹性模量的变化幅度直接影响结构变形的变化幅度。弹性模量的变化对结构的应力影响较小。
无论是初始张拉应力误差还是预应力损失误差对结构变形和应力的影响都相当大。在施工控制中应严格控制初始应力，正确估计预应力损失影响参数。
收缩、徐变对结构的影响主要表现在主梁的变形上，对跨中挠度的影响很明显，并且混凝土的龄期越长，影响越大。收缩徐变产生对结构应力有一定的影响，时间越长，徐变越大，结构应力变化就越大，但相对于挠度来说，变化幅度比较小。
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（作者单位：王建宏，上海市第二市政工程有限公司；金红艳，黄石理工学院土木建筑工程学院；周新坤，浙江建正工程咨询有限公司）
大跨度连续刚构桥梁施工技术参数分析
摘要：我国桥梁建筑行业的发展虽受环境、技术、经济等因素的制约,但我国钢材质量的提升为大跨度连续刚构桥梁施工技术描绘了良好的发展前景.就该类型桥梁施工实践来看,具有施工空间有限、焊接质量要求高、桥截面宽、支撑体系设计难度系数较高等特征,目前技术上并不完善.需要在施工过程中做好施工步骤和施工难点的监控,有效分析其施工技术的关键,从而进一步完善大跨度连续刚构桥梁施工技术.在数据建模仿真分析的基础之上,进行具体工程实际施工的工况控制理论测算,验证施工技术关键点施工控制的合理可行性.
关键词：大跨度；连续刚构；施工控制；关键；施工技术
我国连续刚构桥梁技术的水平,发展成效显著.结构性能良好、抗震能力高、维护工程量可控、施工方便等优势,使连续刚构桥梁施工技术得以广泛应用.这一技术修建的桥面平整、桥体受力均匀,主梁连续、不设支座、墩梁固定,使得大跨度连续刚构桥梁的实现在技术层面上拥有了更大的可能性.
1大跨度连续刚构桥梁施工技术简介
连续刚构桥指主梁和墩台刚性连接、在主梁顶端生成负弯矩、使桥跨截面缩减的桥梁建筑.大跨度连续刚构桥梁是近几年发展较快、应用较广的桥梁建筑技术.主要结构形式分为两种：一是多跨连续-刚构桥,一是主跨为连续梁的多跨刚构桥.一般应用于高等级公路建设工程.通常采用悬臂直接浇筑.跨越能力大,施工方便,工程养护成本低,使用舒适.桥体上部结构逐渐轻型化,桥梁的预应力结构布置趋于简化,连续长度不断延长,但也有技术局限性.比如在施工过程中出现因细节处理不妥而造成的挂篮变形,桥体裂缝等工程病害.因此,桥梁建筑的施工控制是大跨度连续刚构桥梁施工质量和安全的重要保险.尤其是进行大跨度连续刚构桥梁施工方案设计时,必须采用符合桥体结构预应力及线型内力要求的施工方法和监控手段,对基础施工、装饰施工、通车试营、正式投入使用等各个环节都要进行建模数据和实测数据的比对,有效排除桥梁建筑的不利因素,保障施工技术的实力发挥和工程质量的可靠性.由于大跨度连续刚构桥梁施工技术自身具有的不完善性,在施工过程及工程验收后,预期以外出现的桥面或桥体其他变形,如数据建模时参数选择产生一定误差、跨度截面尺寸误差、承载力误差等,使得桥梁结构变形呈现非常态的偶性特征.如果不通过实践的检验对施工技术作出改进,完善施工,极有可能造成主梁高度偏差过大,影响后期合拢工程的进展及桥体成型.在大跨度连续刚构桥梁施工进程中,必须实时监控桥体结构线型内力和发生变形的概率、程度,及时启动应急方案进行参数调整,以达到将桥梁工程施工效果合理控制在预期范围内的目的.
