双幅连续刚构桥施工优化分析

《双幅连续刚构桥施工优化分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、双幅连续刚构桥悬臂施工优化分析李飞余流高璞（中国建筑第六工程局有限公司，天津300451）摘要：由于施工条件限制，西藏生格村大桥两幅箱梁不能采用完全对称的方式进行施工。一幅箱梁比另一幅箱梁超前施工一个节段，并进行相应的节段预应力张拉。为了减少两幅箱梁纵桥向受力不同而产生的对拱脚横梁及箱梁翼缘过大的拉力作用，并节省工期。对原定施工方案进行优化，在两幅箱梁分别施工到6#节段和5#节段时，统一施工0#到5#箱梁之间的横向联接。通过计算验证分析这种优化安全，使工期得到保证。关键词：不完全对称施工，等效荷载

2、法，拱脚横梁，单元生死1工程概况西藏昌都县生格村北大桥位于昌都县南侧，南、北横跨澜沧江，桥址区西岸为生格村，东岸为农科所，是连接生格村和农科所及达因卡片区的重要交通枢纽工程。结构型式采用三跨连续预应力混凝土刚构桥，跨径布置为45m+80m+45m＝170m，桥梁全长173.5m，桥梁总宽23m，分为上下行两幅。两幅箱梁翼缘间的距离为1.5m。上部结构采用现浇预应力混凝土变截面箱梁结构。生格村大桥总体布置图如图1所示。在桥梁中亚分隔带处设置哈达型拱结构，拱为全钢结构形式，最高处为25m。拱截面采用矩

3、形，高度随拱线形变化而变化，宽0.4m。立柱截面采用矩形，宽0.04m，高1.2m。该拱结构安放在上下两幅箱梁之间的拱脚横梁上。拱脚横梁如图2所示。图1生格村大桥布置图（单位：cm）图2拱脚横梁示意图（单位：cm）2工程难点本工程两幅箱梁（左幅与右幅）的四个悬臂应同步施工，由于施工条件的限制，两幅箱梁的施工进度至少错开两对梁段。由于工期较为紧张，不能采用两幅箱梁分别施工完毕后，再进行拱脚横梁及哈达形拱结构的安装的方案。后优化的方案为左右两幅箱梁每一节段施工完毕后，紧接着进行两幅箱梁之间对应拱脚横梁

4、的安装。但由于两幅箱梁施工的不同步性及预应力张拉的影响，会对中间的横梁及箱梁的翼缘产生拉应力，且随着悬臂的伸长，这些拉应力会不断累加。若处理不当，则会产生裂缝，影响结构安全。因此还需要对箱梁悬臂施工及拱脚横梁的施工进度进行合理安排，而如何安排施工进度，既不破坏结构的安全又在合理的工期内完成施工，是本工程的难点。3双幅箱梁悬臂施工方案优化由于施工条件限制，左右两幅箱梁不能采用完全对称的方式进行施工。一幅箱梁施工比另一幅箱梁超前施工一个节段，并进行相应的预应力张拉。对于横梁的施工，建议在两幅箱梁分别施

5、工到6#节段和5#节段时，统一施工0#到5#箱梁之间的横向联接。本文拟采用大型通用有限元软件ansys对本工程双幅桥梁施工工况进行模拟，分析方案的合理性。3.1混凝土箱梁预应力筋的模拟Ansys建立预应力混凝土箱梁施工阶段模型的关键在于预应力筋的模拟。目前常用的模拟预应力作用的方法为实体力筋法和等效荷载法。3.1.1实体力筋法实体力筋法是指用solid65单元模拟混凝土，用link8单元模拟预应力筋。具体是先以混凝土结构的几何尺寸创建实体模型，利用工作平面和力筋线拖拉形成的面将实体分割，将分割后的

6、体上的一条与预应力相同的线定义为预应力筋，模型最终形成许多复杂的体和预应力筋，然后进行单元划分、施加预应力、荷载和边界条件后进行计算。而实体力筋法对于预应力荷载的施加常用的有降温法和初始应变法。（1）降温法为link8单元设置线膨胀系数，并给定初始温度，施加一个降温值，通过预应力钢筋的收缩变形使预应力筋产生预压作用，来模拟预应力张拉对混凝土箱梁的作用。预应力筋的降温公式为：ΔTPEAα（1）其中ΔT为力筋的降温值，P为预应力施加值；E为预应力筋的弹性模量。A为预应力筋的截面面积；为预应力筋的线

7、膨胀系数。（2）初始应变法初始应变法即为给预应力单元设定一个初拉力，放松后使预应力产生收缩变形，来模拟预应力作用。初始应变的计算公式为εP0EA（2）ε其中0为预应力钢筋的初应变，P为预应力施加值；E为应力的弹性模量。A为预应力筋的截面面积。这样建模较为精确，适用于预应力筋较少的简支梁，但是对于有较多预应力的连续梁来[1]讲，预应力线型复杂，运算分析较慢，甚至会导致布尔运算失败。3.1.2等效荷载法预应力等效荷载法，是将结构中的预应力筋和锚具视为施载体将其从结构中脱离，而把[2]他们的作用等效为

8、外荷载施加在结构上。反应到有限元上，则是直接用solid65单元建立箱梁的实体结构，对预应力筋则采用施加等效荷载，不必考虑预应力筋的具体位置。等效荷载通常出现在锚具和预应力曲率发生改变的部位，预应力荷载由2部分组成：（1）由于预应力筋线形改变在构件上产生的竖向、横向及扭转的集中和分布荷载，一般称为预应力筋线形等效荷载或等效荷载；（2）由预应力筋锚固点产生的集中荷载，一般称为锚点等效荷载。桥梁结构中，预应力筋曲线多为圆曲线，且曲率变化很大。如图3所示为圆曲线预应力钢筋预应力荷载示意。