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摘要:随着我国经济的告诉发展,缓解交通问题,兴建桥梁工程越来越多,预应力混凝土结构的应用范围更加广阔。和发达国家相比,我国预应力混凝土工程的研究相对落后。如何在大跨度预应力混凝土桥梁施工中,采用合理技术施工,是本文研究的重点。这对保证桥梁施工质量和建设安全至关重要。
关键词:桥梁;大跨预应力;混凝土;施工技术
一、 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制
大跨度预应力混凝土桥梁的施工工艺复杂繁琐,影响因素多,技术要求高。要达到施工控制的目的,确保大桥施工的安全和顺利,保证成桥线形和内力满足设计要求,必须对特大桥梁的施工进行严格监控,及时处理各种误差。为此,首先要明确施工控制结构分析方法,即理论模型的建立及其计算方法,包括结构在各个阶段的内力和挠度的计算、各施工阶段控制参数的计算等。结构计算是桥梁监控的理论依据,目前主要的计算方法有:正算法、倒拆法、无应力状态法。正算法是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析,依次计算各施工阶段架设临时结构的施工内力和位移。根据计算原则,选择计算参数,获得相应的控制参数。结构按正算法所控制的参数和顺序施工完毕时,理论上的恒载内力和主梁线形应与预定的理想状态基本吻合。正算法在工程中的应用较为广泛。倒拆法按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构行为分析,山成桥的理想恒载状态出发,按照与实际施工步骤相反的顺序,进行逐步倒退计算而获得各施工阶段的控制参数。结构按正装顺序施工完毕时,理论上其恒载内力和线形便可达到预定的理想状态。倒拆法是斜拉桥施工计算中广泛采用的一种方法。无应力状态法以桥梁结构各构件或单元的无应力长度和曲率保持不变的原理来进行结构状态分析,将桥梁结构安装的中间状态和终结状态联系起来,为分析桥梁结构各种受力状态提供了一种有效的方法。无应力状态法较多应用在大跨度拱桥和悬索桥上。
二、大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术及影响因素
大跨度预应力混凝土桥梁施工控制就是要使施工实际状态最大限度地与理想设计状态相吻合。为此,必须了解可能使施工状态偏离理想设计状态的所有因素。这些因素包括:
结构参数。不论何种桥梁的施工控制,结构参数都是必须考虑的重要因素。结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料,其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括:结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、材料容重、材料热膨胀系数、施工荷载、预加应力或索力。
施工监测误差。施工监测是桥梁施工控制中最基本的技术手段之一,包括应力监测、变形监测等。保证测量的可靠性对控制极为重要。
结构计算分析模型。对实际桥梁结构进行简化而建立的计算模型,会与实际结构的真实情况之间存在误差,包括各种假定条件、边界约束条件的处理和模型本身的精度等方面。控制中需要在这方面做大量工作,如建立最能反映结构实际特征的模型和分析方法,必要时还要进行专门的试验研究,以使计算模型误差所产生的影响减到最低限度。同时,可通过对多种方法的计算结果作对比分析,验证计算结果的正确性。
温度变化。温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大,在不同时刻对结构状态,包括结构应力以及变形进行量测,其结果是不一样的。必须考虑温度变化的影响。温度变化相当复杂,包括季节温差、日照温差、骤变温差、残余温度、不同温度场分布等,所以在控制中是难以考虑的(要考虑也将是非常复杂的)。通常都是将控制理想状态定位在某一特定温度下,从而相对排除温度变化对结构的影响一般是将一大中温度变化较小的早晨作为控制所需实测数据的采集时间,但对季节性温差和桥体内温度残余影响要子以重视。
材料收缩、徐变。对混凝土桥梁结构而言,材料收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响,这主要是由于施工中混凝土普遍加载龄期短,各阶段龄期相差较大,控制中要子以认真}JI-究,以期采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。
施工管理。桥梁施工控制的对象就是桥梁施工本身,施工管理好坏直接影响桥梁施工的质量、进度等,特别是施工进度一旦不按计划进行,必然给施工控制带来一定难度。以悬臂施工和混凝土连续梁、连续刚构桥为例,如果两相对悬臂施工进度存在差别,就必然使两悬臂在合龙前等待不同的时间,从而产生不同的徐变变形,由于徐变变形较难准确估计,所以容易造成最终合龙的困难。
三、预应力混凝土结构抗震问题
当前,国际混凝土结构工程界非常重视预应力混凝土结构的抗震。研究表明,预应力结构在地震區,只要合理的设计和施工,和普通钢筋混凝土结构一样可以应用。采用竖向预应力加固普通钢筋混凝土结构,可提高结构抗震性能。采用竖向预应力的混凝土结构,可以提高结构抵抗水平荷载的能力,并在地震之后又能很快的复原。在地震作用下,预制的预应力混凝土结构会发生屈服,产生塑性铰,提高整个结构的延性和耗能能力而避免损坏,因而具有良好抗震性能。
四、结语
