大跨度桥梁施工力学理论及分析

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1、大跨度桥梁施工力学理论及分析　　摘要：施工力学是工程力学的拓展，主要研究结构施工过程中结构的力学表现及其特点。本文对大跨度桥梁施工力学理论及其应用进行了简要分析，通过本文的研究探讨，希望能为有关于大跨度桥梁施工力学理论方面的研究提供一些参考和借鉴。关键词：桥梁施工力学；大跨度桥梁；理论体系；力学分析中图分类号：K928文献标识码：A1引言施工力学是力学学科与土木工程等工程学科结合的产物，其成果将会对全国工程建设以及216世纪发展产生广泛、深远影响。它主要研究结构在施工过程中的力学表现，以对施工过程正确地进行结构分析。在科学技术和经济不断发展的今天，回顾桥梁建设结

2、构的历史，从小跨度、形式简单的桥梁结构，到现在的大跨度、结构复杂的新式桥梁，都体现了科技的不断进步。伴随着新技术、新工艺、新材料的不断发展，以及关于桥梁方面作用荷载研究的不断深入，人们更加关注桥梁力学问题的研究。同时，这一系列的问题也推动了我国桥梁力学的发展。同样，桥梁力学的研究成果也使得桥梁设计施工和桥梁管理水平有了相应的提高。在技术不断发展的过程中，桥梁建设的发展与力学研究的发展同样表现出了相辅相成的态势，二者互相促进，相互影响。当然，一系列的桥梁倒塌事故等也告诉人们，理论要和实际密切结合，切不可理论脱离实际。力学原理在桥梁施工及施工监理的过程中同样非常重要

3、。2大跨度桥梁施工力学主要问题及理论分析2.1施工阶段力学计算的不确定性施工阶段力学问题不同于桥梁结构设计的力学计算，它具有一定复杂性和不确定性，主要体现在以下两方面：（1）临时支架力学计算，包括基础条件的不确定性、支架连接的不确定性、支架荷载的不确定性；（2）施工状态的力学计算，包括材料特性的不确定性、结构体系的不确定性、施工荷载的不确定性（横向荷载及偶然荷载的影响）、构造细节特性的不确定性。2.2结构体系转换6大跨径桥梁施工过程往往存在体系转换问题。预应力混凝土连续梁、连续刚构或析式组合拱桥，除满堂支架施工外，采用其他施工方法都面临着体系转换这一共同问题，尤

4、其是采用悬臂浇筑或悬臂拼装的多跨大跨度连续结构，都经历最初的静定悬臂刚构状态，然后分阶段合龙为单跨（或多跨）的固端梁、伸臂梁或临时连续刚构等不同体系，最后才合龙为成桥状态的连续梁、连续刚构或析架拱等超静定结构。在体系转换中，除了要计算因施工程序不同、荷载不同而产生的不同施工内力外，还应计及各项次内力，包括施工过程中由于张拉预应力筋引起的次应力和由于温度变化、混凝土徐变、收缩等因素所产生的次内力。当按顺序合龙桥梁形成体系转换时，在合龙梁段上要张拉连续预应力钢束，这些连续束的张拉是在超静定体系上进行的，势必产生由预加力引起的次内力。多次体系转换，加上钢束的预加力沿程

5、分布的变化，计算相当复杂，通常采用等效荷载法，将混凝土与钢束分开来考虑，最后求得预应力对结构的总效应（包括初内力和次内力）。选择体系转换次序时，应该使最终的连续梁（或刚构）体系的恒载内力分布合理，同时还应尽可能地缩小各项次内力的不利影响。在悬臂施工的连续梁中，各项次内力常使跨中区段的正弯矩值有较大幅度的变化。2.3由荷载组合分析结构内力和局部应力大跨度桥梁结构复杂，设计和施工高度相互作用。如果两种或两种以上原因同时发生，则会出现应力的叠加，其结果使得梁体的应力超过正常使用极限状态的混凝土应力限值，必须以恒载+活载+温度骤降+基础不均匀沉降为控制设计荷载。6对大跨

6、度桥梁构件细部也需要精确的应力分析，连续梁桥在顶板配置有横向预应力的情况下，顶板和腹板交接处为控制设计断而，预应力钢筋锚固端的两侧，危险截而要加以验算。以避免局部构造损伤而失效，使桥梁破坏。2.4挠度计算的叠加算法以及力学关系分析桥梁的挠度计算也是对不同阶段所产生的挠度的叠加，其总值和一次性成桥所产生的挠度值也是有差异的。不同的成桥方式其挠度规律截然不同。施工阶段，其累计挠度能够更准确地体现出桥梁建成以后最终的成桥线形。由此可知，桥梁的施工线形控制需要按照施工阶段累积挠度为依据进行。对于采取悬臂挂篮浇筑施工法，最容易发生的是内力和挠度不相吻合，也就是内力等效的计

7、算方式下算出来的挠度与实际的挠度不一样，挠度不等效，在预计误差范围外。现阶段，对于大跨径的桥梁线形控制，己逐步发展成为施工控制过程中一项非常重要的任务。在桥梁施工过程中必须要考虑其实际内力情况，而且要使得挠度计算合乎要求。2.5有效预应力作用力学计算分析6大跨度桥梁结构中，预应力的大小受到预加力值和预应力筋的形状两个因素的影响。一般情况下，预加力值包括对构件截而本身具有静定的作用，对一些多余的约束有超静定的作用。在分阶段施工的桥梁建筑过程中，常用到的方法包括外力作用法，等效荷载法以及组合截面法。现阶段，对于预应力效应计算方法的选取，都是在原有的对于小型桥梁建设的

8、基础上进行的，而大跨度的