预应力混凝土部分斜拉桥的施工控制.pdf

安徽建筑 2 0 1 1年第 5期( 总 1 8 0期 ) 预应力混凝土部分斜拉桥的施工控制 Constr uction Contr ol of Par t 0f the Gabl e--St ayed Br i dge w ith Pr estr essed Concr et e 陈政 ， 黄 江 ， 马乾 ( 合 肥 工 业 大 学 土木 与 水 利 工 程 学院， 安 徽 合 肥 2 3 0 0 0 9 ) 摘要： 针对部分斜拉桥的结构特点， 结合工程实例， 介绍了部分斜拉桥施工控制的目标、 方法以及监控计算的要．占 ’ ； 监控时应以主梁的线形控制 为主， 同时兼顾拉 索的 索力及梁体的合 理应力 ， 确保桥 梁施 工中的安全和达到设计要 求的状 态。 关键词 ： 部分斜拉桥； 施工监控； 应力； 索力。 中图分类号 ： U 4 4 8 ． 2 7 文献标识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 7 — 7 3 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 5 — 0 1 5 5 — 0 2 部分斜拉桥的定义和优点分析 部分斜拉桥 ， 又称为矮塔斜拉桥， 从外形特点看， 塔 高较矮， 主梁上布索区域较短 ， 桥塔附近主梁和跨中主粱 的无索区较长， 主梁的截面布置类似于连续梁桥 ， 根部刚 度较大。 部分斜拉桥的力学性能介于连续梁和传统斜拉桥之 间。相对传统斜拉桥而言 ， 部分斜拉桥的拉索承担的荷载 比例 要小很多 ， 主梁 为主要 的承 重构件 ， 承受着 复杂 的压 弯作用， 因此部分斜拉桥的主梁高跨比要远大于普通斜拉 桥， 其截面布置类似于连续梁桥。 相对连续梁桥而言， 部分 斜拉桥的斜拉索相当于大偏心体外预应力筋承担主梁的 负弯矩， 能显著的改善主梁的受力特性， 减小主梁高度， 桥 型也更加美观。 部分斜拉桥的施工具有如下优点：①由于索塔塔高 较低， 施工相对简单； ②梁体刚度较大， 施工过程中及合龙 后， 斜拉索一次张拉到位， 不需进行二次索力调整， 方便施 工 ； ③在 目前的工程实践中， 部分斜拉桥多数采用钢绞线 拉索体系 ， 控制每束斜拉索各股钢绞线 的索力误差 以及整 索索力误差 ， 对顺利成桥和正常运营有着重要 的意义 。 2工程概 况 某城市公路主桥为预应力混凝土部分斜拉桥 ，设计 为双向六车道， 为一联( 8 5 m+ 1 4 5 m + 8 5 m ) 预应力混凝土双塔 单索面部分斜拉桥。采用塔梁固结、 梁墩分离的结构形式 ， 斜拉索为扇形单索 面， 横 向分 2排 ( 间距 1 2 0 c m ) ； 斜拉 索采 用环氧喷涂钢绞线 ， 单根钢绞线直径为 1 5 ． 2 m m。每个塔上 各 1 O对斜拉索，斜拉索锚固于主梁中央锚索区，两端张 拉 。拉索 的编号顺序 由每个 桥塔 的近端 向远端递加 ， 最近 端为 1 号 ， 最外端为 1 0 号 ， 分南北两岸 ， 用 S 、 N表示 。 主梁 采用挂篮施工。 3施工控制的 目标 ①给出立模标高， 控制主梁线形， 以保证成桥后斜拉 收稿 日期 ： 2 0 1 1 — 0 h6 一 O 3 作者简 介： 陈政( 1 9 8 6 一) ， 男， 安徽 安庆人 ， 合肥工 业大学土木与水 利工程学院在读硕士 ， 研 究方向 ： 桥 梁与隧道。 索力实测值与理论值比较 表 1 图 1 结构计算离散图 图 2 应变传感器布置图 桥主梁线形平顺 ， 并确保主梁成桥标高与设计文件规定的成桥标高 之间 的误差不大 于 2 5 mm， 同时使桥面线形在经过若干年 的混 凝土 收缩徐变后也符合使用要求。 ②在保证主梁 和索塔安全的前提下 ，对斜拉索的张拉程序进 行优化。目的是使主梁逐步安全脱模， 并使斜拉索在主梁完全脱模 雷 交 通 工 程 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 墨 2 0 1 1年第 5期( 总 1 8 O期 ) 安徽建筑 交 通 工 程 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 囝 后 的索力达到理论计算要求。 理论上所有拉索的索力均为一次 张拉到位 ， 实际操作上有 可能因施 工误差等原因对 个别斜拉索 进行适 当调整 以确保成桥 阶段索力与设计索力的误差控制在 5 ％的容许范围内， 以保证成桥状态主梁和索塔受力的合理性。 ③随时监测结构各主要受力部位的应力，以保证这些部 位的应力在预想和容许的范围内 ， 并保证结构在施工期间 的安 全性 ． 4 计算模 型离散及监控计算 施工监控的计算是对设计确定 的成桥 状态和施工状态进 行复核， 以保证施工过程的安全和可靠， 确保建成后桥梁线形 和内力满足规范和设计要求。 