连续钢构

连续钢构（精选9篇）

连续钢构 篇1

1 连续钢构桥梁施工控制的必要性

在桥梁工程的施工过程中, 确保施工的安全性与结构恒载内力、结构线形与设计要求相符合, 是进行桥梁施工控制的根本, 正因为连续钢构桥梁具有跨度大、结构体系转换等特点, 并且桥梁自身的结构特点决定着施工控制, 所以, 悬臂分节段施工是使用比较频繁的方法。连续钢构桥梁的每个施工阶段具有连续性和系统性, 前期工作与后期阶段的结果是息息相关的, 另外, 因为连续钢构桥梁的自身特点, 后期阶段对于前期出现的问题弥补比较困难, 尤其是施工标高偏低的状况。因此, 连续钢构桥梁施工控制不仅要实施全过程跟踪监测, 及时发现问题, 还要注重对即将开始施工的阶段和施工参数进行准确地预报。在进行桥梁设计时, 各节段主梁的施工预拱度需要准确提供, 而设计值要按照相关的规范要求来确定其设计参数, 施工控制可以很好的控制施工过程结构的安全性和施工挂篮本身的稳定性[1]。

2 连续钢构桥梁施工控制需要注意的问题

2.1 基础平整处理需要注意的问题

碗口支架地带在碾压完毕经项目部验收合格后, 在碾压区内再铺一层厚30cm的天然砂砾或砾石 (注意天然砾石内凡有直径大于10cm的砾石必须人工清除) , 同时利用18t压路机进行振动压实, 压实度不小于95%。要求处理完毕后的地基承载力不得低于0.300MPa。同时保证碾压后的满堂支架搭设区应比周边原地而高出15-20cm, 保证施工期内排水畅通。

2.2 支架搭设需要注意的问题

支架纵、横向每5-7排设置一道横向、纵向剪刀撑, 剪刀撑用钢管及扣件安装。支架按规定设置扫地杆和剪刀撑。支架顶托沿桥纵向支撑12×14cm的方木, 方木横向间距底板下为60cm, 翼缘板下为90cm, 其上铺10×10cm的分布方木, 方木布距25cm, 其上铺模板。板梁模板的形式确定如下:底模采用1.8cm厚12.2cm×244cm厚酚醛树脂板 (熊猫板) , 根据板梁结构尺寸现场加工, 板梁侧模及翼板模板材质结构同底模, 侧模与底模采用侧包底方式, 侧模与底模接触处贴海绵胶条一层。腹板侧模及翼板底模下外楞均采用6m×8m方条加固。碗扣式支架顶设可调高度顶托。

2.3 预拱度设置需要注意的问题

根据梁的挠度和支架的变形所计算出来的预拱度之和, 作为预拱度的最高值, 设置在梁的跨径中点。其他各点的预拱度以中点为最高值, 以梁的两端部为支架弹性变形量, 按一次抛物线进行分配如下式:

[y=4f拱× (L-x) /L2]

根据计算出来的板梁底标高对预压后的板梁底模标高重新进行调整。

3 加强连续刚构桥梁施工控制的具体措施

3.1 加强连续钢构桥梁施工的预测控制

桥梁工程如若出现坍塌, 群死群伤事故就不可避免, 因此, 连续钢结构桥梁的控制方法主要是预测控制。后期的主要任务进行适度修改控制不合理的地方, 连续钢构桥梁施工控制主要是集中在主梁标高, 也就是线性控制, 同时通过进行应力测试, 以确保结构的安全。主梁标高控制可以分为确定每段施工的主梁标高, 设置预拱度主梁预拱度, 主要是通过以下两种方法:经验和理论方法。经验法主要适用于参考价值比较大的项目。理论方法是使用科学计算并结合具体情况分析, 确定施工控制方法。理论法具有清晰的推理以及更严格的概念。理论方法具体分为叠加法和综合分析法, 叠加方法主要是在线性系统或受非线性结构系统的影响小的体系。连续钢构桥梁的施工挠度计算, 非线性的影响可以忽略不计。综合分析方法是一种一次性建立结构模型的方法, 计算所需的数据也是一次性输入到系统。结构计算程序能够确定各种因素的影响下最终状态的结构, 以确定预拱度的施工。综合分析方法属于一种比较合理的方法。[2]

3.2 加强连续钢构桥梁施工监测

加强连续钢构桥梁施工过程的检测, 可以得到相关参数的真实值。通过具体施工所提供的具体信息, 经过认真的分析研究, 在控制分析中得到广泛应用。如此一来, 能够对下节段主梁施工所需参数进行准确的预报。连续钢构桥梁施工监测主要包括两个方面:

3.2.1 应力监测

在具体的施工过程中, 相关结构的关键部分截面受力的监测是非常有必要的。监测数据能够对其进行及时的安全警告, 以便员工能够及时采取相应措施, 确保结构的安全性。当前应力监测主要是通过监测应变反映出来的。应变监测应力计主要包括钢筋和钢弦式两种应力计。其中, 钢弦式应力计由于简单便捷, 能够进行很长一段时间的观测, 而且性能相对稳定, 得到广泛的应用。在使用的过程中要特别注意的是, 压力计的初始值的确定, 而且材料参数测试也需要高度重视。施工过程中使用的钢链和混凝土材料的物理与力学参数要进行检测, 然后将相关的数据应用于具体的施工控制中。

3.2.2 变形监测

变形监测属于整个施工控制中非常重要的一个环节, 要对桥梁的主梁挠度以及主桥墩压缩变形实施科学合理的监测。

3.3 加强支架和模板变形预留拱度控制

支架和模板变形预留拱度可根据现场的地质条件和整体进度计划, 在基础平整、硬化后, 现场按照板梁自重等设计荷载, 在支架基础上进行模拟静载预压试验。在其上码放与板梁自重相等的设计荷载等同的沙袋加钢筋 (或砂袋加水袋的方法) 。在支架顶部模板处和底部方木顶均设置观测点, 连续观测48小时并做好详细记录。根据试验结果, 并结合以往的施工经验以及压缩量理论计算, 初步确定支架和模板变形预留拱度。

3.4 加强施工重要工序的控制

3.4.1 挂篮分级加载试验

要对挂篮自身和锚固措施的安全性进行检验。通过挂篮分级加载试验能够将挂篮的非弹性变形消除, 从而总结出挂篮弹性变形变化的具体规律。挂篮分级加载试验方式需要按照施工工地的具体情况, 通过实物加载或考虑地锚措施利用千斤顶加载等方式进行。

3.4.2 主梁合龙段施工

主梁合龙段施工需要注意的问题包括以下两个方面, 一是如果合龙时的环境温度和设计合龙的温度不一致, 就要合理调整温度误差, 主要通过顶或拉主梁悬臂端, 在钢骨架定位之后再浇注混凝土进行合龙;二是单边合龙时, 要特别注意主梁另一悬臂端的平衡配重, 在此过程中应该使用水箱进行配重, 便于在施工过程中增减平衡配重。

4 结束语

综上所述, 连续钢构桥梁施工对于桥梁施工质量与安全有着重要作用, 只有合理控制好连续钢构桥梁施工才能将质量安全工作落实到位, 从而促进桥梁工程的发展。

摘要：随着桥梁工程的不断发展, 以及科学技术的不断发展, 连续钢构在桥梁施工中得到广泛应用。本文主要就连续钢构桥梁施工控制进行了分析研究。

关键词：连续钢构,桥梁施工,控制

参考文献

[1]杨林.论述连续刚构桥梁施工控制技术[J].城市建筑, 2013, 12:269.

[2]潘喜.连续钢构桥梁施工控制[J].黑龙江交通科技, 2013 (06) :83.

[3]宋娟, 徐伟.连续钢构桥梁施工控制[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013 (14) .