2技术施工流程
连续刚构桥的迅速发展,带动了悬臂施工方法的大范围应用,可以称为刚架和梁的结合桥.桥梁建筑技术方面,投入了大量人力物资开展技术研发,成效显著,大跨度连续刚构桥梁已是我国最为主要的桥梁构建模式.其施工设计通常要整合出数套方案,经过反复比较确定最适合的施工方案设计.基本要点是抓住所建桥梁的结构特征,保证设计和施工过程的精准度.因此,大跨度连续刚构桥梁施工技术的一般工艺流程为：
基础工程施工.下桥梁桩基,承载台墩墩身施工；安装墩体支座,分为永久性和临时性两种,根据具体工程设计决定安装块数.支座安装完毕后,进行静力荷载试验；开始安装施工挂篮,并进行托架静力荷载试验；在主梁、主墩、悬臂装置施工完毕后,进行后续工程作业.
装饰工程施工.设计混凝土力学参数,挂篮悬臂浇筑施工,由桥体截面宽、结构等空间组合决定浇筑工程量；对称浇筑至钢箱梁最后节段；边跨浇筑,拆除施工挂篮；进行管道预应力摩擦损失程度测算,进行边跨合拢；装置吊架,全面合拢,桥体成型.在实际的大跨度连续刚构桥梁施工过程中,源于自然环境和技术操作的偏差,桥梁建筑的整体状态会和设计方案的最佳效果存在一定距离.因此,在桥梁施工技术施工设计方案的实践过程中,施工控制显得非常关键.借助大跨度连续刚构桥梁施工控制的参数设计和影响因素分析,预估模型误差,同时将施工过程划分为不同阶段,对主桥梁、主要悬臂节段等进行模型试验.科学选择预应力监控的仪器,控制好滑丝和断丝的数量.以实现对施工控制的精准要求.
3施工控制模块
影响大跨度连续刚构桥梁施工控制的因素,一般来说,包括桥体结构参数、施工工艺、数据建模、温度和材料性状的改变以及监测手法.和之对应,施工控制的基本内容有预应力、稳定、安全和变形等方面.通常在施工工程开工之前,首要任务是熟悉工程案例的资料,越详细越有利于后续施工的进展.熟知工程案例遵循的设计规范和设计标准,了解自然地理环境,尤其地形水文特点.装置好主梁、主墩后,参照上部结构进行平面控制的计算,复核承载强度.基础工程施工完毕之后,针对关键的挂篮悬臂浇筑的分段施工,进行全程施工控制,确保施工设计的精准执行和预估风险的及时、妥善处理.
桥梁主体结构.桥梁高度具有变化性,影响挂篮的设计和应用,要密切关注桥体截面尺寸的改变,采用永久性支座和临时性支座结合的办法,使挂篮悬臂浇筑得到有效控制.
分段悬臂浇筑.以泵送方式控制坍落度,施工前严格检查挂篮设备、其他施工材料,做好施工保护措施,以免出现漏浆等现象.
线型实时监控.从基础施工开始到桥体合拢,实时监控,按照建模数据进行预测和数值误差的处理.
预应力筋控制.因桥体属于大跨度连续刚构桥梁,底板预应力筋所承受的压力会造成桥梁高度的曲线变形,严重的可能出现桥体裂缝.因此要遵照设计方案,控制好桥体截面的尺寸,将合拢段标高差尽量减小,规避桥体底板开裂的风险.
综上所述,大跨度连续刚构桥梁施工技术的关键点在于桥梁主体工程的施工、结构参数的设计和施工控制方案的精准执行,对桥梁结构的线型、预应力变化趋势进行预测,以便于及时调整施工技术和手段,保障施工顺利进展.以站在整个桥梁建筑工程高度进行的施工控制,专业的数据建模分析,形成对施工偏差、工程病害的有效预测和防治,在实践中提高桥梁施工技术的水平,提升大跨度连续刚构桥梁的建筑质量,保证行车使用的满意度.
