结构分析模型误差对大跨径连续梁桥工程控制的影响.docx

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1、结构分析模型误差对大跨径连续梁桥工程控制的影响徐利平（同济规划建筑设计研究总院桥梁设计分院）【摘要】本文以唐津高速公路永定新河大桥工程控制为背景，分析大跨径连续梁桥悬臂施工期间墩顶临时固结模型的准确选用和边跨合龙工程的仿真模拟，对成桥状态线型控制的影响程度，用以说明结构分析模型误差在大跨径连续梁桥工程控制中的重要性。关键词大跨径连续梁桥分析模型误差影响一、前言按零位移倒退分析得到的理想状态是我们期望在每个节段施工期间实现的目标，而实际施工期间的某一状态总是偏离相应阶段的理想状态，这就是误差所致【1】，根据误差产生的原因和

2、修正的办法的不同，将其分为设计参数误差、施工误差、测量误差和结构分析模型误差等四大类型，其中设计参数的误差分析和修正有较多的研究成果，有许多成熟的实践积累【2，3】。而对于大跨径连续梁桥，准确选用结构分析模型（本文所指结构分析模型包括结构模型和工况模拟两部分），尤其是悬臂施工期间的墩顶！临时固结模型和边跨合龙的仿真摸拟，将直接关系到结构体系转换后的线型状态，对结构最终的合龙和成桥状态线型起着关键的作用。因此，根据实际施工情况，选用准确、合适的墩顶临时固结模型和边跨合龙工况模拟也是非常重要的。本文以唐津高速公路（唐山至天津

3、段）永定新河大桥工程控制为背景，分析大跨径连续梁桥悬臂施工期间墩顶临时固结模型的准确选用和边跨合龙工况的仿真模拟，对成桥状态线型控制的影响程度，用以说明结构分析模型在大跨径连续梁桥工程控制中的重要性。天津永定新河大桥为唐津高速公路跨越永定新河的一座大型桥梁，大桥主桥为三跨预应力混凝土变高度连续梁，跨径组合为：82.75＋110.0＋82.75＝275.5（m）。主墩支点梁高6m，是主跨的1／18.3，跨中梁高2.5米，是主跨的1／44。横断面为两个分离的单箱单室箱型梁，箱型梁顶板定12.0m，箱宽6m，两侧挑臂各3m。大

4、桥采用悬臂浇筑法施工，主墩墩顶零号段长度为22.0m，节段长度有3.0m、3.5米和4.0m三种，主墩每侧各12块悬浇节段，最大节段重量约1180kN，最小节段重量约680kN。边跨支架现浇段长度为26.6m，中跨和边跨合龙段长度均为2.0m。大桥于1999年8月开始箱梁零号段施工，2000年6月全桥结构合龙。二、结构模型误差连续梁桥的结构模型问题关键是悬臂施工期间墩顶临时固结的模拟问题。由于墩顶临时固结的方式很多，而不同的墩顶固结方式会产生不同的成桥线型。在结构分析时，每一种固结方式都需要简化成一种力学和位移条件与实际

5、相适应的结构模型，如何选择适当的简化模型，避免工程控制中由于结构模型选择不当引起的计算状态和实际状态之间的误差，这是工程控制首先要解决的问题。图1所示为三种常用的墩顶临时固结方式。图2所示为四种计算采用的临时固结模型，模型1将撤顶两侧的固结混凝土垫块用两个链杆支座代替；模型2将实际墩身结构模拟在计算模型中，并把墩顶固结垫块按实际刚度和面积作为一个杆单元处理；模型3在模型2的基础上，将实际采用的墩身两侧辅助混凝土立柱作为杆单元与墩身共同构成固结模型；模型4也是在模型2的基础上，将墩身两侧抵抗不平衡力矩用的钢绞线模拟为可调值

6、索单元，计算中可通过索单元轴向力调值模拟实际施工中对钢绞线的分批张拉。对以上四种模型分别进行计算，其前进分析成桥时主要节点的位移状态和主要单元的力状态结果见表1所示，施工期（以12号节段浇筑混凝土和张拉预应力为例）的位移状态、挠度和理论抛高值见表二所示。结果表明，不同的临时固结模型，其成桥状态线型是不同的，有的甚至存在较大的差别。既使是图1中（a）的固结方式与模型1的支承条件非常相似，其成桥线型也存在较大的差别。模型1和模型2的边跨成桥线型相差28.8％，中跨相差22.89％，相应在表2可见，其岸测和河侧12号节段理论抛

7、高值也分别相差41％和18.5％。显然，图1中（a）的固结方式采用图2中模型2来模拟是合适的，若采用模型1来模拟，就会产生较大的误差。类似地，比较模型2和模型4可以知道，虽然两者浇筑节段混凝土和张拉预应力产生的挠度非常接近，但其成桥线型相差较大，边跨和中跨分别相差40％和10.4％，河侧12号节段理论抛高值相差30％。可见，若忽视固结钢绞线的作用，将图1中（C）的固结方式简单采用模型2来模拟，同样会产生较大的误差。另外，四种临时固结模型的成桥内力状态又都是非常接近的。连续梁悬臂施工期的墩顶；临时固结模型误差的特点是：在每

8、一节段的施工中，各阶段的实测值挠度和计算值很接近，误差不大，因而其原因不易发觉，通常会计入设计参数误差中而被修正；模型误差引起的线型偏离是伴随结构体系转换而发生的，因而会形成无法修正的局面，造成合龙困难。三、工况模拟误差结构分析中的工况模拟应尽可能接近实际施工步骤，方可减少由于工况模拟误差带来的施工期和成桥状态的线型