预应力混凝土连续梁桥悬臂施工监控技术研究与工程问题分析

发布时间：2020-07-06 06:49

【摘要】：随着桥梁施工科学技术的推广和发展,悬臂施工法尤其是悬臂浇筑法,已经成为我国预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥的主要施工技术方法。对于预应力混凝土连续梁桥来说,采用悬臂施工的方法虽然有成本低、利用通航且跨越能力强的优点,但是,预应力连续梁桥的形成要经过一个复杂的施工过程,当梁跨增多、跨径增大后,新的问题也就紧接着出现了。例如:如何防止施工过程中主梁截面出现过大的应力;如何确保合龙后较好的桥面线形;……,这些问题(主要是应力与线形)如果处理得不好,将可能会对桥梁结构不利,使主梁梁底曲线不顺滑以致于形成永久性线形误差而对外观美观造成影响。因此,为了解决好这些关键要点,必定要对桥梁施工过程实施监测与控制。本文结合实际工程石家庄市和平路高架西延伸工程主线桥第十联连续梁桥,跨径组合为51+88+51 m,截面形式为单箱三室,采用悬臂浇筑施工工艺。本桥采用Midas Civil 2015建立梁单元有限元模型进行计算,并对施工过程进行仿真分析,结合有限元模型的模拟分析过程,挑选出施工监控过程中的一些敏感性参数,详细分析了结构自重、刚度、预应力张拉控制力、临时荷载、混凝土的收缩徐变效应这几个重要参数的影响程度,为施工监控提出参数识别和修正的依据。针对该悬臂浇筑的大跨度预应力混凝土连续梁桥,确定了该桥的施工监控的内容、方法和监测仪器,基于该桥施工监控中的主要影响因素,提出了该桥的施工控制的结构分析方法和误差调整理论。综上,该桥采用闭环控制法预测控制方法,其施工控制结构计算方法主要采用前进分析法分析。基于上述内容,对该桥施工全过程实施监控,重点进行应力和线形的监控,详细阐述了实际工程中施工监控中的应力、线形测点布置以及其分析原理和数据分析过程、结果。基于监控全过程中所发现的工程问题,针对主要工程问题(合拢段低温合拢、11#块及合拢段浇筑误差),对这些施问题进行分析,并基于11#不平衡浇筑的问题对最不利情况下的临时支撑、临时支座进行检算。分析得出,预应力混凝土连续梁桥采用低于设计合拢温度的非设计合拢温度进行主梁合拢,对桥梁结构是有利的;施工问题中最大的影响因素是混凝土不平衡浇筑的问题,并在最大悬臂状态时对结构线形影响最大,且顶板悬浇预应力钢束缩短(约0.9m)对全桥线形和应力的影响可以忽略不计;经检算,在最大不平衡弯矩的情况下,临时支座、临时支撑的应力及位移均满足施工要求,故11#梁段不平衡浇筑过程的误差情况也满足要求。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.4
【图文】：

鸟瞰图,鸟瞰图,西延,标段

2 施工控制中结构敏感性参数分析2.1 工程背景概述2.1.1 结构概况本标段为西二环立交工程。立交上下共三层，自下往上依次为现状西二环、重建和平路地面道路、新建和平路高架桥。工程西起开泰街，东至变电街，南起保龙仓，北至翔翼路。起点设计里程为 K0+029.221，终点里程桩号为 K1+254，主线全长 1224.779 m，匝道 5 条（东向北匝道 EN、东向南匝道 ES、北向西匝道 NW、西向南匝道 WS、南向东匝道 SE），全长 2532.158 m。工程鸟瞰图如图 2.1 所示。兰州交通大学硕士学位论文

悬浇,梁端,梁段

图 2.2 第十联 51+88+51m 悬浇梁位置示意图石家庄市和平路高架西延伸工程主线桥第十联连续梁桥处于西二环与和平西路交叉口的交通要道上，属于Ⅰ标段工程项目，里程桩号从 K0+833.462 到 K1+023.462。大桥设计荷载为城-A 级，设计速度为 80 km/h，桥面全宽 25.5 m=3.75+18+3.75 m，大桥分左、右两幅。桥面行车道双向 1.5%横坡（坡向两侧）。主桥桥第十联上部结构采用 51+88+51 m 预应力混凝土变截面连续梁，采用单箱三室截面，箱梁根部高 5.2 m，跨中梁高 2.6 m，梁底下缘线采用 2.0 次抛物线。箱梁顶板宽 25.5 m，底板宽 18 m，两侧翼板悬臂长度 3.75 m，顶板厚度为 30 cm，底板厚度 28～80 cm，腹板厚度 50～70 cm。顶板双向 1.5%横坡，底板水平。主梁采用 C50 混凝土，挂篮悬臂浇筑施工，主梁 0#块现浇段长 8 m，悬臂浇筑 1～3#梁端单个梁端长 3 m，4～7#梁段每个梁段长 3.5 m，8～11#梁端单个梁端长 4 m，累计悬臂施工长度 43.0 m，悬臂浇筑梁段最大控制重量约为 2679 kN，左边跨满堂支架现浇段长 5.88 m，右边跨满堂支架现浇段长 5.94 m，中、边跨合拢段长 2.0 m。下部结构 28、29 号桥墩采用薄壁墩，27、30 号桥墩采用双柱式矩形桥墩，基础均采用钻孔灌注桩基础。主线桥第十联连续梁桥立面及横截面见图 2.3～图 2.7 所示：

主线桥,张拉预应力,施工监控

图 2.8 和平路主线桥第十联全桥模型图（Midas Civil 2015）施工监控计算将全桥上部结构施工过程划分为 19 个施工工况，见表 2.2 所列。表 2.2 施工监控计算中施工阶段划分明细表施工工况号工况描述1 浇筑 0＃块，张拉预应力束2 浇筑 1＃节段，张拉预应力束3 浇筑 2＃节段，张拉预应力束4 浇筑 3＃节段，张拉预应力束5 浇筑 4＃节段，张拉预应力束6 浇筑 5＃节段，张拉预应力束7 浇筑 6＃节段，张拉预应力束8 浇筑 7＃节段，张拉预应力束9 浇筑 8＃节段，张拉预应力束10 浇筑 9＃节段，张拉预应力束11 浇筑 10＃节段，张拉预应力束

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