连续钢构 篇2

关键词：高墩；大跨径：连续钢构梁；抗震设计高墩大跨径连续钢构桥简介

钢构桥结构较为特殊，是将墩台与主梁整体固结。其承担竖向荷载时，主梁通过产生负弯矩减少跨中正弯矩。桥墩作为钢构桥的主体部分，主要承担水平推力、压力以及弯矩三种力。墩梁固结形式较为特殊，可通过节省抗震支座减少桥墩厚度，借助悬臂施工从而省去体系转换，减少了施工工序。该结构可保持连续梁无伸缩缝，使行车平顺。此外还具有无需设置支座和体系转换功能，桥梁结构在顺桥向和横桥向分别具有抗弯和抗扭刚度，为施工提供具有便利。高墩大跨径连续钢构桥形式优缺点并存，其缺点在于受混凝土收缩、墩台沉陷等因素影响，结构中可产生附加内力。作为高柔性墩，可允许其上部存在横向变位。其优点在于弱化墩台沉降所产生的内力，并减轻其对结构的影响。

其突出受力结构表现为桥墩与桥梁固结为整体，通过共同承受荷载进而较少负弯矩；该桥梁结构受力合理，抗震与抗扭能力强，具有整体性好，桥型流畅等优点。作为高柔性桥墩，可允许桥墩纵横向存在合理变位。桥梁震害的具体表现

2.1 支座

在地震中支座损坏极为常见，支座遭到破坏后能够改变力的传递，进而影响桥梁其它结构的抗震能力，其主要破坏形式有移位、剪断以及支座脱落等。

2.2 上部结构

上部结构遭受震害主要是移位，即纵向、横向发生移位。移位部位通常位于伸缩缝处，具体表现为梁间开脱、落梁、顶撞等。有资料显示，顺桥向落梁在总数中所占比例高达90%，由于这种落梁方式会撞击到桥墩侧壁，对下部结构造成巨大冲击力，因而破坏力极大。

2.3 下部结构

桥梁的下部包含基础、桥墩以及桥台，其遭受破坏后可导致桥梁坍塌，且震后修复难度大，基本不能再投入使用。受水平力影响，薄弱的截面经过反复震动后受到严重破坏。延性破坏多指长细的柔性墩，表现为混凝土开裂、塑性变形，其产生原因为焊接不牢、部件配设不足等。脆性破坏多指粗矮桥墩，表现为钢筋切断，究其原因为墩柱剪切强度不足。桥台多表现为滑移、颠覆。基础的破坏表现为不均匀沉陷、桩基剪切等，其破坏具有隐蔽性，修复难度极大。桥梁震害原因

造成桥梁震害原因较多，主要有地震强度过大，超出桥梁的抗震设防标准；桥梁所处的地理位置不佳，致使地基变形；此外认为原因也可导致桥梁抗震能力不足，例如设计不合理，原材料质量不达标，施工出现操作失误等。高墩大跨径连续钢构桥结构的抗震设计分析

4.1 重视高墩大跨径连续钢构桥的总体布置

地震时桥墩顶部位移较大，采用连续钢构结构有助于减少落梁。墩梁固结为整体，则多余的约束可形成塑性铰，从而提高桥梁的抗震能力。建设高墩桥时，受地理位置影响，易出现刚度和质量问题。合理调整相邻桥墩高度，对于连续梁桥，应尽可能保持其刚度相近，并根据桥墩刚度比与周期比进行严密计算，减少误差，增强高墩桥整体抗震能力。

4.2 选择合适桥墩

在地震中，桥墩形式影响桥梁结构，因而其设计与选型对于抗震安全性具有重要意义。地形与地貌均对桥墩设计产生影响，常见的桥墩形式有门架墩、双柱墩等，但抗弯与抗扭刚度较差，当桥墩超过30m时，易产生失稳现象。高墩大跨径连续钢构桥根据实际情况多采用空心薄壁墩（如图1、2所示）或者独柱T型墩，二者各个方向抗扭与抗弯刚度都较好，具有整体性好等优点。而独柱T型墩适用于高度低于60m时，其原理是将悬挑式盖梁与墩柱充分结合，其截面尺寸与刚度均较小。而心薄壁墩适用于高度低于80m时，外观与独柱T型墩相似，其截面尺寸与刚度均较大。高墩大跨径连续钢构桥的抗震计算

5.1 计算时所需考虑的因素

通常受地形、断层、桥身长度限制，应考虑多点激励的影响。同一地震，其在地表所呈现的反应不同，因而幅值、频谱特征各异，再加上空间变化复杂，因而需考虑多方面因素。

地震时，受到高墩自身质量或周期影响，可形成两个及其以上塑性铰，而忽略高阶振型会导致设计时出现误差，从而影响桥梁抗震时安全性，因而在设计时应将桥墩高阶振型的影响计算在内。

5.2 反应谱方法

在桥梁抗震分析中，反应谱方法较为常用，但其弊端在于地震时假设支座运动规律相同，没有考虑运动的不一致性。对于处于地形复杂的高墩桥而言，这种不合理的假设造成非线性问题出现较大误差。

5.3 随机震动法

该方法是公认的较为合理方法，其结合地震发生的概率，但是计算量较大，同样也会使非线性问题出现误差。随着科技的发展，随机震动虚拟激励法应运而生，不仅解决计算量的问题，同时确保计算的精度，具有效率高，使用方便等优势，在高墩桥梁设计中应用广泛，但在处理罕见地震时存在局限。高墩大跨径连续钢构桥抗震措施

6.1 重视桥墩台处档块设计

地震中抗震档块出现剪裂现象，表明其设计对于提高桥梁整体抗震能力具有重要作用。在设计过程中，应重视其余主梁刚度的比值、剪裂的程度，此外针对不同跨径与结构的桥梁，应根据实际需要设计不同尺寸的档块。

6.2 可对支座進行隔振处理

设计高墩桥梁时，可采用叠层、铅芯橡胶等隔震支座，在桥梁与桥墩的连接处增加柔性，从而降低对地震的反应。

综上所述，分析高墩大跨径连续钢构桥梁结构抗震设计，有助于完善桥梁总体设计，提高桥梁抗震能力，减少经济损失，并提高桥梁安全性。

参考文献

连续钢构 篇3

【摘 要】本文以跨径布置为（104.5+190+104.5）m直线连续钢构桥为研究背景，利用midas Civil有限元分析软件建立桥梁模型，本文仅以E1地震作用下的结果来分析墩高对桥梁抗震性能的影响，分析不同墩高下桥梁抗震性能的差异，为同类桥梁的抗震设计提供参考。

【关键词】抗震性能；钢构桥；墩高；E 1地震作用

【中图分类号】U448.23【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0-01

1 概况

高墩大跨连续刚构桥在遭受地震灾害后，上部结构本身因地震而破坏的情形比较少见，往往是其他部位的破坏而导致上部结构的破坏。主要的震害部位是墩顶的墩梁结合处和墩底，而下部结构和基础的严重破坏则是引起桥梁倒塌并在震后难以修复的主要原因。某高墩大跨连续刚构桥跨径布置为（104.5+190+104.5）m，主梁为预应力混凝土箱梁，下部结构桥台采用单柱式桥台、桥墩采用薄壁双墩，研究墩高为60m、80m、100m和120m四种情况下，桥梁抗震性能的差异。

2 计算模型

大桥抗震分析采用三维有限单元法，计算采用midas Civil有限元程序。有限元计算模型均以顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，竖向为Z轴。选取连续刚构主桥作为研究对象，忽略相邻联对主桥地震反应的影响。主梁、桥墩均采用空间梁单元模拟，将桥面铺装及横隔板以荷载形式加载于梁单元上，并将其转换为质量。主桥墩位置由于水流的长期冲刷作用，表面基本没有土层，桩基完全在岩层中，属于刚性基础，因此墩底约束采用固结，不考虑桩-土-结构相互作用和深水作用。

