高塔大跨度混凝土斜拉桥施工控制.pdf

总第 6 期 高塔大跨度混凝土斜拉桥施工控制 5 7 高塔大跨度混凝 土斜拉桥 施工控 制 蔡欣 ( 1 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司， 湖北 武汉 4 3 0 0 3 4 ； 2 桥梁结构安全与健康湖北省重点实验室 ， 湖北 武汉 4 3 0 0 3 4 ) 摘要i 忠县长江大桥是一座双塔双索面预应力混凝 土斜拉桥 ， 具有跨度大 、 塔高 、 双悬 臂大 、 现浇段 长 、 施工 临时 配重多五大特点 ， 为确保该桥施工安全， 结合有限元法和现 代监测手段， 对其进行施工全过程的监测与控制。采用 MI D AS C i v i l 软件建立该桥理论计算模型， 对各施工阶段进行 计算分析。由应力、 索力及线形监测结果可知， 成桥后线形 流畅， 达到了预期的效果， 控制成果满足设计及相关规范的 要求 。 关键词 ： 斜拉 桥 ； 有 限元法 ； 桥梁施工 ； 施工控制 1 概况 沪蓉国道主干线支线分水岭( 鄂渝界) 至忠县高 速公路忠县长江大桥位于忠县县城上游约 8 0 k m， 距宜昌航道 4 2 8 8 k m。主桥为双塔双索 面预应力 混凝土斜拉桥 ， 跨径为 2 0 5 m+4 6 0 m +2 0 5 m， 结 构支承体 系为飘浮体系_ 1 q 。桥塔为塔墩 固结的钢 筋混凝土和部分施加预应力 的配筋结构 ， 塔柱 整体 外形为 H 形 ， 桥塔总高 2 4 7 5 O m， 其 中塔墩高 4 7 m， 塔柱高 2 0 0 m。主梁为边主梁式 断面， 梁 高 ( 中 心线处) 2 9 6 5 m， 标准截面纵 向每隔 8 m设 1 道横 隔板 。主梁设双向预应力 ， 标准节段长 8 m， 肋板宽 1 8 m。桥面标准宽 2 6 5 m， 中间设宽 2 0 m 中央 分隔带 ， 两边各设 0 5 m 防护栏 。主梁采用 C 6 0混 凝土。忠县长江大桥总体布置见 图 1 。 由于该桥具有跨度大、 塔 高 、 双悬臂大 、 现浇段 20 5 4 8 0 2 05 图 1 忠县长江大桥 总体 布置 长 、 施工临时配重 多五大特 点， 为 确保施工顺利进 行 ， 严格控制施工各阶段控制部位的应力 ， 保证施工 的安全及成 桥状态下 全桥各部位受力 符合设计要 求。因此 ， 在施工过程 中对其进行线形 、 应力和索力 等控制参数的全程监测与控制。 2 理论控 制计 算 2 1 计算软件及模型 该桥施 工控制 计算 以桥梁 博士 V3 1软件 为 主， 同时利用 MI DAS C i v i l 软件对主要结果进行复 核 。计算时采用平 面杆 系结构 ， 根据斜拉桥施工过 程划分详细的施工 阶段 ， 其中每个悬臂施工标准节 段划分为 7个施工阶段 ： 移动挂篮一第 1次张拉斜 拉索一浇筑 5 0 混凝土一第 2次 张拉斜拉索一浇 筑剩余混凝土一张拉 预应力 、 转移锚 固一第 3次 张 拉斜拉索。计算模型见图 2 。 缓 ： ： 图 2 斜拉桥 软件计算模型 2 2 主要计算结果 对应该桥施 工、 活载、 使 用三个 阶段 分别计算 顶 、 底板应力和主梁挠度。 ( 1 )施工 过程 中顶 、 底 板最 大压 应力 为 2 0 6 MP a ， 最大拉应力为 0 6 MP a ， 均小于规范 中规定 的最大压应力 0 7 O f o k 一3 8 5 MP a 0 7 0 2 6 9 5 MP a ， 最大拉应力 1 1 5 S tk 一2 8 5 MP a 1 1 5 3 2 8 MP a ， 满足规范要求。 ( 2 )在活载作用下 ， 主梁最大挠度为 3 5 5 c m， 满足规范允许值 L 6 0 0 =4 6 0 0 0 c m 6 0 0 =7 6 7 c m。 ( 3 )使用阶段最大压应力为 1 9 2 MP a ， 最大拉 收稿 日期 ： 2 0 1 1 -0 1 1 7 作者简介 ： 蔡欣 ( 1 9 8 O 一) ， 男 ， 助理工程师 ， 2 0 0 6年毕业于武汉理工大学土木工程专业 ， 工学学士 ， 2 0 0 9 年毕业 于武汉理 工大学项 目管 理专 业 ， 工程硕士。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 8 桥梁检测与加固 2 0 1 1 年第 1 期 应力为 0 6 MP a ， 均小于规范 中规定的最大压应力 0 5 f c k =3 8 5 MP a X0 5 = = = 1 9 2 5 MP a ， 最大拉应力 小 于 0 7 f , k 一2 8 5 MP a X0 7 一1 9 9 5 MP a ， 满足 规 范要求 。 3 施工控制 3 1 线形控 制 线形控制是施工控制 的重要 内容， 关系到梁体 的安全、 主跨合龙精度及全桥建成后 的行车舒适度 。 为做好线形控制 ， 提前在上、 下游桥面每隔 1 0 m对 称布置 1 个测点 ， 共计测量 8 7个断面， 1 7 4个测点 。 在成桥线形测量结果中( 图 3 ) ， 偏差小于 1 c m 的有 7 6 个测点， 占 4 3 7 ； 偏差在 1 2 c m的有 3 5个测 点， 占 2 0 1 V o ； 偏差在 2 3 c m 的有 3 3个测点 ， 占 1 9 0 ； 偏差大于 3 c m的有 3 O个测点 ， 占 1 7 2 。 最大偏差为 3 5 c m。由此可知 ， 该桥实测线形与理 论值接近， 全桥线形总体平顺流畅 。 图 3 斜拉桥线形 实测值与理论值对 比 3 2 索力控制 由石柱侧主墩 中跨上 、 下游 索力测试结果 ( 图 4 ) 和总索力测试结果 ( 表 1 ) 可知 ， 在恒 载作用下单 根实测斜拉索索力与理论值 吻合得较好 ， 斜拉索索 力绝大部分偏差在 5 之内， 上 、 下游总索力与理论 值的偏差也在 1 左右 ， 索力控制情况 良好。 索号 图4 石柱侧主墩中跨上、 下游索力测试结果与理论索力对比 表 1 实测 总索力与理论值 比较 3 3 应力 控 制 成桥状态下 ， 斜拉桥所有测点中最大压应力为 1 4 9 1 MP a ， 最小压应力为 9 4 7 MP a 。测量结果小 于理论计算最大压应力 1 9 2 MP a ， 且小于规范规定 的最大压应力 1 9 2 5 MP a ， 满足规范要求 。 3 4 桥塔偏位控制 成桥时 2个桥塔上、 下塔柱平均偏位分别为 - 0 1 2 5 m 和 一0 1 5 4 m。理论计算表 明， 成桥后 1 0年内由于后期收缩徐变等因素 ， 塔柱将产生的相 对偏位为 0 1 1 4 m( 向中跨) ， 因此从 目前实测数据 预测 1 0年后塔柱基本处于垂直状态 ， 说明塔柱偏位 情况 良好。 4结论 ( 1 )忠县长江大桥的施工控制基于有限元法和 现代监测手段， 对成桥线形 、 应力 、 索力及桥塔偏位 等进行了施工控制 ， 确保 了大桥在施工过程中的安 全和成桥后的线形及应力状态符合设计要求。 ( 2 )成桥后线形平顺 ， 各项监控 内容 均达到 了 预期效果 ， 监控结果均满足设计及相关规范的规定。 参考文献： E 1 3 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司石忠 高速公路重庆忠县长江大桥施工控制报告E R3 武汉： 2 0 09 E 2 胡文俊重庆忠县长江大桥牵索挂篮施工技术 J 桥 梁建设 ， 2 0 0 9 ， ( 1 ) ： 5 2 5 5 3 3 袁建新 ， 李之 达重 庆忠县 长江 大桥斜 拉桥施 工控制 计算 L J 桥梁建设 ， 2 0 0 9 ， ( 1 ) ： 5 6 5 9 E 4 1 徐君兰大跨度桥梁施工控制 M 北京： 人民交通出 版社， 2 0 0 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m