参考文献
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大跨度连续刚构桥梁施工技术参数分析
摘 要：大跨度连续刚构桥梁技术施工作为较为特殊的施工技术，在现代桥梁建筑建设占据了重要的地位。然而由于桥梁本身结构较为特殊，且处于较为复杂的工作环境，大跨度连续刚构桥梁本身施工工序较为复杂，技术难度也较大，为此本文将对大跨度连续刚构桥梁施工控制关键问题展开进一步的分析。
关键词：大跨度连续刚构桥梁；施工控制关键；问题分析与研究
1.大跨度连续刚构桥梁施工的思路
对于大跨度连续刚构桥梁施工控制来说，必须要具备科学的施工计划和思路，这样才可以降低施工的风险，减少施工问题的出现。一般情况下，大跨度连续刚构桥梁施工，首先就要对施工的实际场地进行调研分析，这样才可以获得真实的施工资料，可以更好地促进施工的科学性；其次，大跨度连续刚构桥梁施工要进行周密的施工设计，为实际施工提供科学的方案之指导，这样才可以更好地推进大跨度连续刚构桥梁施工开展；最后，就是大跨度连续刚构桥梁施工环节，在这个环节中必须要加大对施工的监管力度，这样才可以提高施工的质量和基本效率。通过以上施工思路的分析可以看出，只有经过了科学的施工设计，才能实现施工技术的提高，促进关键问题的有效解决。
2.大跨度连续刚构桥梁施工控制方法
对于大跨度连续刚构桥梁施工控制方法来说，主要体现在施工之前，必须要进行科学的测量，减少误差的存在。在进行施工之前，相关负责人需要对各梁段的主梁绕度进行测量，这是非常重要的，因为一旦出现误差，必然会影响大跨度连续刚构桥梁施工的准确性，因此必须要在施工之前进行科学的测量，减少误差的出现。在测量结束之后，相关测量人员还要对实际测量的数据，进行系统监测和评估，保证将误差数值降到最低，保证施工的科学性。除此之外，在施工控制过程中还包括对大跨度连续刚构桥梁的线性控制和应力控制、稳定控制、安全控制等多方面的控制手法。只有将大跨度连续刚构桥梁施工的各个环节，都进行科学的设计和把握，才可以更加科学的推进大跨度连续刚构桥梁施工的有效进行。
3.大跨度连续刚构桥梁施工控制监测思路
3.1加强对施工仿真的计算
在进行大跨度连续刚构桥梁施工控制的过程中，还需要进一步加强对施工仿真的计算。因为通过以上分析可以看出，在大跨度连续刚构桥梁施工控制的过程中，由于受到许多不可控和人为因素的影响，会导致施工的误差，这将会严重影响施工的质量和基本效果。为此，技术人员可以采用预测分析方法，对大跨度连续刚构桥梁施工过程中可能出现的误差问题，进行预测，根据实际情况做出相应的预测推断，这样就可以保证误差降到最低，甚至失去去掉误差；除此之外，技术人员还可以采用线性回归分析法，通过对大跨度连续刚构桥梁施工的规律进行分析，然后按照基本的测试规律，对误差问题进行分析和研究，降低误差出现。通过以上这种施工仿真计算的解决方式，不仅仅可以进一步降低施工误差，而且可以有效提高施工的基本效率。
3.2加强对数据的收集
为了更好地促进大跨度连续刚构桥梁施工控制监测的进行，还必须要加强对数据的搜集与整理，只有具备了丰富的实际数据，才可以根据数据情况，制定出科学的施工计划。例如，对大跨度连续刚构桥梁施工结构的参数来讲，就需要根据实际数据进行分析，然后结合系统设计需要，输入相应的检测数值，进行数据的整理和分析，这样才可以提高数据分析的准确性。由此就可以看出，没有实际数据，即便是在科学的分析系统，也很难进行科学地数据分析，只有具备了大量的实际数据，才可以为系统的数据分析提供完整的数据资料和分析基础。
3.3测试材料的参数
