混凝土梁桥范文
混凝土梁桥范文（精选12篇）
混凝土梁桥 第1篇
本桥原结构为三跨先张空心板梁桥, 双幅桥, 跨径组合为13+16+13 (m) 。上部结构为先张预应力板梁, 下部结构采用双柱式上接盖梁。现对原结构进行加宽处理。原桥的上部结构的处理方式是钢筋混凝土板梁、先张板梁全部予以更换, 下部结构处理方式是保留原有墩台, 对破损位置进行加固维修。其中左右幅桥分别加宽4.5m, 新加宽部分墩台位置与原桥一致, 斜交角度相同, 桥梁结构形式一致。本工程新旧桥之间的连接方式采用上部结构连接, 下部结构不连接。
上部结构采新旧桥梁体通过悬臂刚性连接的方式, 边板悬臂接缝高度为15 cm。下部结构基础、盖梁与既有结构分开不连接, 桥梁通过适当增加新结构桩基的长度、减少桩底沉渣厚度、桩底注浆等措施减少沉降对老桥不利影响。
2研究思路
研究的总体思路为:根据旧桥上部结构更换前后和与新建桥部分连接后的结构受力性能研究的要求, 在对旧桥上部结构更换前后下部结构的计算分析基础上, 综合分析全桥结构在连接前后的安全性、结构受力的变化特点以及连接位置的特殊受力特点;同时, 配合加宽改造的设计施工, 对连接时机的确定进行研究并提出最佳的连接时机。
3计算参数与有限元模型
3.1 计算参数
预应力混凝土板梁、连接带采用C50混凝土, 桥面铺装采用C40防水混凝土, 盖梁、墩台、护栏等采用C30混凝土。旧桥上部结构中纵向预应力采用符合JB5224-1995标准的Φ15 (7Φ5) 钢绞线, 标准强度为1 860 MPa。新建上部结构中纵向预应力采用符合GB/T5224-2003标准的270级高强度低松弛钢绞线, 公称直径15.24 mm, 公称面积140 mm2, 标准强度1 860 MPa。
其它计算参数如下:相对湿度为80%;墩不均匀沉降考虑10 mm;竖向温度梯度模式按规范取用;体系整体均匀升温30 ℃, 均匀降温为25 ℃;预应力管道采用钢波纹管成形, 管道摩擦系数u=0.25, 管道偏差系数K=0.0015 m;锚具变形和钢束回缩量为6 mm (单端) ;预应力混凝土结构容重为26.25 kN/m3, 普通钢筋混凝土结构容重25 kN/m3。
3.2 有限元模型
本课题研究分析采用的分析手段为:以同济大学桥梁工程系开发的平面杆系有限元计算软件以及商用有限元软件MIDAS/CIVIL相结合的方式进行结构整体性能分析;利用大型通用空间有限元软件ANSYS进行连接位置局部空间效应分析。结构计算模型见图1。
4研究结果
4.1 新旧桥安全性研究
首先对桥梁新旧结构的安全性能参照规范标准进行了验算, 通过计算发现, 连接前后的新桥和旧桥结构在04规范下, 持久状况承载能力极限状态、正常使用极限状态下抗裂性能和应力水平以及短暂状况的各项验算均能满足规范要求, 而部分预应力应力水平超出规范水平。
4.2 旧桥下部结构分析研究
为了验证旧桥下部结构基础在旧桥上部结构更换前后是否发生二次沉降, 必须对上部结构更换前后所带来的支反力的变化进行分析。如果支反力的变化能够控制在较小的范围内, 基本可以认为旧桥下部结构基础不再发生二次沉降。现将桥梁博士计算所得的支反力变化比较列表如表1～2, 由下表可以看出:
(1) 在恒载作用下, 旧桥盖梁在上部结构更换前后的支反力变化很小, 其影响几乎可以忽略。
(2) 在活载作用下, 旧桥盖梁在上部结构更换前后个别主梁的支反力变化明显, 尤其是5号梁和6号梁, 支反力分别相对原桥增大13.4%和16.3%。但旧盖梁在上部结构更换前后的总反力变化仅是原来的7.7%。因此, 由于旧桥盖梁上的支反力的变化很小, 基本可以认为旧桥下部结构基础不再发生二次沉降。
4.3 最佳连接时机的确定
本桥加宽的最大特点是上部结构的收缩徐变是同时发生的, 因此, 上部结构的收缩徐变对新旧桥的连接影响不大, 可以忽略不计。但存在着新桥下部结构基础发生沉降对新旧桥连接带来的影响。如果能找出一个最佳的连接时机进行新旧桥的连接, 则可以将这种影响降到最小的程度。
在MIDAS空间计算模型中, 选取了直接连接、基础沉降完成25%后连接、基础沉降完成50%后连接、基础沉降完成75%后连接、基础沉降全部完成后连接共计五个连接时机进行试算。为了保证连接前后以及后期使用阶段的结构安全, 对以下几个结构参数进行了关注:恒载作用下连接前后新旧桥的内力、承载能力极限状态内力、持久状况正常使用极限状态的应力、结构变形、支承反力。
计算结果表明:
(1) 随着新建桥基础沉降的完成再连接, 对新旧桥的纵向内力、应力都有影响:对新旧桥纵向内力往有利方向发展, 变化绝对值也都比较明显。可以这么说新建桥沉降完成的越多, 对上部结构的连接的影响越小;
