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大跨度预应力混凝土连续刚构造桥长期挠度分析和施工控制措施

2019-02-17齐皖东

四川水泥 2019年4期
关键词:跨度挠度张拉

齐皖东

(汕头大学,广东 汕头 515063)

0 前言

近几年,我国桥梁兴建中,传统的桥梁建设结构已经无法满足需求,大跨度桥梁逐渐兴起,并成为当前桥梁建设的关键,具有大跨度、连续性等特点。因为,该结构下的桥梁具有墩梁固结、主梁连续等特点,连续梁间无伸缩缝隙,提高了行车安全性,增强了桥梁寿命。实际上,该种桥梁布局是由传统的连续刚构桥延伸而来,T 型钢架构被保留,支座建设、体系转换等取消,施工困难度简化。并且,在抗弯刚度与抗扭曲度上,与大跨径受力相符。因为,该种刚构桥模式具有生命力,因此,该种刚构桥成为桥梁建设的首选。

1 大跨度预应力混凝土连续钢构造桥的发展

在桥梁建筑史上,连续桥梁已经出现几十年,但是,因施工方式落后,在上世纪六十年代之前,连续梁桥的跨度多在百米之下,桥梁建筑模式应用并不广泛。建筑技术的发展,悬浇与悬拼施工技术的出现,T 型钢结构的产生,推动了连续梁桥的发展与广泛应用。当前,该种桥梁建筑结构的应用,桥梁已经能够跨越200m距离,推动了连续梁桥这一桥梁构造模式的普及。并且,经过几十年发展,桥梁具有养护便利、车辆行驶平坦、钢结构几乎不变形、抗震能力高等优势[1]。

大跨度预应力连续梁桥主要由混凝土、钢结构构成,其主要包含有桥梁墩台、主梁构成,其中,主梁包括T 型钢结构、连续梁等。虽然时在连续桥梁基础上发展,但是,大跨度预应力混凝土连续钢构造桥与其不同,柔性桥墩的采用是主要区别,高墩的柔性,保障桥梁在位移下仍然具有较高的适应性,即使是竖向荷载的影响,仍能够保障墩台结构受力的科学性[2]。

近几年,我国连续建成多个大跨度钢构造桥,跨度大于120m 的钢构造桥已经建成70 座以上,如:1997年,我国第二座大跨度连续钢构造桥建成,桥梁跨度为270m,其的跨度之长、在当时位居世界第一。这些都说明了在大跨度连续钢构造桥上,我国已经掌握了国际上领先的建造技术。

2 大跨度连续刚构造桥长期挠度分析

在某大跨度连续钢构造桥的建设工程中,该桥梁为三跨桥,跨径分别为150m、270m、150m,桥面宽为32m。该桥梁的上部与下部均建设有单独桥,单独桥的面宽16m。为了解该桥梁的挠度,笔者对桥梁数据变化进行分析,结果发现,经过时间推移,桥梁下挠达到23cm。但是,与另一相同结构的预应力混凝土连续刚构桥的下挠相比(桥梁跨径245m,下挠30cm),该桥梁的下挠力度并不大。实际上,纵观我国各个大跨度连续钢构造桥,可以发现,桥梁挠度提升的现象屡见不鲜。桥梁下挠,影响了行车的平稳,增大了行车的危险性。

2.1 对长期挠度的方法分析

在运营条件下,桥梁结构应力较小,与混凝土线性俆 变的理论相符,而多次施加应力时,所出现的应变与叠加原理相符。可由以下方面对桥梁俆 变展开探讨:其一,桥梁主要构造已经完工,二期恒载未开始,对该阶段的间隙时间进行剖析;其二,二期恒载已经完工,对通车的长期 俆变挠度并未测算;其三,利用桥梁长期挠度的预测值,剖析主桥上下结构俆 变前彼此的关系[3]。

2.2 分析计算

为掌握桥梁俆 变和时间的关系,文章选择了ANSYS 程序与三维有限元分析。对于二次开发,应利用程序特性进行,将新规内的混凝土俆 变公式引入其中,因混凝土降温与收缩方式等同,可以此思考两者间关系。在ANSYS 程序中,可选择方式较多,文章选择了初始应变法,将混凝土与预应力筋沿桥梁纵向划分为多个单元,保障预应力筋与混凝土同时发挥作用,对于力筋的应力不同,可在各单元中选择不同实数模仿,模拟应力消耗带来的影响。

在该钢构造桥工程建设中,第一阶段主体结构已经建成,二期恒载俆 变还未施行,展示了:一期恒载作用下,随着时间的推移,桥梁俆 变变形逐渐出现上挠,俆变与时间呈正比例关系,因此,为降低俆 编变形,应尽可能推迟二期恒载工程建设。然而,现实中的工期较短,混凝土一旦达到强度需求,二期恒载工程会马上开始,假定二期恒载的动工时间为40 天。