对于大跨度连续刚构桥梁施工控制监测来说，不仅仅需要充足的实际数据，而且还需要对测试材料的参数有一定的了解，这样才可以保证测试的准确性。首先，要分析的参数就是节后材料的弹性模量的参数变化，通过对其实际变化值的测试，可以更好地去分析在施工过程中可能会遇到的一些误差问题，保证施工的正常开展；其次，还要分析材料的施工负载数值的变化。因为在不同的环境下，由于受到不同因素的影响，材料的施工负载数值的变化会有所不同，这样一来就需要结合实际的数值变化进行分析，然后根据实际施工的情况，做出恰当的测试材料参数的设置和规定。通过以上对测试材料的参数的分析，就可以看出在大跨度连续刚构桥梁施工控制的过程中，测试材料的数值参数起到关键性的作用。
3.4观测变位和应力问题
在大跨度连续刚构桥梁施工控制的过程中，还需要考虑观测变位和应力的问题。首先，对于观测变位来说，由于桥梁在施工之前必须要对桥梁变化进行一个合理的监测与估计，这样就需要结合实际观测的变化来进行分析和测试，由于观测受到多方面因素的影响，桥梁结构的基础会产生沉降或变位，内力也会随之发生变化，这样一来就会严重影响实际的检测效果，从而不利于测试出最真实的数据，所以，在这样的情况之下，就需要根据实际的桥梁的观测变位来进行应力问题的分析，从而提高应力设置的科学性。通过对箱梁自重、预应力钢束张拉对箱梁应力等产生的影响等方面进行分析，提高应力部分设计的科学性，促进施工水平的提高。
4.大跨度连续刚构桥梁施工控制关键工序
4.1主梁
对于大跨度连续刚构桥梁施工的关键工序来说，重要的一部分就包括主梁的设计。对于主梁部分的设计来说，最重要的就是要保证主梁设计的安全和稳定性，因为对于桥梁的主梁部分而言，最重要就是要具备一定的承重力，并且还要保证一定的抗压力，这样才可以保证桥梁可以正常使用。所以在进行主梁设计的时候，必须要加大对实际数据的搜集，然后进行全方位的分析整理，这样才可以保证大跨度连续刚构桥梁施工的科学进行，并且有助于提高桥梁设计的基本质量。
4.2挂篮
首先，从材质上来说，一般的挂篮都采用型钢，这样的材质较为轻便，在最大程度上减轻了挂篮的重量，使得安装过程非常便捷，而且有助于挂篮的正常施工和使用；除此之外，通过挂篮系统中的斜拉带将新浇筑混凝土的重量传递至完成浇筑的梁端上，很大限度上保证了施工质量。所以，通过以上分析就可以看出，挂篮施工的基本特点就是以减轻挂篮重量，并且保证施工安全为主要的特点。而正是这些特点，才决定了挂篮施工技术在桥梁工程中的应用与发展，保证桥梁建设的安全运行。根据实际的研究结果显示，一般情况下，在影响挂篮荷载的实际数值中，钢筋混凝土自重取值一般保持在2.6t/m3左右；而对于挂篮的具体冲击数值一般保持在1.1范围内。
4.3主梁合龙段
对于主梁合龙段的设计来说，首先必须要注意浇灌设计的顺序，只有通过合理的浇灌顺序，才可以保证主梁基本的质量，可以有效得提高主梁合龙段设计的基本质量。其次，还要注意对预留孔和预埋件的设计问题，根据实际数据分析，保证这些部位设置的合理性，提高实际效果；最后，还要保证吊架的设计与安装，根据实际情况从应力角度去考虑，保证设计的科学性。为了更好地促进大跨度连续刚构桥梁施工用，必须要对主梁合龙段施工技术进行充分的研究。
5.结语
通过以上分析可以看出，在进行大跨度连续刚构桥梁施工分析的过程中，还需要注意许多施工问题，把握关键技术才可以更好地提高施工质量。
参考文献：
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[2]张永水;大跨度预应力砼连续刚构桥施工误差调整的Kalman滤波法[J];重庆交通学院学报;20_（08）：50-65