边界条件：主墩与主梁“刚性连接111111”；桥台支座间距取4.5m，按仅纵桥向活动“弹性连接”“一般”模拟，活动方向刚度取0，不动方向刚度取108kN/m。

本桥抗震参数选取如下：场地类别为I类，场地特征周期为0.4，抗震设防烈度为8度，地震动峰值加速度为0.3g，本文仅以E1地震作用下的结果为例进行说明墩高与墩截面内力的关系。

全桥有限元模型如下：

3 墩高对桥梁抗震性能的影响

3.1 墩高对桥梁自振动特性影响分析

跨径相同情况下墩高变化与周期的关系见表1：

由表1可知相同跨径情况下结构周期随着墩高增加成线性增长趋势。当墩高为100m时，结构周期为7.15s，相对较大，结构偏于柔性，当墩高达到120m时结构周期为9.51s，周期值很大，表明结构柔性太大，对于梁桥而言，当结构周期超过10s时，该结构已不适用于工程实际。

3.2 墩高与内力关系

根据计算结果，结构在恒载-E1地震作用组合下内力值最大，所以本文仅以恒载-E1地震作用下的荷载工况为依据来说明相同跨径下结构的墩高与内力的关系。

墩高由60m变化到120m时，桥墩墩底截面顺桥向弯矩与墩高的关系如下表：

在相同跨径情况下，随着墩高增加，墩顶及墩底截面的顺桥向及横桥向弯矩均减小。由于随着墩高的增加，结构周期变大，柔性增加，传至墩顶截面弯矩值随之减小。

4 小结

相同跨径下结构自振周期随着墩高的增加成线性增长趋势，说明相同结构尺寸下，随着墩高的增加，结构柔性变大；建议设计者在上部结构尺寸不大的情况下，建议墩高值不宜过大；相同跨径下随着墩高增加，结构的柔性增大，对于跨径组合为（104.5+190+104.5）m的连续钢构桥而言，结构的最大墩高建议不要超过120m。相同跨径下随着墩高增加，墩顶及墩底截面的弯矩值均减小，这是由于随着墩高的增加，结构柔性变大，传至桥墩截面的弯矩值随之减小。

参考文献

[1] 朱鹏.深水作用下连续刚构桥地震反应分析[D].西安：长安大学，2009

[2] 余青松.高墩大跨连续钢构桥抗震性能研究[J].中国水运，2011， 11（10）

[3] 范立础，卓卫东.桥梁延性抗震设计[M].北京：人民交通出版社，2001

连续钢构桥施工控制技术分析 篇4

关键词：连续钢构桥,施工控制,裂缝

连续钢构桥是在预应力混凝土桥的基础上创造出的一个新的桥梁建设方法, 预应力混凝土连续钢构桥具有跨越能力大、施工方便、适用能力强、无需大型支座的优点, 使连续钢构桥常在深沟、宽谷、大江、大河、跨既有线建设上广泛运用。连续钢构桥的施工中不仅要保证桥梁整体结构的平稳以及桥梁结构的美观, 而且还要保证桥梁的承载力和桥梁的抗震能力, 因此, 在预应力混凝土连续钢构桥的施工过程中, 强化控制技术非常重要。其控制技术将统筹管理整个预应力混凝土连续钢构桥的施工过程, 在施工的用材、结构计算、施工管理、施工工艺等方面进行控制。

1 连续钢构桥施工中控制技术的重要性

随着我国生产力的不断提高, 各个行业的技术水平得到了提升。桥梁建设打破传统的费时、费力的建设局面, 采用多种有效的建筑方法, 促使桥梁建筑施工更加简单和安全。在钢构桥建设施工中采用自架设体系施工方法, 既将桥梁的上部结构分节段或分层进行施工, 后期节段或后层靠已浇节段或已浇层来支撑, 逐步完成全桥的施工, 也就是无支架而靠自身结构进行施工。而这种方法极易对桥梁建设产生影响, 例如增加桥梁结构的内力、造成位移变化等, 同时也可能导致桥梁每个节段的混凝土与各层的混凝土相互影响。因此, 需要在自架设体系的施工过程中提高监管力度, 严格控制桥梁施工按照设计图纸进行, 以增强工程项目的管控力度, 提高连续钢构桥的施工质量。

2 科学合理控制影响钢构桥施工因素

2.1 对施工中人员的控制

钢构桥通常建设在山谷、河流上, 在施工过程中要保证施工人员的人身安全。增强对施工人员进行安全意识教育和施工过程中安全操作技能的培训, 提高施工人员自我保护意识和正规施工操作行为, 从而也能确保了桥梁的质量, 增强应对施工中出现的突发事件的能力。对施工人员具体的控制措施是根据施工人员的工作性质, 将共同工作在一个施工环节上的施工人员, 进行分组, 根据施工的规范操作为标准, 对各组的施工质量、施工效率等方面进行比较, 对其中表现优异的一组给予奖励。另外, 在安全问题上小组之间要做到以“互相帮助”为原则。

2.2 对钢构桥施工设备的控制

钢构桥建设过程中的每个环节都需要采用各种大型施工设备。在施工过程中施工设备出现故障, 不能正常运用, 将延长桥梁建设的时间, 增加人力、物力、财力消耗。所以, 在钢构桥建设过程中对施工设备进行控制, 保证工程按照施工计划稳步进行。要加强监控措施, 定期检查设备是否存在破损, 并对破损的部分加以修补, 同时定期养护设备, 提升设备的运作效率。

2.3 确保钢构桥使用材料的质量

常用的材料包括预应力管道, 混凝土注浆材料, 建设材料等, 连续钢构桥施工中所采用的材料是影响工程质量的根本因素, 如果连续钢构桥的材料不达到标准就会降低桥梁的承载力及桥梁的使用寿命。施工过程中加强材料的监控, 尤其是混凝土材料中的钢筋含量及不同集料等, 由于混凝土材料中的钢筋含量及不同集料都会影响连续钢构桥的自身重量与质量。如果桥梁的自身重量过大将降低桥梁的抗压能力, 加快桥梁的破坏速度;而连续钢构桥的材料使用不当也会影响桥梁的质量。桥梁的材料监管保证桥梁按照工程设计的可行的方案进行, 避免材料使用不当而对连续钢构桥的施工产生影响。

3 连续钢构桥施工控制技术的分析

连续钢构桥施工控制技术是工程操作的重点之一, 可以从箱梁腹板、底板裂缝、合拢段施工控制及连续钢构桥施工监控等多方面进行分析。

3.1 箱梁腹板、底板裂缝控制

在桥梁建设中, 裂缝一直是预应力混凝土桥梁结构中一个普遍问题, 连续钢构桥作为预应力混凝土桥梁中的一种, 也时常产生裂缝缺陷。以箱梁腹板、底板出现裂缝现象为例, 在建设连续钢构桥的连续箱梁时要按照图1的连续箱梁施工图纸进行施工。箱梁在安装临时支座后要进行墩顶浇段施工, 完成此步骤, 拆除模板。由于连续钢构桥建设中应用大量的水泥, 墩顶浇段施工后箱梁的表面坚固、稳定, 但是在箱梁的内部水泥并没有完全凝固。此时, 将模板拆除, 箱梁的腹板、底板就会出现裂缝的问题。因此, 连续钢构桥的施工过程中应该采取一定的控制措施, 以防止裂缝问题的产生。