在完成第一阶段的主体结构之后,不应该马上开始施工第二阶段,以免增加桥梁绕度。若上阶段竣工至下阶段动工间间隔40 天,以此对桥梁俆 变进行计算,得出结果显示:俆 变下挠力度不断增大,且与时间推移成正比关系。 俆变想要达到平稳,若没有任何外力作用,需要1800 天。

在新要求中,长期挠度涵盖了预测需要观察多个方面,尤其是准永久值的影响。依照40 天的一期竣工与二期施工的间隔时间,竣工后桥梁工程可直接通车,以此分析得出:在第三阶段,俆变回出现下挠现象,间隔时间越长,则下挠值增大,与第二阶段相比,第三阶段的计算值增大,与实测值类似。

2.3 理论分析

通过对比三个阶段的实际结果与理论结果,我们发现第二阶段的绕度实际值跟理论值相差有40%,这是非常大的。再吧准永久值造成的影响考虑进去之后发现,第三阶段挠度值的理论结果与实际结果相差减小,约22%。

在第二阶段,若预应力水平相差较小,后期俆 变挠度也相对较小。第三阶段,若预应力水平相差较大,后期俆 变挠度也会增大。对此,降低预应力差值,能够有效控制后期俆 变,因此,在钢结构桥施工设计时,应将预应力的差值、后续挠度影响等考虑其中,保障桥梁的安全性与寿命[4]。

然而,经过几年时间,第三阶段的预测挠度值与实际结果间的误差逐渐显现,因为,桥梁不仅要承受恒载,还要承受循环荷载。对此,想要全面掌握该桥梁的俆变,应根据第三阶段所得数据,将混凝土变化考虑其中,探讨预应力混凝土连续钢结构桥的长期性,探讨其的后期疲劳性能,全面掌握桥梁工作期间的状态变化,有效降低应变挠度,成为关键。

3 大跨度连续刚构造桥的施工控制措施

为提高连续钢构造桥的施工控制,文章探讨了钢构造桥的施工流程、预应力施工技术。

3.1 施工流程

本工程可直接选用悬臂浇筑法,施工具体流程如下: 其一,在桥墩位置,提前设置支架,为后续工程提供支撑。在支架上,以混凝土浇筑梁段,为拼装挂篮奠定基础。其二,在挂篮拼装时,工作人员应以悬臂浇筑方式利用混凝土浇筑梁段,有效控制该阶段的施工质量。其三,因边孔与梁段相邻,梁段可直接浇筑于支架。在梁段浇筑中,应保障每个梁段的间距在3-4m,并保障梁段强度与设计相符,方可进行后续施工。其四,以悬臂浇筑进行施工,依照规范的施工流程展开施工,保障施工速度与质量。

3.2 预应力施工技术

在本次桥梁施工中,为达到纵向预应力的需求,选择锚具型号为OVM15-7;为满足竖向预应力,选择锚具型号为YGM。

首先,预应力管道埋设时,选择70mm 内径的波纹管作为纵向预应力,埋设偏差控制在5mm 以下,保障波纹管所处位置的准确性。同时,在对钢筋进行定位时,可在箱梁的曲线0.5m、直线1m 处设置“井”字结构,此为波纹管所在位置。

其次,压浆嘴、排气孔的科学设置。在桥梁施工中,进浆渠道即为压浆嘴,应将其设置在与底部临近的两个管道间;排气孔应以硬塑管为材料,设置在顶部锚板的临近位置,保障两者作用的高效发挥,有效控制施工质量。

再次,钢绞线的张拉。选择4 台性能良好的千斤顶,在预应力张拉时,可直接利用千斤顶提供帮助,简化工作难度。在钢绞线的张拉中,工作人员应对初应力及时调整,将张拉应力控制在15%,分段张拉,对钢绞线的伸长量进行详细记录,通过将记录的伸长量和理论伸长量进行对比,保障钢绞线张拉效果达标。之后,施工人员可进行锚固。

最后,压浆作业,施工前清理管道杂物,配置水泥浆时,遵循试验规定,保障压力低于40Mpa,由压浆孔将泥浆压入,保障其符合施工需求。后展开割束作业,利用砂轮切割机展开施工,保障外漏长度低于3cm。最后,对锚口进行清洁,清洗干净后可进行凿毛处理,并根据工程设计对钢筋进行设置,形成钢筋网片后,可进行封锚工作。

3.3 施工控制

在桥梁施工中,不仅要重视施工技术控制,还要对桥梁结构的内部应力进行监测,若结构荷载发生变化,必然导致桥梁内力发生变化。对此,积极利用计算机,对结构内力实时监控,掌握其的变化情况。同时,还要对施工温度进行控制,温度直接影响着桥梁挠度,而温度变化主要表现在季节变化与日照变化。对此,实时测量温度差,掌握温度对桥梁的影响,有效控制温度,降低其对工程挠度的影响。

4 总结

总而言之,在大跨度连续钢构造桥建设中,全面分析长期挠度,加强施工控制,能够有效提高桥梁质量。上文探讨了连续刚构造桥的长期挠度展开分析,并对桥梁施工的控制展开探讨,工程质量与寿命得到保障,推动了该种桥梁结构的广泛应用。

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