部分斜拉桥一般采用挂篮悬浇法 施工 ， 施 工过程中结构体 系不断变化 ， 应根据各施 工阶段 的实 际状态选择合理的计算图式进行分析。 本桥施工监控 中， 按 照施工和设计所确定的施工T序及设 计所提供 的基本参数 ， 运用大型桥梁有限元 软件 M i d a s 对施工 过程进行正装计算。全桥共分为 3 5 2个节点 ， 2 8 5个单元 ( 梁单 元2 0 5个， 桁架单元 8 0 个 ) 。结构计算离散图如图 1 所示。 5施工控制 的过程 5 ． 1 主梁线形控制 在部分斜拉桥旌工中，线形控制的目的不仅是保证桥梁 线形符合设计要求 ， 而且关 系到梁上索导管与拉索相对位置是 否准确 ， 拉索能 否在索导管 内 自由活动 ， 拉索在承受 活载时是 否受剪等问题。 确定立模标高时 ， 要 尽量避免温度 的影 响 ， 特别是 13照温 差 的变 化。因此 ， 选择测量工作时 间至关重要 ， 宜在一 天中 日 照 温差对结构变形影 响最小 的时候进行 测量 ，清晨便是最佳 选择 。 5 ． 2索力测试 索力测试中应注意对索的计算长度的选取，对于短索， 还 要考虑抗弯刚度和底端用于保护拉索的钢套管的影响， 对测量 的结果进行修正。 5 ． 3应力测试 在混凝土中埋设应变计f 见图 2 ) ， 为得 到实测的受力应变 ， 需 消除测量数据 中混凝土收缩等非受力应变的影响。另外 ， 单 索 面斜拉桥采用 大悬臂箱梁截 面， 剪力滞效应较 严重 ， 因此在 应力测试时 ， 要注意应变计的布置位置 ， 以便能够全面 的反映 结构受力。 6 施工控制的成桥效果 6 ． 1主 梁 线 形 成桥恒载状态下 ，本桥主粱标高实测值与理论值吻合 良 好 ， 两者误差较小( ≤ 2 5 ram) ， 主梁线形平顺。 6 _ 2应力控制 应力监 测是反映结构是否处 于安 全状 态的最直观指 标 ， 测量得到的应力可以修正施工控制理论计算的参数取值， 校核 理论分析的准确性。整个施工过程中应变计未见异常， 且实测 应力与理论计算应力差别基本上都小于 2 0 ％， 个别 误差较大是 由于施工临时荷载 、 混凝 土的收缩徐变 、 剪 力滞 效应以及测量 误差所致 。 6 ． 3索力 索力实测结果 ( 表 1 ) 表 明 ， 在成桥恒载状态下 ， 本桥各斜 拉索索力实测值与理论值吻合较好， 除个别索力相对误差稍大 外， 其余索力相对误差在 5 ％以内， 斜拉索受力合理。 7 结论 ①部分斜拉 桥主梁刚度较大 ， 一般不进行二次调索 ， 不能 通过索力调整对主梁线形进行调整， 必须对立模标高进行严格 控制 ， 主梁线形是部分斜拉桥施工监控的关键所在。 ②同时应兼顾拉索索力和梁体应力的控制，由于拉索长 度较短 ， 应 当考虑抗 弯刚度 等对测量 结果的修正 ， 并注意梁体 的剪力滞效应。 参考文献 [ 1 ] 向中富．桥梁施工控制技术 【 M] ．j E 京： 人民交通出版社， 2 0 0 1 ． [ 2 ] 李 国平． 桥梁 预应 力混凝土技术 及设 计原理 [ M】 ． 北京 ： 人 民交通 出版社， 2 0 0 4 ． [ 3 ] 李传 习 余支福，陈富强．矮塔斜拉桥施工监控 『J l 公路 与汽运2 o o 8 0 ) ． [ 4] 林玉森， 张运生， 强士中． 矮塔斜拉桥 的施工监控技术研究叫． 公路， 2 0 0 5 f 5 ) ． ( 上接 第 1 2 1页 ) 综合上述分析 ， 本文简要介绍 了引起管道破坏的四种 主要 形式 ， 对城 市地 下供水管道进行 了具 体分析 ， 得 出城市地下供 水管道破坏主要由剪切波作用和液化作用 引起 ， 又对其他作用 的破坏机理及加同措施进行 了阐述 。通过对加 固措施的分 析 ， 地震作用下埋地管道应根据 工程地质条件 、地形地貌 特征 ， 结 合管材特征 、 接 口形式 、 管径大小及埋深等施工环境或 工程 要 求 ， 在规范的指导下 ， 进行合理 的抗震设计及验算 ， 以确保埋 地 管道在地震作用下的整体安全性与可靠性 。 ( 感谢西南交通大学陈春光老师的大力帮助 ) 参考文献 [ 1 ] GB 5 0 0 3 2 — 2 0 0 3 ， 室外给水排水 和燃气 热力工程抗震设计规 范[ s ] ． 北京 ： 中国建筑工业 出版社， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 朱秀 星， 仝兴华， 等 ． 跨越断层 的埋地 管道抗震设 计『 J 1 ． 油气储运， 2 0 0 9 ( 1 0 ) ． [ 3 ] 薛景宏 ， 吕培 培． 跨断层 埋地管 道研究 述评 【J J ． 油气 田地 面工程， 2 0 0 7 ( 5 ) ． [ 4 ] 王绵坤． 浅谈 城市地下管道地震破坏机理分析及抗震处理f J 1 ．科技 资讯， 2 0 1 0 ( 1 8 ) ． [ 5 ] 韩爱红， 武宗 良， 等埋 地管道抗震设计参数研究 人 民黄河 2 O l 0 萤