首先, 由于连续钢构桥的桥梁跨度大, 不可避免的增加桥梁的压力。在桥梁的悬臂安装的合拢吊架及摸底, 需要长期的使用, 通过对箱梁内部的水泥凝固程度进行测试, 保证箱梁坚固的情况下, 解除墩顶T形临时支柱。再将支撑箱梁的临时支柱作为永久支柱, 提高箱梁的抵抗力, 降低箱梁腹板的变形或者裂缝。其次, 改变箱梁底板的形状, 在建设连续钢构桥时用半圆形底板两端支力点改变箱梁底板整体的受力情况。最后, 在连续钢构桥的上层和下层之间适当的加入钢筋, 将箱梁底部的部分承载力转移到钢筋上, 降低裂缝问题的发生几率。另外, 提高桥梁建设中混凝土材料的质量, 尽量降低由于混凝土合成比例不当而产生混凝土水热化, 进而引起裂化, 避免箱梁的腹板出现裂缝问题。

3.2 合拢段施工控制

连续钢构桥中合拢段的施工是用混凝土浇筑、绑扎合拢段钢筋及已经穿入预应力钢筋的对接预应力管道的张拉预应力筋。在混凝土浇筑的初级阶段, 会出现收缩、徐变等因素, 导致合拢段的内部变形。在连续钢构桥施工中, 控制合拢段内部变形的问题就要保证预应力钢筋不变形, 需要对合拢段中的预应力进行测试, 根据有效预应力计算由预应力施工引起的悬臂挠度。测定时, 在预定的测点位置, 将波纹管开孔, 采用电阻应变片和电阻应变仪测量钢绞线的实际管道摩阻损失。通过预应力的测试的结果确定劲性钢使用的数量, 从而实施劲性钢骨架预埋工作。将劲性钢骨架准确的预埋到合拢段内部, 同时, 在合拢段适温的状态下将劲性钢骨架实施固定焊接工作, 增加预应力钢筋的抗变性能。

3.3 连续钢构桥施工监控

连续钢构桥施工过程的监控就是对桥梁的质量问题的监控及整个施工过程中连续钢构桥的结构安全监控。具体的监控办法为, 以设计方案中对高程线形和应力的施工建议为依据, 不断促进施工中高程线形和应力达到设计方案的标准。高程线形的控制需要对箱梁理论标高进行计算, 按照计算的数据对箱梁进行精确施工, 这是监控施工的重要依据;箱梁挠度测试是施工过程中采取监控措施不可缺少的一部分, 箱梁挠度测试包括预应力筋前→挂篮移动后→节段混凝土浇注完→张拉预应力筋后4个测试阶段;应力控制是控制截面受力情况的有效措施。最终实现以连续钢构桥模型所计算的应力值为基础, 由监测人员对施工中桥梁的实际应力值进行测量, 对可能造成实际应力值与模型应力值产生差值的因素不断改进, 尽量将差值降到最低。

4 结语

连续钢构桥施工控制技术的实施, 不仅使桥梁工程处于相对稳定的状态, 保证了桥梁搭建的准确度, 而且还使桥梁外形更加美观、受力更加合理、行车更加舒适。因此, 控制技术已经成为连续钢构桥施工中不可或缺的一部分。随着国内经济的不断发展, 对于桥梁建设也提出了更高的要求, 如何将低质量的桥梁向坚固、高质量的方向更好的优化, 这也是我们研究的一个重要课题。

参考文献

[1]吴威, 陈大红.连续钢构桥施工控制技术分析[J].中国新技术新产品, 2012 (18) :97.

[2]张亚凤.高墩大跨度连续钢构桥施工控制内容与方法研究[J].西部探矿工程, 2006, 18 (10) :254-255.

[3]王海勇.大跨径连续刚构桥施工控制技术[J].中国高新技术企业, 2010 (10) :153-155.

[4]侯俊宏.薄壁空心高墩连续钢构桥梁施工控制[J].建筑知识:学术刊, 2011 (2) :55.

大跨连续钢构桥动力特性分析 篇5

大桥主桥为三跨预应力钢筋混凝土连续刚构桥, 跨径布置为:62.78m+110m+62.78m=235.56m, 大桥全宽24.5m, 左右半幅桥面宽度均为11m, 中央带间距2.5m。

该桥采用悬臂浇筑法施工, 梁体采用单箱单室三向预应力变高度箱型断面。箱梁根部高6.5m, 跨中段梁高2.5m。主桥桥墩采用双肢薄壁实体桥墩, 主桥上部结构箱梁混凝土采用C50, 主桥墩身采用C40混凝土, 承台及桩基、引桥桥墩及桥台混凝土采用C30。

2 有限元分析

采用大型通用有限元分析软件ANSYS建立空间实体模型, 经分析大桥的前3阶频率如表1所示, 模态如图1所示。

3 动载试验

通过动力荷载试验以及结构固有模态参数的实桥测试, 了解桥跨结构的动力特性以及各控制部位在使用荷载下的动力性能 (振幅、速度、加速度及冲击系数等) , 除了可用来分析结构在动荷载作用下的受力状态外, 还可验证或修改理论计算值, 并作为结构设计的依据, 为大桥以后的运营养护管理提供必要的数据和资料。

3.1 脉动试验-自振频率测试

脉动试验通过采用高灵敏度的拾振器和放大器测量结构在环境激励下的振动, 然后进行谱分析, 求出结构自振特性。通过对拾振器拾取的响应信号进行谱分析, 可确定桥梁的自振频率分和振型。将传感器置于测点上, 由其拾取桥梁结构在大地脉动作用下的振动响应, 采样时间30分钟, 采样频率为100Hz。

从上表可以看出, 纵向漂移振型的第一阶频率为0.781Hz, 比计算值0.2234Hz相比大了许多, 这其中主要的原因是计算模型对大桥两端边界条件模拟的误差, 计算模型中按理想状态考虑主梁两端均为纵向滑动支座, 不提供任何纵向约束刚度。实际主梁两端的伸缩缝和支座, 在大桥发生自振这种位移极其细微的运动的条件下, 给结构提供了较强的纵向弹性约束。

大桥竖向振动的测试频率比计算频率略大, 反映出大桥刚度满足设计要求。

3.2 跑车试验-冲击系数测试

动力荷载作用于结构上, 会在结构上产生应变与挠度, 相应的可用测试仪器采集控制断面的动应变或动挠度, 动应变 (动挠度) 一般较同样的静荷载作用所产生的相应静应变 (挠度) 大。动应变 (挠度) 与静应变 (挠度) 的比值称为活荷载的冲击系数。由于应变 (挠度) 反映了桥跨结构在荷载作用下的受力情况, 是衡量结构性能的主要依据, 因此活载冲击系数综合地反映了动力荷载对桥梁结构的动力作用, 它与结构型式、车辆运行速度和桥面的平整度等有关。

根据桥梁结构特点, 在桥面无任何障碍的情况下, 本次试验选用一辆300kN重载车分上行和下行两种情况, 分别以10、20、30、40、50的均匀速度 (km/h) 通过测试桥跨, 以测定桥梁在各种行车速度下测试断面的响应动力时程曲线和最大动位移值。各车速下的实测冲击系数值分别为1.06、1.08、1.05、1.07、1.06。从实验结果可以看出在行车速度为20km/h时, 冲击系数达到最大值1.08, 试验测得的冲击系数总体稍大于按照设计规范计算的冲击系数。

3.3 跳车试验与刹车试验

对于跳车试验, 根据桥梁结构特点, 在桥面无任何障碍的情况下, 本次试验选用一辆300车分上行和下行两种情况, 以30均匀速度越过测试桥跨上高度为15的障碍物, 以测定桥梁测试断面的响应动力时程曲线和最大动位移增量值。跳车试验获得的竖向振动基频为1.367Hz, 第2阶频率为1.953Hz, 实验结果与环境振动试验的结果吻合良好。

对于刹车试验, 本次试验选用一辆300重载车分上行和下行两种情况, 以40速度通过测试桥跨跨中时紧急刹车, 以测定桥梁在各种行车速度下测试断面的响应动力时程曲线和最大动位移值。刹车试验测试得到的竖向振动基频为1.367Hz, 第二阶频率为1.953Hz, 纵向振动基频为0.879Hz。实验结果均与环境振动试验的结果吻合良好, 刹车试验与环境振动试验的正确性可以得到相互验证。

4 结束语

4.1大桥自振频率实测值普遍高于计算值, 说明结构实际刚度要大于设计刚度, 大桥的动力性能和整体受力性能较好。

4.2在行车速度为20km/h时, 冲击系数达到最大值1.08。试验测得的冲击系数总体稍大于按照设计规范计算的冲击系数 (竖向弯曲振动基频为1.367Hz, 冲击系数计算值为1.05) 。这与桥面铺装、结构形式、驾驶员行车习惯等有关。

参考文献

[1]余玲玲, 王解军.高墩大跨连续刚构桥的动力性能及地震反应分析[J].公路工程, 2008, 33 (1) .

