嘉陵江特大桥大跨宽幅连续刚构桥线型控制技术.pdf

建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 19 期 2023 年 10 月Vol.54 No.19 Oct.20232382嘉陵江特大桥大跨宽幅连续刚构桥线型控制技术赵佳云，李清芾（中交一公局第八工程有限公司，300170，天津）摘要：连续刚构桥线型控制是连续梁施工的关键技术，主要通过施工监控及设置预拱度实现，是保证连续梁顺利合龙及线型条件达到设计要求的技术保障。针对龙溪嘉陵江特大桥 200 m 跨宽幅连续刚构，分析了大跨、宽幅连续刚构桥的控制要点，采用有限元仿真计算与现场实测数据进行对比分析，达到控制连续刚构桥整体线型的目的，为类似大跨宽幅连续刚构桥施工过程中线型控制积累了宝贵的经验。关键词：大跨宽幅；连续刚构；施工控制中图分类号：TU 74 文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2023)19-2382-03LINEAR CONTROL TECHNOLOGY OF JIALING RIVER BRIDGE WITH LONG SPAN AND WIDE CONTINUOUS RIGID FRAME BRIDGEZHAO Jia-yun,LI Qing-fu(CCCC First Highway Eighth Engineering Co.,Ltd.,300170,Tianjin,China)Abstract:The alignment control of continuous rigid frame bridge is the key content of continuous beam construction,which is realized by construction monitoring and pre-camber setting.It is the technical guarantee to ensure the smooth closure of continuous beam and the alignment condition to meet the design requirements.Aiming at stream jialing river extra-large bridge is 200 m across wide continuous rigid frame,analyzes the control of long-span continuous rigid frame bridge,wide cut points,compare to the actual measured data is obtained by using the finite element simulation analysis,achieve the goal of integrated linear control continuous rigid-frame bridge,for the similar long-span continuous rigid frame bridge construction process wide linear control has accumulated valuable experience.Keywords:large span wide;continuous rigid frame;construction control连续刚构桥是一种超静定结构，影响成桥线性与应力的因素有很多，例如施工工艺、材料特性、立模高程、浇筑工序等，而且在设计阶段的设计假定与实际施工过程中的现状会存在明显差异。因此在施工过程中必须对桥梁进行线性监控，通过采集到的实测数据，建立模型与设计假定进行对比分析，及时掌握结构的实际状态，动态调整立模标高，最终获得满足设计要求的线性，可为类似大跨宽幅连续刚构桥施工过程中线型控制提供参考。收稿日期：20230818作者简介：赵佳云（1976），男，湖南邵东人，高级工程师，e-mail:.的存在会增强阻尼器耗能能力。（3）在纯剪切和 0.5P 工况下，改变材料对连梁低屈服点钢剪切型阻尼器的屈服荷载、极限荷载、刚 度、延性等影响不显著；在纯剪切和 0.5 M 工况下，改变材料，阻尼器的屈服荷载及极限荷载均会增加，但增加幅度均在 10%以内，可忽略材料改变对阻尼器力学性能的影响。参考文献1 KELLY J M,SKINNER R I,HEINE A J.Mechanisms of energy absorption in special devices for use in earthquake resistant structures J.Bulletin of N.Z.society for Earthquake Engineering,1972,5(3):6388.2 尹丽丹,马宁.