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摘 要:分析了影响连续—刚构组合体系桥梁施工控制的影响因素,其中混凝土收缩徐变是影响超静定结构的最主要因素之一,研究所得结论对同类桥梁的建设具有参考价值。 关键词:连续—刚构组合桥;施工控制;收缩徐变 中图分类号:U448. 23 1 引言 美林大桥为一座主跨90 米的变截面箱形连续—刚构组合体系桥[1 ] ,属一种新型桥式,其跨径布置为40 + 55 + 90 + 55 + 40 米,桥梁构造及力学性能复杂,施工难度较大见图1 。该桥为城市桥梁,它建成后将成为南安的标志性建筑。分析影响该桥施工控制的影响因素并对该桥主梁施工过程进行合理的控制是使桥梁施工结果与设计要求相吻合的重要保障。 连续—刚构桥的施工控制与其设计和施工有密切的联系。桥梁施工控制的目的就是使施工与设计尽可能一致。在影响桥梁施工控制的参数很多,主要有:混凝土的容重、弹性模量、施工顺序、预应力张拉、日照温差,一期恒载、挂篮重量、施工荷载临时荷载以及收缩徐变等。但对于施工中多次发生体系转换的超静定结构,混凝土的收缩、徐变是影响施工控制的最主要因素之一,因为混凝土的收缩、徐变要引起梁内预应力及其次内力的变化,桥梁的内力变化又反过来影响混凝土徐变的变化。
2 收缩、徐变对高程控制的影响 在刚构桥施工过程中,特别是采用悬臂法,线性控制尤为重要,它是保证桥梁顺利合龙的关键。为保证成桥线形的预定目标,在主梁的施工过程中需设置预拱度。预拱度的设置以理论计算为基础,以实际测量的主梁变位为依据,考虑施工过程中混凝土的实际容重、收缩、徐变,预应力效应、挂篮荷载的移动,桥面临时荷载、体系转换,日照温差等多方面的影响,科学合理地设定预拱度。 考虑与不考虑混凝土收缩、徐变(二期恒载上桥两年后) 美林大桥的理论计算挠度比较如图2 所示。
注:由于不对称施工造成了左右跨的变形不对称。 从上面的图表中可看出,如果在设置预拱度时不考虑混凝土的收缩徐变的因素,后期的影响还是很大的,特别是在桥梁跨中位置,变形差值最大可达44 毫米。考虑混凝土的收缩徐变的因素中跨合拢时理论值与实测值比较如图3 所示。
通过理论计算与实际施工过程相结合,在考虑了各种施工因素,特别是混凝土收缩徐变的影响,设立了合理的预拱度,保证了桥梁的顺利合龙,取得了最大3mm 的合龙误差,远远小于规范所规定的20毫米的规定,高精度实现了主梁线型控制的目的,体现了桥梁的设计特点和意图。 3 主梁应力控制成果 在桥梁施工控制中,采用以主梁线形控制为主,以应力控制为辅的原则进行,主梁应力测试利用预先埋设在梁体关心截面的钢弦计和混凝土计来测试,众所周知,钢弦计和混凝土计由于混凝土收缩徐变的影响,所测到的应力(或应变) 除外荷载直接引起的还包含着收缩徐变应力(或应变) ,只有扣除此部分应力后才是真是的应力[ 2 ] 。利用文献2 方法在扣除收缩徐变应力后主跨薄壁墩底部应力在边跨合龙和中跨合龙时测点实测应力与理论应力的比较如表1 和表2 所示。 表1 边跨合龙1 号块主梁实测应力与理论应力的比较
通过理论计算与实际施工过程相结合,考虑了各种因素的影响,尤其是较准确地反应了混凝土收缩徐变对主梁应力测试的影响,从而真实的反映了桥梁在施工过程中的受力状态,实现了主梁高精度合龙。合龙后,主梁和墩身实测应力均为压应力,且远小于规范所规定的限值。理论计算应力与实测应力接近,说明预应力张拉符合设计要求。 4 混凝土的收缩、徐变对桥墩内力的影响[3 ] 美林大桥为变截面箱形连续—刚构组合体系桥,属于高次超静定,结构的内力不仅依赖与施工过程及其体系转换,特别是墩底弯矩与混凝土收缩徐变以及薄壁墩身高度的关系十分密切,表3 为美林大桥薄壁墩墩高变化以及考虑、不考虑收缩徐变影响时薄壁墩墩底弯矩变化情况,本桥墩身净高仅为13m。
由表3 和图4 看出,对于连续—刚构组合体系桥梁,由于结构的特殊性,主桥墩越矮收缩徐变引起的墩底次弯矩越大,这一点应引起设计工程师得特别注意。 5 结论 (1) 对于超静定结构的混凝土桥梁,混凝土的收缩徐变引起的结构次内力是不可忽略的重要因素,尤其是在结构发生多次体系转换的情况下应进行详尽分析,不仅在设计阶段应引起工程师的重视,而且在施工控制中必须予以考虑。 (2) 对于刚构—连续梁桥而言墩身越矮混凝土收缩徐变所引起的墩底次内力越大,桥墩越不安全。 参考文献: [1] 铁道部第四勘察设计院厦门设计. 美林大桥施工图设计. 2003 厦门 [2] 李旭升等. 斜拉桥施工监控中混凝土应力换算方法.兰州铁道学院学报[J ] . 2003 Vol. 20 No. 6 P49～52 [3] 吴鸿庆,任侠. 结构有限元分析. 北京中国铁道出版社. 2000 |
| 原作者： 王跃西 |
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