[2]丰硕, 项贻强, 汪劲丰.大跨径连续刚构桥的动力性能及地震响应分析[J].中南公路工程, 2005, (04) .

[3]邓鲲.高墩大跨连续刚构桥的动力特性分析[J].交通科技, 2008, (06) .

连续钢构桥梁施工与温度应力分析 篇6

1.1 连续钢构受力

连续钢构桥是在连续梁基础上发展起来的墩梁固结的结构体系。在恒载作用下, 跨中弯矩与竖向位移基本一致。在墩梁固结共同作用下可以充分降低跨中区域的梁高, 减小主梁跨中截面尺寸, 使恒载内力进一步减小, 增加主桥跨径。

1.2 连续钢构桥设计理念

连续钢构桥设计上, 增大主梁结构尺寸, 加强梁的刚度, 可增大主桥的跨越能力;同时减小固结主墩的刚度, 增加其柔性, 又可以增加顿梁的尺寸比, 增加跨径。主梁在温度, 混凝土收缩徐变的因素影响下, 墩顶与主梁在顺桥向产生水平和转角位移, 主梁会因为桥墩的约束产生二次内力, 墩身的剪力和弯矩会迅速增大, 当采用抗推刚度小的薄壁墩身时, 能有效降低其内力, 有效避免了引起更大二次内力。

连续钢构桥梁的截面一般为变截面形式。选用变截面可以有效降低跨中由恒载引起的内力, 主梁受力曲线分布与截面变化形式吻合, 而且变截面梁可以有效减少结构混凝土用量从而减少结构的自重。连续钢构一般施工为悬臂浇筑施工, 在施工中结构形式与内力状态相吻合。

2 连续钢构桥梁的施工

2.1 工程概况

达州某跨线连续钢构桥, 该桥总长250.7m (包含桥台) , 横跨达万线铁路, 跨径布置为60+100+60m, 桥梁纵坡为4%, 双向横坡2%, 为满足铁路规划要求, 保证主跨及莲花湖方向边跨7.25m的净空, 在3号桥墩K0+222.22处设置竖曲线, 竖曲线半径为1250m。上部结构箱梁为三向预应力结构, 采用双幅单箱单室箱型截面, 两幅桥之间的缝隙采用钢筋混凝土连接使大桥成为一个整体。下部结构采用双薄壁墩身, 墩高为2#墩13.28m, 3#墩12.38m。气温:多年平均气温16~17℃, 最高气温41.2℃, 最低气温-4.5℃。

2.2 施工方案及施工要点

为保证跨线桥施工期间列车的正常运行, 应选用切实可行的最优施工方案。桩基础采用钻孔灌注桩, 下部结构施工完成后在桥位处搭设施工支架, 采用移动支架法施工上部箱梁, 箱梁施工完成后拆除支架, 设计结构体系形成后再施工栏杆等桥面系, 铺装成桥。

2.2.1 0号块施工

⑴墩顶0号块拟从承台顶搭支架施工 (亦可考虑在墩顶预埋牛腿支撑的托架上施工) , 支架、牛腿及托架应认真设计验算, 且支架需进行100%的预压。

⑵支架经加载预压, 并经观测完全达到设计与规范的要求后, 即可进行立模、绑扎钢筋。

⑶混凝土浇注。由于0号段混凝土数量大, 预应力管道密集, 为减轻托架负荷和保证混凝土浇注质量, 竖向可分层浇注, 但分层不超过2层, 分层应距离顶板倒棱下不小于50cm, 必须保证新老混凝土的可靠结合和加强混凝土养生。浇注混凝土应采取可靠措施 (如采用低水化热水泥或冷却管) 降低内外温差, 防止产生温度裂缝。

⑷待混凝土强度达到85%后, 且混凝土龄期不小于5d, 张拉纵、横、竖向预应力。

2.2.2 悬臂施工

悬臂梁段采用移动支架法对称平衡施工, 可采用两副梁段支架交替移动进行。对于跨越铁轨梁段, 可采用架设龙门架进行施工, 并采用架设军用梁作为防护架。

⑴搭设现浇梁段支架, 对支架进行堆载预压, 堆载重量相当于梁段重量, 当支架的变形及其基础沉降和不均匀沉降稳定后, 方可卸载。

⑵支架上立模浇注连续箱梁, 待混凝土达到85%设计强度以上时, 张拉纵向预应力钢束并张拉前一梁段的横、竖向预应力束。

⑶各梁段要求一次浇注完成, 保持对称平衡施工。用移动支架依次浇筑1号~12号梁段, 每梁段浇注过程为:架设支架、绑扎钢筋、定位立模、浇注混凝土、张拉纵向预应力束、张拉前一节段的横向预应力束、竖向预应力束、卸除前一梁段的支架并架设下一梁段支架。在12号梁段完成后, 主桥边跨现浇段采用支架现浇一次连续浇注完成, 并作好合拢边跨的准备。

2.2.3 合拢段施工

箱梁合拢是控制全桥受力状态和线形的关键工序。因此合拢顺序和工艺都必须严格控制。全桥分二个合拢阶段, 第一阶段边跨合拢, 第二阶段中跨合拢。

合拢段施工过程中应特别注意以下几条:

(1) 尽量减小箱梁悬臂日照温差, 注意保温和保湿养护, 以免混凝土开裂;

(2) 合拢温度必须控制在10~15℃之间, 不允许超过15℃;

(3) 顶推过程中应进行位移和顶推力双控;

(4) 边跨及中跨合拢应配水箱作为平衡重, 平衡重量应为合拢段混凝土重量的一半。在合拢时, 放出水的重量应该等于已浇混凝土重量的一半。

3 连续钢构桥温度应力分析

由于混凝土材料热传导性能较差, 在环境温度或者日照的影响下, 将使其表面温度迅速上升或者下降。但内部温度还处于原来状态, 导致结构变形, 并且受到内外约束阻碍, 会产生温度应力。随着大跨度预应力混凝土桥梁发展, 温度应力的影响将越来越大, 因此分析温度应力对桥梁的作用意义重大。

3.1 有限元数值模拟分析

采用MIDAS/Civil有限元软件对对该大桥温度效应进行模拟, 计算出各截面处温度效应的应力值与弯矩大小, 为施工设计提供依据。

参考原设计图纸的荷载标准温度作用, 计算时用到以下温度梯度计算模式:升温梯度取T1=17℃, T2=6.7℃, 降温梯度取T1=-8.5℃, T2=-3.35℃。整体升降温按20℃考虑。

计算模型如如图1, 全桥离散成90个单元, 97个节点, 模型边界条件为两端桥头现浇段设置活动铰支座, 固定其Y和Z方向位移, 墩顶与箱梁连接为固结, 固定所有方向位移, 桥墩与地基为固结。模型为三维梁单元模拟。

3.2 有限元数值模拟分析结果

有限元数值分析综合考虑自重, 二期恒载, 纵向预应力, 收缩徐变, 温度应力荷载作用。其中, 温度计算结果分别是在温度梯度荷载, 桥梁体系温变, 温度梯度与体系温变线性组合的作用下得到的桥梁温度产生的应力值。具体结果见图2、图3。

图2、图3所示为连续钢构桥梁分别在整座桥梁整体升温, 整体降温作用下的应力情况。有限元软件分析表明, 桥梁应力受温度影响比较大, 主要是在桥墩产生最大应力, 在整体升温情况下, 最大应力出现在墩顶, 大小为-4.7MPa, 在整体降温情况下, 最大应力为4.6MPa。

5 结束语

在分析连续钢构桥梁的温度应力可以看出, 温度对桥梁的影响很大。涉及问题多, 情况复杂, 在桥梁的运营阶段变化大, 特别是在日温差较大的地区, 此类问题尤为明显。温度应力目前被认为是造成桥梁产生裂缝的主要原因。目前温度应力的计算结果精确度不是很理想, 设计和施工时, 需要认真研究温度对桥梁造成的效应, 在构造, 配筋和施工工艺上采取可靠措施, 克服温度应力造成的不利影响。

参考文献

[1]过镇海.混凝土的强度和变形.北京:清华大学出版社, 1997.

