大跨度连续刚构桥施工过程变形仿真分析

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1、第26卷第l5期甘肃科技，0Z．26Ⅳ0．152010年8月GansuScienceandTechnolog3Au2010大跨度连续刚构桥施工过程变形仿真分析舒彬(陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南714000)摘要：白涧河大桥为主跨150m的预应力混凝土连续刚构桥，为保证桥梁成桥线性和应力与设计保持一致，施工中采用了施工控制；利用有限元方法建立其仿真分析模型，模拟桥梁的施工及成桥状态。分析悬臂浇筑施工各工况下桥梁结构的变形及应力，并与实测结果对比，表明施工控制仿真分析模型的可靠性，为桥梁施工控制提供参考。关键词：连续刚构桥

2、；施工控制；仿真；变形；有限元分析中图分类号：U448．23随着高等级公路和城市高架立交桥的快速发展，大跨径预应力混凝土曲线刚构桥以其能很好地适应地形地貌的限制，减少道路展线长度，使道路更加平顺流畅等独特优势在近年来得到了迅速发展。但由于其出现较晚，采用悬臂施工方式的曲线刚构桥在国内还是比较少，目前国内学者对曲线刚构的图1全桥有限元模型空间力学性能尤其是施工阶段缺乏必要的认识。本文以白涧河大桥为背景，利用大型空间有限元程序2施工阶段变形仿真分析MIDAS，对高墩大跨曲线连续刚构在成桥阶段和施工施工过程仿真的内容包括结构的施工

3、过程仿真阶段的空间力学特性展开研究，并针对采用悬浇施工分析与分析结果的计算机前后处理(图形、表格或的大跨高墩曲线刚构，研究相应的施工控制策略⋯。数据形式的有效表达等)。施工过程的仿真分析反l桥梁仿真模型应桥梁设计分析理论的应用、施工过程的模拟、实测数据的反馈与处理对桥梁设计和施工行为的总体把自涧河大桥为75m+2135m+75m上部结构握。而分析结果则是有限元分析技术与计算机图形为单箱单室变截面箱梁连续刚构桥；跨中梁段高3m，底板厚0．3m，根部梁高7．5m，底板厚lm，箱梁学、计算机软件设计技术和计算机系统环境的有效结合J

4、。在实际施工过程仿真分析中，考虑到各阶梁高及底板厚底均按二次抛物线变化。主桥下部均采用双薄壁墩，横向跨度6．5m，顺桥梁向两墩外侧段龄期与收缩徐变值的差异，采用有限单元逐步计距离9m，壁厚0．8m。主梁采用空间梁单元，墩采用算法j，一方面将结构简化为在节点互相连接的梁空间杆单元建模；三桥墩固结，两边跨端部链杆支单元，每个梁单元具有相同的混凝土龄期和收缩徐撑。上部结构采用挂篮悬臂浇筑施工：箱梁与主墩变值，并假定节点位于通过截面重心的轴上；另一方固结形成2个T构，每个T构分20个施工节段，采面，根据同一施工阶段中的梁段具有相同混

5、凝土龄用挂篮悬臂现浇法分段对称独立施工。全桥合龙顺期的原则，将结构经受收缩徐变的过程划分为与施序为：(1)两边跨合拢；(2)中跨合拢；(3)二期恒载，工过程相适应的各个时间间隔，在每个时间间隔，对以此顺序进行施工。施工划分为68个阶段，采用结当时已形成的结构进行一次全面的分析，求出该时构有限元分析软件MIDAS／Civil对全桥施工过程间间隔内产生的全部节点的位移增量和节点力增进行仿真分析研究。把桥梁结构体系作为平面杆系量，该增量与本时间间隔开始时的位移或节点力值处理，建立的是平面模型，且没有考虑平曲线，即把相加即得到本时间

6、间隔终了时，即下一个时间间隔全桥作为直线桥考虑。MIDAS／Civil则是采用粱单开始时的节点位移及节点力状态，这样按工序先后，元分析桥梁结构，建立包含曲线段的全桥各施工阶依次计算逐步累计，即可得到结构在各个施工阶段段的空间模型。有限元模型，如图1所示。或使用阶段的内力和变形状态。第l5期舒彬：大跨度连续刚构桥施工过程变形仿真分析1193部分施工阶段动态仿真模拟计算结果对于对称悬臂浇注施工过程仿真分析，关键的因素是控制桥梁的线形和截面应力值；因此各施工阶段截面应力的大小和结构的变形是施工控制的数丫丫丫据库内容之一；结构仿真分

7、析，需要得到各施工阶段的应力和悬臂施工各节段浇筑时的预拱度。在施工过程中，梁体截面应力和桥墩截面应力随施工进程黾不断发生变化，梁体线形和桥墩墩顶位移也随施工图3四分之三跨施工阶段时变形进程不断发生变化J。在整个施工过程中要将结构各截面应力控制在允许范围内；因此，在施工过程开始前准确模拟整个施工过程对施工过程的控制具有重要意义。关于施工过程仿真模拟计算结果的数据量十分庞大，这里只给出部分典型阶段变形仿真计算结果，如图2—5所示。4成桥后梁体上下缘的应力从图6中可以看出，箱梁上下缘也基本整桥受压，边跨支座附近压应力较小，其他部位

8、7．5MPa左图4跨中合拢时的变形右波动，为二期恒载和运营阶段活载提供了足够的压应力储备，故箱梁上下缘也不会出现竖向裂缝J。C50的混凝土抗压设计值远大于实际应力丫攀T丫誊图5合拢收缩徐变后(应力调整)值，所以，从正应力角度出发，施工过程中的应力具图2四分之一跨施工阶段时变形有足够安全储备