轴力和剪力共同作用下防屈曲剪切钢板阻尼器抗震性能试验研究 J.自然灾害学报,2020,29(6):129138.3 房晓俊,周云.复杂受力状态下铅黏弹性连梁阻尼器性能研究 J.建筑结构学报,2018,39(S2):321327.4 朱柏洁,张令心,王涛.轴力作用下剪切钢板阻尼器力学性能试验研究 J.工程力学,2018,35(S1):140144.5 朱柏洁,张令心,王涛.可更换消能连梁抗震性能试验 J.北京工业大学学报,2019,45(3):236242.6 吴杰.轴向作用效应对剪切钢板连梁阻尼器性能的影响分析 D.广州:广州大学,2022.7 吴杰,张超,王廷彦,等.轴向效应对剪切钢板连梁阻尼器的性能影响分析 J.建筑结构,2021,51(S2):713719.8 王威,王俊,苏三庆,等.波形反对称金属阻尼器力学性能试验研究 J.建筑结构学报,2020,41(6):92100.9 王威,王万志,梁宇建,等.一种弯剪型金属阻尼器的力学性能 J.中南大学学报(自然科学版),2020,51(10):29252940.10 建筑抗震试验规程:JGJ/T 1012015S.2023 年 10 月23831 工程概况龙溪嘉陵江特大桥全桥结构为（330+430）m 预应力混凝土 T 梁+（108+200+108）m 预应力混凝土连续刚构+（530+530+430）m 预应力混凝土 T 梁。主桥为（108+200+108）m 连续刚构，单幅宽 21.5 m（单箱双室），全幅宽 43.5 m，按双向八车道（四车道高速公路+四车道市政道路）+人行道设计。块段布置形式为悬臂浇筑块段（96 个）+边跨现浇块段（2 个）+边跨合龙块段（2 个）+中跨合龙块段（1个）。最大重量 369.2 t，合龙顺序为先边跨、后中跨。2 理论计算2.1 计算模型结构建模分析是连续刚构桥线性控制的主要工作之一，结构分析采用有限元程序 midas Civil，将整个桥梁的主桥部分离散成 217 个节点、204 个单元，其中 1134 号单元为主梁单元，135204 号单元为主墩单元。模型 x、y、z 方向分别为桥梁的纵向、横向、竖向。根据特大桥两阶段施工设计图将整个特大桥主桥的施工过程模拟划分成 87 个施工阶段，其中第 1 第86 施工阶段为主墩施工阶段、主梁施工阶段及桥面系施工阶段，并且在第 87 施工阶段中计入 20 年的收缩徐变。2.2 边界条件在结构计算过程中，主墩底部设置为固定支座，边跨端设置为活动铰支座，墩梁固结位置采用弹性连接进行模拟。考虑的荷载为：自重（墩柱 C45、主梁 C55，计算时混凝土容重取 26 kN/m3）、混凝土湿重、挂篮施工荷载（模板、作业人员、机具、材料重量等）、预应力荷载、温度荷载、混凝土的收缩徐 变、二期永久荷载、移动荷载（公路 I 级荷载）及合龙配重。2.3 施工阶段计算2.3.1 位移计算主梁竖向变形（向上为正，单位 mm），通过对关键节段的节点位移对比分析可知，该桥的主梁变形满足相关规范的要求。2.3.2 预拱度计算连续刚构桥施工过程中的线型计算主要是将施工过程进行细化，将箱梁施工节段中的整个过程分解为挂篮行走阶段、混凝土施工阶段、预应力施工阶段 3个阶段进行。预拱度分析是采用与施工过程逆方向的反向分析计算方法，按照此方法从合龙段开始反推所有节段的预拱度，见表 1。表 1 龙溪嘉陵江特大桥 15 号合龙段成桥预拱度 cm成桥 预拱度块号15161718192021222324合龙段中跨13.7 14.7 15.7 16.7 17.9 18.5 19.3 19.7 20.1 19.910.3边跨8.89.610.6 11.5 12.6 14.1 14.81514.7 13.69通过对特大桥建立有限元分析模型，进行了施工过程模拟计算、正常使用极限状态验算、承载能力极限状态，根据已有工程经验，在采用有限元程序midas Civil 软件的计算结果基础上，设置中跨跨中位置附加预拱度为 15 cm、边跨跨中位置为 6 cm，其余位置均按照二次抛物线沿着桥跨方向进行分配，最终得到后期各节段的收缩徐变量。3 线型控制3.1 立模标高确定各节段的立模标高通过以下计算公式确定：Hi立模=H设计+fi施工+fi挂篮+fi后期徐变+fi1/2 可变荷载式中：Hi立模为待浇筑混凝土的箱梁底板前端模板高程；H设计为该位置的设计高程；fi施工为箱梁施工预 抛高，该节段混凝土浇筑完成后，后续的节段施工过程会导致此节段所产生的变形，此变形在后续施工过程中将会一直存在，直到该桥梁竣工后终止。