[2]杜国华, 毛昌时, 司徒妙龄.桥梁结构分析.上海:同济大学出版社, 1994.

[3]张元海, 李乔.桥梁结构日照温差二次力及温度应力计算方法研究[J].中国公路学报, 2004.

[4]项海帆, 姚玲森.高等桥梁结构理论.北京:人民交通出版社, 2001.

连续钢构 篇7

该预应力钢构连续梁桥名为济南黄河二桥,位于济南西北,南北横跨黄河之上,向西接济聊一级汽车专用路,终点(桩号K100+630)接通与济青高速相接的北联路线,向南通向泰安。该大桥为济南西外环的组成部分。桥梁全长为5750m,桥面全宽为35.5m,双向6车道;主桥为长947.66m的预应力钢构连续梁体系,该连续梁分为5跨,最大跨径为210m;其南北引桥均为35m的简支T型梁,设计荷载为汽-超20、拖-120,该桥1996年开始修建,1999年完成通车。随着车流量、车载重的不断加大,当时修桥时所用材料设计强度已经不能满足承载能力要求,所以对该桥梁进行加固维修。

2 桥梁概况

2.1 桥面部位

由于交通量的加大加上材料强度不足,在大量车辆碾压的情况下,T型简支引桥和连续钢构桥的桥面都出现了裂缝、坑槽、车辙等病害,更为严重的是部分钢筋外露。在这种情况下,桥梁的耐久性将不能得到保证,车辆运行的舒适度和安全感也大打折扣,进而会影响到交通运输业的发展。

2.2 梁体部位

预应力钢构连续梁体下部受拉面出现裂缝,显然体内配筋不足,材料强度不足,不能满足承载能力的要求,T型简支引桥的梁肋某些部位出现少量细裂缝和残缺,主桥和引桥的某些腹板部位出现细裂缝。值得一提的是,桥墩表面也有少量裂缝出现。

3 维修加固措施

3.1 桥面维修

考虑到桥面的多处病害以及承载能力不足的情况下,又要求施工简单,操作简便,施工周期短,对于受损桥面采用桥面植筋补强加固法。即在原桥面增加一层钢筋混凝土,通过植入的钢筋使新钢筋混凝土很好地与旧钢筋混凝土共同作用。这样不仅可以提高其承载能力,还能解决桥面铺装受损的病害。植筋技术不会影响原桥结构,原桥承载力还能充分地得到利用,植筋凝结及固化时间短,可以保证被加固桥梁短时间承载。所以选择桥面植筋对该桥加固不仅具备经济和社会效益,还能提高功效并保证施工质量。

3.2 梁体底面维修

考虑到桥墩及地基承载力的问题,不能使上部结构自重过大,施工周期应短,施工应简便有效,所以采用粘贴碳纤维布的方法。碳纤维布的抗拉强度标准值大于3000MPa,弹性模量大2.1×105MPa,伸长率大于1.5%,加固该受损梁体,采用粘贴高强度、高弹性模量碳纤维布的方法也能取得类似于钢板的加固效果;其质量轻、厚度薄,不需要较大的空间,尤其适用该桥加固空间紧张、加固环境不乐观的情况;粘贴碳纤维布时,施工简便,对施工环境要求低,通过环氧树脂将其粘贴在梁底表面使之与梁体形成整体即可,加固后的质量不会增加,还保证了外表轻巧美观,相比体外预应力施工有很大的优势;此加固方法能够使结构具有很好的耐久性,加固时只需碳纤维布和环氧树脂,不会担心生锈,并具有耐碱、耐酸和耐大气环境腐蚀等性能。对梁体腹板某些细微裂缝及残缺以及桥墩上出现的细微裂缝,为保证梁体耐久性,避免结构体内钢筋锈蚀,通过喷射混凝土法灌缝即可。

4 施工方法

4.1 植筋补强法施工

(1)准备工作

将桥面板旧混凝土全部凿开,露出新的混凝土(大约需凿去2cm左右的旧混凝土),使其表面粗糙、整洁,避免杂物出现。

(2)钻孔并植入钢筋

在计算好欲植钢筋位置后进行钻孔,钻孔前需用探测器探出原钢筋位置,避免在钻孔时破坏主筋。然后清孔并完成注胶,清孔时,应逐个清理孔内的灰尘,利用清水或压缩空气清孔,以确保孔壁无灰尘,注胶时,应一次性完成注胶,注入孔内2/3即可。最后将准备好的钢筋同方向旋动进入孔内并排除孔内残留空气,植筋完成后应清除溢出的胶体,以确保新旧混凝土更好的结合。

(3)安装钢筋网并浇注混凝土

将原混凝土表面进行清理并对残缺部位进行维修,以保证新旧混凝土能很好地结合并形成整体。然后安装钢筋网,后安装的钢筋之间以及与植入的钢筋之间需进行牢固的绑扎。最后浇注补强混凝土。为增强补强效果,使新旧混凝土更好的共同受力,宜采用钢纤维混凝土进行浇注,浇注前应对补强表面做喷水湿润处理,浇注时需控制好厚度并随时做好修整工作,修整时,应用工具刮平表面并用水泥砂浆整平表面。

(4)养护

待新混凝土浇注后,需在其表面喷水进行养护工作,养护时间不能少于14h,避免使其过早受力而影响补强效果。

4.2 粘贴碳纤维施工

(1)准备工作

在梁底面标出需粘贴碳纤维布的位置和范围,误差应满足相关设计规范要求。

(2)表面处理

清除梁体底面风化层,使其露出新的结构面层,并清除结构表面灰尘,保证结构表面干净、无油污;对梁底裂缝进行凿开处理并喷射混凝土灌缝,然后平整被粘贴混凝土表面,保证无油污等杂质;对残缺部位应进行修补,保证表面平顺。表面处理时应注意:当外露钢筋锈蚀了,应对其做除锈处理;平整处理时,可通过涂刷环氧腻子在凹凸粗糙处并做刮平处理,在下一步施工程序之前,应确保找平材料表面干燥。

(3)涂刷涂料

将表面处理树脂用滚筒均匀地涂刷在梁底表面需补强部位,涂刷时需注意涂料完全地覆盖在混凝土表面上,不得有遗漏;待表面树脂不粘手时,用修平树脂填平表面凹凸处,保证表面平整。

(4)粘贴碳纤维布

待涂料基本固化后,用干燥的滚筒将浸渍树脂涂刷于待补强表面上;然后将碳纤维布展开、拉紧平铺在树脂上,用滚筒反复滚压以排除布与树脂之间的空气,使布与树脂充分地结合并完全浸于浸渍树脂中,如果发现碳纤维布与浸渍树脂之间有未密合的地方,可用美工刀沿着碳纤维布顺纤维方向剪开,然后再涂上浸渍树脂并用滚筒反复挤压直至无空气即可;待碳纤维布粘贴30min后,用滚筒再次涂刷浸渍树脂;最后待碳纤维布自然风干。如若粘贴第二层碳纤维布重复上述步骤即可。注意:在铺设最后一层碳纤维布时,需做最后一次平整处理并涂上浸渍树脂,风干过程应适当做好防水、防尘等保护措施。