总之,随着科技的发展,新材料的开发和应用,我国桥梁建设正在与国际接轨,开始向大跨、新型、轻质和美观方向发展。大跨预应力混凝土桥梁施工,只要控制好不利因素,保证施工技术,就能造出一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大和科技含量高的大跨径桥梁
关键词:桥梁;大跨预应力;混凝土;施工技术
一、 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制
大跨度预应力混凝土桥梁的施工工艺复杂繁琐,影响因素多,技术要求高。要达到施工控制的目的,确保大桥施工的安全和顺利,保证成桥线形和内力满足设计要求,必须对特大桥梁的施工进行严格监控,及时处理各种误差。为此,首先要明确施工控制结构分析方法,即理论模型的建立及其计算方法,包括结构在各个阶段的内力和挠度的计算、各施工阶段控制参数的计算等。结构计算是桥梁监控的理论依据,目前主要的计算方法有:正算法、倒拆法、无应力状态法。正算法是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构变形和受力分析,依次计算各施工阶段架设临时结构的施工内力和位移。根据计算原则,选择计算参数,获得相应的控制参数。结构按正算法所控制的参数和顺序施工完毕时,理论上的恒载内力和主梁线形应与预定的理想状态基本吻合。正算法在工程中的应用较为广泛。倒拆法按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行结构行为分析,山成桥的理想恒载状态出发,按照与实际施工步骤相反的顺序,进行逐步倒退计算而获得各施工阶段的控制参数。结构按正装顺序施工完毕时,理论上其恒载内力和线形便可达到预定的理想状态。倒拆法是斜拉桥施工计算中广泛采用的一种方法。无应力状态法以桥梁结构各构件或单元的无应力长度和曲率保持不变的原理来进行结构状态分析,将桥梁结构安装的中间状态和终结状态联系起来,为分析桥梁结构各种受力状态提供了一种有效的方法。无应力状态法较多应用在大跨度拱桥和悬索桥上。
二、大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术及影响因素
大跨度预应力混凝土桥梁施工控制就是要使施工实际状态最大限度地与理想设计状态相吻合。为此,必须了解可能使施工状态偏离理想设计状态的所有因素。这些因素包括:
结构参数。不论何种桥梁的施工控制,结构参数都是必须考虑的重要因素。结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料,其准确性直接影响分析结果的准确性。结构参数主要包括:结构构件截面尺寸、结构材料弹性模量、材料容重、材料热膨胀系数、施工荷载、预加应力或索力。
施工监测误差。施工监测是桥梁施工控制中最基本的技术手段之一,包括应力监测、变形监测等。保证测量的可靠性对控制极为重要。
结构计算分析模型。对实际桥梁结构进行简化而建立的计算模型,会与实际结构的真实情况之间存在误差,包括各种假定条件、边界约束条件的处理和模型本身的精度等方面。控制中需要在这方面做大量工作,如建立最能反映结构实际特征的模型和分析方法,必要时还要进行专门的试验研究,以使计算模型误差所产生的影响减到最低限度。同时,可通过对多种方法的计算结果作对比分析,验证计算结果的正确性。
温度变化。温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大,在不同时刻对结构状态,包括结构应力以及变形进行量测,其结果是不一样的。必须考虑温度变化的影响。温度变化相当复杂,包括季节温差、日照温差、骤变温差、残余温度、不同温度场分布等,所以在控制中是难以考虑的(要考虑也将是非常复杂的)。通常都是将控制理想状态定位在某一特定温度下,从而相对排除温度变化对结构的影响一般是将一大中温度变化较小的早晨作为控制所需实测数据的采集时间,但对季节性温差和桥体内温度残余影响要子以重视。
材料收缩、徐变。对混凝土桥梁结构而言,材料收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响,这主要是由于施工中混凝土普遍加载龄期短,各阶段龄期相差较大,控制中要子以认真}JI-究,以期采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。
施工管理。桥梁施工控制的对象就是桥梁施工本身,施工管理好坏直接影响桥梁施工的质量、进度等,特别是施工进度一旦不按计划进行,必然给施工控制带来一定难度。以悬臂施工和混凝土连续梁、连续刚构桥为例,如果两相对悬臂施工进度存在差别,就必然使两悬臂在合龙前等待不同的时间,从而产生不同的徐变变形,由于徐变变形较难准确估计,所以容易造成最终合龙的困难。
三、预应力混凝土结构抗震问题
当前,国际混凝土结构工程界非常重视预应力混凝土结构的抗震。研究表明,预应力结构在地震區,只要合理的设计和施工,和普通钢筋混凝土结构一样可以应用。采用竖向预应力加固普通钢筋混凝土结构,可提高结构抗震性能。采用竖向预应力的混凝土结构,可以提高结构抵抗水平荷载的能力,并在地震之后又能很快的复原。在地震作用下,预制的预应力混凝土结构会发生屈服,产生塑性铰,提高整个结构的延性和耗能能力而避免损坏,因而具有良好抗震性能。
四、结语
总之,随着科技的发展,新材料的开发和应用,我国桥梁建设正在与国际接轨,开始向大跨、新型、轻质和美观方向发展。大跨预应力混凝土桥梁施工,只要控制好不利因素,保证施工技术,就能造出一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大和科技含量高的大跨径桥梁