在模型计算过程中，该数值表现为该节段的单元杆件安装完成后，该节段控制高程点所发生的负的变形值（向上为正，向下为负）；fi挂篮为浇注节段挂篮的弹性变形对该点造成的挠度影响值；fi后期徐变为混凝土后期发生收缩、徐变产生的变形，首先通过计算分析求出控制截面的最大挠度值，然后沿跨长按照抛物线的线性进行分布；fi1/2 可变荷载为桥梁承受 0.5 倍可变荷载所产生的变形。可通过结构计算准确求得。在实际高程计算中，按照近似计算法进行计算，首先按照中跨合龙段中间位置的截面弯矩影响线布置荷载，然后计算得到跨中挠度的最大数值，并取其1/2，最后通过二次抛物线模拟的方式分布于该跨。3.2 控制措施（1）采用有限元程序 midas Civil 软件建模进行模拟计算分析，对计算结果不满足的个别杆件进行加强，使挂篮整体变形量不超过 2 cm。（2）在混凝土浇筑前，现场技术人员要对挂篮赵佳云，等：嘉陵江特大桥大跨宽幅连续刚构桥线型控制技术建 筑 技 术第 54 卷第 19 期2384后锚的锚固情况进行全面检查，确保每根精轧螺纹钢都要均匀受力。（3）浇筑混凝土时测量人员应对挂篮的变形量进行动态监测，并将监测数据及时反馈至线型监控单位，监控单位通过与计算分析，得出立模高程，现场技术人员对立模标高和变形值进行动态调整。（4）在块段钢筋绑扎完成后浇筑施工前，现场管理检查人员要对挂篮所有的吊带进行逐一排查，要求所有的吊带都处于竖直状态，且都处于均匀受力的状态，避免吊带因不竖直而承受剪力。（5）在挂篮行走时，现场需要将部分钢吊带进行松动，使用手拉葫芦代替吊带承受挂篮自重，但在挂篮行走到位后，要进行受力转换，转换完成后现场管理人员要对挂篮所有需要进行受力转换的杆件进行全面排查，确保在进行浇注时所有的手拉葫芦都处于松弛状态，均不会受到力的作用，所有荷载全部由精轧钢和吊带承受。避免在混凝土浇筑过程中手拉葫芦产生断裂，不仅造成质量问题，还为后续工作留下安全隐患。（6）通过监测获得连续刚构中施工阶段的内力、变形、温度等的实测值（在测量过程中，要在一天中气温相对较低的时候进行监测，以避免因温度过高导致实测数据不稳定且偏差较大的现象发生），然后采用计算机软件分别构建模型与材料的各项性能指标后，以设计、过程控制参数为依据，并结合实际施工情况，将可变荷载、施工荷载、二期永久荷载以及结构的状态输入计算分析系统中。通过这一系统，能够直观地了解桥梁每个块段在各阶段的挠度与内力，最终获得成桥时的挠度与内力。1）将 桥 梁 的 成 桥 状 态 假 定 为 最 终 的 理 想 形态。2）根据系统中所得出的计算结果，倒拆分析所有结果，可获得能够使桥梁达到成桥状态下的每一个施工阶段所对应的预抛高值。3）通过得出每个阶段的预抛高值经过计算得出每个施工阶段的立模高程与浇注前后、预应力施工前后的高程。最后通过计算分析得出预拱度。4 成桥结果分析4.1 合龙口偏差结果合龙段测点布置如图 1 所示。全桥 6 个合龙段的最终合龙高程差值均小于 2 cm，符合设计要求。2 1501201206351 号2 号3 号4 号635640路线设计线图 1 合龙段测点布置示意4.2 合龙后梁面线型全桥完成合龙后应立即对整个桥梁的桥面高程进行贯通测量。并对实测高程与设计理论高程进行对比分析，结果如下。（1）全桥主梁实测立模高程值与监控理论立模高程值偏差均能满足小于 5 mm 的监控要求。（2）主梁在各施工工况下变形测量数据结果表明：节段混凝土浇筑变形和纵向预应力张拉变形与监控计算预测值吻合较好，满足施工监控要求。（3）全桥合龙后的实测桥梁桥面线型较平顺，未见明显异常。5 结论（1）本项目利用预测控制的方法对龙溪嘉陵江特大桥的线型进行控制，结合特大桥施工工艺，利用midas Civil 软件建立模型进行计算分析，同时制订与特大桥相关的监控方案。（2）在线性监控过程中，对每个块段预应力张拉完成后的当前块段及混凝土已浇筑的前 3 个块段的梁高进行复测，能够及时为后期模型修正提供更准确的数据。（3）龙溪嘉陵江特大桥预拱度设置合理，成桥线型美观，在监控过程中发现温度变化对标高监测影响大，为消除温度变化的影响，监测时段选择一天中气温最低时效果较好。参考文献1 李城,邬晓光,肖飞,等.高墩大跨连续刚构桥线性控制关键技术研究 J.四川理工学院学报:自然科学版,2014(4),27(2):7882.2 张永水,曹淑上.连续刚构桥线性控制方法研究 J.中外公路,2006(12),26(6):8386.3 尼颖升,李金凯,惠迎新.两座连续刚构桥预拱度计算分析 J.城市道桥与防洪,2010(8):5861.4 张志林.大跨度连续刚构桥施工监控 J 科学技术与工程,2010,10(22):55895591.5 戴东利.混凝土连续刚构桥预拱度设置研究 J.铁道建筑技术,2012(6):4547,54.