(5)养护

粘贴碳纤维布后需7d达到完全固化,而达到初期固化需1d,在初期固化尚未完成之前,禁止桥上车辆通行。养护期间可采取铺盖薄膜的方式来防水、防尘。

(6)涂装

在碳纤维布表面充分风干,浸渍树脂硬化前,可根据设计要求,在其表面涂刷涂料漆进行装饰或涂刷防护漆。

5 结论

该预应力连续钢构梁桥发生桥面病害及梁体底面出现裂缝的病害,表明该桥承载能力不能满足要求。欲提高其承载能力,达到安全性和适用性,其上部结构自重不能过大,并考虑施工方法应简单有效,成本应低,施工周期不能过长而影响社会及经济效益,桥梁外型应保持美观并不做较大改观。所以选择桥面植筋补强加固和在梁体底面粘贴碳纤维布的加固方法,桥面植筋补强加固技术在此工程的应用,体现了它施工简便、操作简单、固化时间短、节约资金、具备经济性和能够保证施工质量的特点;而粘贴碳纤维布加固的方法体现了它的施工简便快捷、材料轻薄、极具耐久性、有效提高承载能力等特点。如今,该预应力连续钢构梁桥安全性和适用性均满足要求,说明采取植筋补强和张贴碳纤维布对该桥进行维修加固的方法是切实可行的。

摘要：结合工程实例,对受损的预应力钢构连续梁桥采取粘贴碳纤维布和桥面植筋补强等加固的方法进行维修,结果表明,采用的加固维修方法切实可行,维修后的桥梁安全性和适用性都满足要求。

系梁对连续钢构桥的地震反应分析 篇8

目前, 随着混凝土强度的不断改善, 设计和施工工艺的不断完善, 连续钢构桥越来越受到桥梁工程师的青睐。连续钢构桥上部结构连续长度, 桥墩高度有不断增大的趋势。特别是在跨径在200至300m之间刚构桥应用越来越多。随着连续钢构桥的大量建设, 其在地震作用下的反应分析成为研究的热点。本文探讨系梁对连续刚构桥在地震能力的影响, 以地震做用下控制截面的内力, 位移等来分析系梁的作用, 并加以算例说明。

2 抗震分析理论

2.1 动态时程分析原理

动态时程分析法是随着强震记录的增多和计算机技术的广泛应用而发展起来的, 是公认的精细分析方法。目前, 对于重要、复杂、大跨的桥梁抗震计算都建议采用动态时程分析法。

地震作用下, 桥梁结构地震运动微分方程为:

公式中:[M]、[C]、[K]分别为系统的总体质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵, {U}为对应的自由度的广义坐标列阵, P (t) 为外荷载。上述方程是二阶微分方程, 右端输入的实际是地震加速度时程, 它是不规则的, 难以用确定的函数表达。解方程较为有效的方法是逐步积分法, 逐步积分法根据已知的位移、速度、加速度和荷载条件, 从前一时刻计算下一时刻地震反应, 具体计算步骤分为如下三步。

a.将振动时程分为一系列相等或不相等的微小时间间隔Δt;

b.假定在Δt时间间隔内, 位移、速度、加速度按一定规律变化建立三者之间的关系;

c.求解ti+Δt时刻结构的地震反应;

通过对上述b、c两个步骤采用不同假定, 发展了很多积分方法。根据对位移、速度和加速度之间关系的不同假定, 时程分析计算的方法可以分为:New Mark-β法以及Wilson-θ法本文在计算分析时采用midas civil大型通用有限元分析程序中的常加速度法。

2.2 地震动的输入

采用1940年美国帝国峡谷地震的EI-Centro地震波输入。荷载工况取工况1:横向地震波输入+纵向地震波输入。并采用同步一致输入。

2.3 阻尼问题

阻尼是结构的一个重要动力特性, 也是结构地震反应中最为重要的参数之一, 其大小和特性直接影响结构的基本动力反应特征。由于阻尼的存在, 物体的自由振动将会逐步衰减。目前, 匀质结构一般都采用瑞利阻尼, 即假定阻尼矩阵为刚度矩阵和质量矩阵的线性组合。

通过结构模态实验得到的两阶不同模态的固有频率和阻尼比。的数值可以求得系数α、β, 从而可以近似确定结构的结构阻尼矩。本文模型计算时频率的数值取前两阶的自振频率, 阻尼比取0.05。

3 算例分析

3.1 工程概况

某桥主桥为60.0+95+60.0米三跨一联的预应力混凝土变截面连续刚构桥, 主梁截面为单箱单室截面, 箱梁顶板宽12m, 底板宽6.7m, 翼缘板悬臂长2.65m。箱梁根部高6.1米, 端部及跨中高2.5米, 箱梁高度采用2次抛物线方式从箱梁根部高6.1米变化至端部及跨中高2.5米。桥墩采用双薄壁实心墩, 墩高30m, 每片墩宽6.7米, 墩厚度1.4米。

3.2 有线元模型建立

本文的桥梁结构有限元模型采用大型通用有线元软件midas civil来建立模型。主梁和桥墩采用梁单元模拟, 共建有138个节点, 135个单元。主梁和桥墩的连接采用刚性连接。桥墩墩底完全固结, 不考虑桩-土相互作用。本文建立的模型有:

模型一:无系梁模型。

模型二:矩形实心截面系梁, 系梁位置距墩底0.5h (h为桥墩高) 。

模型三:矩形实心截面系梁, 系梁位置距墩底2h/3 (h为桥墩高) 。

上述模型除有无系梁和系梁位置不同外, 其它方面完全相同。

3.3 计算结果及分析

控制截面选取主梁边跨跨中1-1截面;桥墩0号块外侧2-2截面;主梁中跨跨中3-3截面。对于设计人员多关心的往往是最不利情况即结构反应的最大值。故表1～4给出了不同模型在工况1下的主梁各截面位移、弯矩、轴力及桥墩墩顶和墩底轴力反应最大值, 来分析系梁对结构地震反应的影响。

从以上数据分析可知:a.由各模型各阶频率表可知, 没有设置系梁的模型1自振频率小于模型2, 模型3的自振频率。模型2的一阶自振频率增大61.9%, 模型3的一阶自振频率增大44.9%。故系梁对自振频率的影响是相当可观的;系梁位于二分之一墩高 (模型2时产生的前六阶自振频率最大。b.从模型的位移来看, 水平方向位移反应较为明显, 位移大小为:模型1>模型2>模型3。模型1的纵向位移反应最大, 比模型2纵向位移平均增大81.9%, 比模型3的纵向位移平均增大了118%;竖向位移和横向位移基本相同。模型2的纵向位移与模型3相比增大20。c.主梁各截面弯矩表可知, 结果大小为:模型1<模型3<模型2.模型2比模型1截面弯矩My平均增大33.74%。模型2比模型3弯矩平均增大24.3%。d.主墩轴力对比可知:加上系梁后墩顶截面轴力减小, 墩底轴力增大;模型2的墩底轴力大于模型3的墩底轴力;1号桥墩模型2的墩顶轴力大于模型3的轴力。2号桥墩模型3的墩顶轴力大于模型2的轴力。

4 结论

由于设置了系梁, 模型2、模型3桥梁结构体系相对于没有设置系梁的桥梁结构整体刚度大, 故自振频率有所增大。当地震作用时, 模型2、模型3的主梁顺桥向位移明显小于模型1的顺桥向的位移, 且主梁各个截面的弯矩增大。刚度变大, 位移变小, 内力增大, 故结果符合常理。

通过模型2、模型3的比较, 系梁位于三分之二墩高位置时, 它对于减小顺桥向位移和主梁截面弯矩My的作用较为明显。故实际高墩连续刚构桥设置系梁时, 系梁位置的影响应充分考虑及重视。通过对模型1、模型2、模型3的地震时程分析, 可以认为对于大跨度的连续钢构桥来说, 系梁的设置对结构的地震响应影响较大, 特别是当桥墩较高时应设置系梁。

参考文献

[1]范立础.桥梁抗震[M].上海:上海科学技术出版社, 1996.

[2]叶爱君.管仲国.桥梁抗震[M].北京:人民交通出版设, 2011.

[3]李国豪.桥梁结构稳定与振动[M].北京:中国铁道出版社, 1992.

[4]宋一凡.公路桥梁动力学[M].北京:人民交通出版社, 2000.

[5]范立础, 胡世德, 叶爱君.大跨度桥梁抗震设计[M].北京:人民交通出版社, 2001.

连续钢构 篇9

某高速公路桥主桥基础采用冲击钻成孔,墩身采用方便快捷的翻模法施工,连续钢构梁采用挂蓝法结合支架法施工,砼均采用砼输送泵泵送入模。每墩配备一台塔吊、一台施工电梯配合施工。设计明确上部结构合拢顺序为:先边跨合拢,再中跨合拢。因此我们就可以优先施工两个中间墩,两个边墩随后。下面对该桥薄壁空心墩和连续钢构箱梁的施工方法进行分析探讨。

1 施工工艺及技术要求

爬架、滑道、大块模板及滑升桁架的非标杆件加工应全部在工厂加工试互拼,待检查合格后再解体成编号节段大块模板运往现场。制作的关键是结构杆件尺寸要准确和拼装部件的互换性。灌筑第一节墩身混凝土(4m)前要认真清理杂物、检查模板与提升设备、安装与调整爬架位置、固定爬架钢夹头螺栓、安装与调整提升桁架、安装与调整提升机具、检查验收合格确认无误、方可投入使用,并经检查墩身结构钢筋绑扎预埋杆件等合格后呈报驻地监理和高监经检查并签认后方可进行下道工序经多次测量定位数据计算无误并由监理答字认可方可进行施工。

2 墩身施工

2.1 质量控制

由于本桥桥墩为单肢薄壁空心墩,砼表面容易产生收缩裂缝,所以砼表面裂缝防治是本桥墩身施工质量控制的重点。我们在实际施工采取了如下措施对砼表面裂缝进行防治,其效果比较理想。(1)采用同一厂家供应的同一品牌优质水泥,选用粒经控制在5~25mm花岗岩碎石,细度模量2.9~2.6.2.5mm的优质中砂,选择与水泥相容的最佳外加剂,采用优质的一级粉煤灰。(2)采取合适的塌落度,根据混凝土的泵送高度,30m以下取12~14,30~40m之间取14~16;60m~100m取16~18,100m以上取18~20(均指入模时塌落度)。(3)砂率一般取38~45。在满足泵送条件的情况下,砂率应是越小越好。(4)控制水泥用量,水泥用量大,则水化热大,混凝土容易产生裂缝,表面容易产生的龟裂。因此在保证混凝土强度的前提下尽量减少水泥用量,采用超量取代法参入加粉煤灰及矿粉,每方混凝土掺量在70~80㎏左右。(5)混凝土入模时应该注意,混凝土下落自由落差不得大于2.0m,并严格控制砼的入模板温度。严格采用薄层法浇筑,分层厚度不得大于30cm。砼振捣要均匀充分,但不能过振。(6)采用包裹保温保湿养护,养护过程中必须保证混凝土表面湿润。(7)缩短节段之间混凝土的龄期差,特别是承台与底节墩身混凝土的龄期差不宜超过5天。

2.2 施工安全管理

由于本桥桥墩高度非常高,施工安全管理尤为重要。必须制定完善的施工安全管理措施,配备专职安全员,在作业区巡查,确保施工安全。在施工过程中,脚手架及挂蓝机具的安装与拆卸要严格按照规章制度操作,其中脚手架要搭设规范,作业层防护须严密,脚手架跳板要铺满,要有足够的架体与墙体的拉结点且拉结点不能随意拆除。本桥桥墩在施工至一定高度后,采取全封闭法施工,将墩身周围可能发生的坠物都应事先撤除或加以固定,严禁与施工无关人员进入。

3 上部结构施工

3.1 边跨现浇段及0#块施工

边跨现浇段及0#块均采用“托架法”施工,现浇托架安装完成后必须经过检查合格并经行试压后方能使用。根据预压量测的数据以及施工经验等,确定其施工预拱度。在施工过程中必须采取措施减少水化热对砼的负面影响,防止裂缝的发生。严格按照规范要求采用薄层法浇筑,每层厚度不得超过30cm,砼振捣要充分,且不得过振。砼浇筑完成后注意养生。砼浇筑时应当注意保护预应力管道的通畅。

3.2 挂蓝悬臂施工

箱梁施工挂篮采用三角挂篮结构形式。0#块施工完毕后,在0#块上拼装挂篮并锚固,并进行荷载试验。经试验合格后,方可进行悬臂梁施工。各悬臂段施工均一次浇筑完成,各节段对称浇筑,偏重不得超过设计允许值。挂篮和机具的移动必须遵循对称、平衡、同步进行的原则,且挂篮前移必须是在预应力束张拉完成并完成孔道压浆完成后方可进行。悬臂浇筑段的模板必须与前一阶段梁体紧密贴合,混凝土宜从悬臂端开始向已浇块件方向浇筑,相邻阶段的接缝应严整、密实、色泽一致、接缝平整。在箱梁施工阶段,对危及挂篮安全的锚固系统在施工中将重点检查,对桥轴中线及主梁线型进行精密测量、调整。

3.3 合拢段施工

合拢段施工是控制全桥受力状态和线形的关键工序,因些箱梁的合拢顺序、合拢温度和工艺应严格控制。根据设计要求,先合拢边跨,然后再合拢中跨。合拢段以吊篮作为承重结构进行施工,一个合拢段吊篮和施工荷载总重量应小于50t。合拢前调整两端中线及高程,并在悬臂端加配重(配重等同与合拢段自重),按设计要求实施临时锁定后,选择一天中低温(设计合拢温度为15~25℃)且温度变化幅度最小的期间,进行砼浇筑,浇筑时同步卸除配重。

3.4 预应力施工质量控制

预应力被称作桥梁的“生命线”。预应力管道预埋位置必须准确,所有预应力管道必须按照设计图要求采用“井”字形定位筋精确定位。在混凝土强度达到设计强度的90%且龄期满7天以后,方可张拉预应力束。预应力张拉采用张拉力与引伸量双控,以张拉力控制为主,要求实测引伸量与设计引伸量两者误差在±6%以内。首先张拉纵向预应力,横、竖向预应力滞后3个节段进行张拉。每一截面的钢束应该按照先直束,后弯束的顺序张拉。纵向预应力钢束在箱梁横截面上应保持对称张拉,张拉时两端应保持同步。张拉步骤为:0→初应力→σcon(持荷2min)。钢绞线张拉完毕,张拉力和伸长量符合设计要求后,即用砂轮机将多余部分切除,不允许用氧乙炔烧割或电焊烧割。

4 结束语

本桥结构较复杂,技术要求高,安全风险大,施工难度大,但是在施工过程中把握住了其施工控制要点,制定了严密的施工计划,克服了种种困难,最终顺利的完成该大桥的建设,为同类桥梁的施工提供了参照。

参考文献

[1]贾丽霞.空心薄壁墩滑模施工技术[J].山西建筑,2010,(28).