(2) 随着新建桥基础沉降的完成再连接, 对新旧桥位移都有影响, 但影响值较小。
从目前的基础沉降计算理论得到的结论是新建桥基础沉降全部完成后再连接对全桥的上部结构影响最小。但是基础沉降是需要长时间才能完成的, 考虑到施工的现实情况, 不可能等到基础沉降全部完成后再连接。基础的沉降是有个过程的, 刚开始沉降的比较快, 到后来沉降的比较慢。所以基于计算分析得到的基本规律以及工程进度总体要求综合考虑, 建议在新建桥基础沉降完成75%后连接, 具体的连接时间要根据当地的地质情况来决定。
4.4 汽车荷载下连接带的力学性能
关于连接带局部车轮作用, 根据JTGD622004第4.3.1中车辆荷载并考虑了8 cm铺装层扩散取定。在横桥向布置问题上, 考虑了三种横桥向布置方案:即靠近旧桥侧布置4辆车、靠近新桥布置1辆车和在连接带横桥向居中布置2辆车, 如图5所示。
连接带在汽车荷载作用下最大压应力为为1.47MPa, 最大拉应力为0.65MPa, 第一主应力的最大值为0.73MPa, 最小值为0.51MPa。
5结语
计算分析表明, 全桥结构的左边梁、右边梁、拼接梁和中梁在持久状况正常使用极限状态下的抗裂性能、持久状况应力以及短暂状况应力的各项验算在支座位置附近的上缘均出现一定拉应力, 不能满足规范要求, 而持久状况承载能力极限状态、持久状况正常使用极限状态下的变形以及预应力钢束使用荷载组合应力的各项验算均能满足规范要求。建议增加预应力筋的隔离长度。由于旧桥盖梁上的支反力的变化很小, 基本可以认为旧桥下部结构基础不再发生二次沉降。随着新建桥基础沉降的完成越多后再连接, 对上部结构的连接的影响越小。基于计算分析得到的基本规律以及工程进度总体要求综合考虑, 建议在新建桥基础沉降完成75%后连接, 具体的连接时间要根据当地的地质情况来决定。 [ID:7530]
摘要：本文从旧桥的加固设计、新旧桥混凝土收缩徐变变形差异对连接后结构性能的影响、连接部位的构造设计等方面展开研究, 以期能为今后的旧桥拓宽和加固提供借鉴。
关键词：旧桥拓宽,连接带力学性能,最佳连接时机的确定
参考文献
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预应力混凝土连续梁桥及例子 第2篇
4.1.1 预应力混凝土连续梁桥设计应根据桥长、柱高、地基条件等因素合理分联，每联的长度应以结构合理、方便施工、有利使用为原则，在有条件的情况下应考虑景观要求和桥梁整体布局的一致性。4.1.2主梁应尽量采用一次浇筑混凝土、两端张拉预应力钢筋的施工方式，主梁长度宜控制在120m左右，当确实需要设置长分联时，可以采用分段浇筑混凝土、使用联接器分段张拉预应力钢筋的施工方案，设计时允许在同一截面全部预应力钢筋使用联接器连接，但对主梁截面及配筋应做加强处理。
4.1.4桥梁截面形式可根据桥宽、跨径、施工条件、使用要求等确定为箱形（简称箱梁）或T形（简称T梁）。箱形截面可设计为单箱单室或单箱多室。箱梁翼板长度的确定应以桥面板正、负弯矩相互协调为原则，T梁悬臂长度宜为1.0~1.5m，箱梁悬臂长度宜为1.5~2.5m。当主、引桥结构形式不同时，悬臂板长度宜取得一致。
4.1.5箱梁腹板宽度应由主梁截面抗剪、抗扭、混凝土保护层、预应力钢筋孔道净距和满足混凝土浇筑等要求确定。预应力钢筋净保护层和净距除满足规范外，应考虑纵向普通钢筋和箍筋的占位以及混凝土浇筑的孔隙等因素。箱梁腹板宽度最小值应符合下列要求：
条 件 腹板宽度Bmin(cm)腹板内无纵向或竖向后张预应力钢筋时 20 腹板内有纵向或竖向后张预应力钢筋之一时 30 腹板同时有纵向和竖向后张预应力钢筋时 38 4.1.6 悬臂板厚度应视悬臂长度、桥上荷载及防撞护栏碰撞力验算结果而定。根部厚度宜取0.30～0.55m，悬臂板端部厚度一般不应小于0.12m（对有特殊防撞要求的结构，悬臂板端部厚度适当增加，如使用PL2型防撞护栏时悬臂板端部厚度不应小于0.2m）。当悬臂板长度较长时应适当加强悬臂板沿主梁方向钢筋的配置。
4.1.7主梁翼板和顶、底板厚度应根据梁距和箱宽计算确定。同时应满足箱梁顶板厚度不小于0.2m，底板厚度不小于0.18m；T梁顶板厚度不小于0.16m。
1m，端横梁宽度还应考虑伸缩缝预留槽等构造要求。
4.1.9主梁腹板与顶、底板相接处应设1︰5加腋，箱形截面与支点横梁相接处应设渐变段加厚。箱梁截面与跨间横梁相接处应设0.15m抹角。
4.1.10箱梁底板必须设置排水孔，腹板必须设置通风孔，直径均宜取D=0.1m左右。配有体外预应力钢筋的箱梁应设置检查换索通道。4.1.11连续梁桥必须设置端横梁及中支点横梁。直线连续箱梁桥跨径小于30m的桥孔可不设跨间横梁；跨径在30～40m之间的桥孔宜设一道跨间横梁；跨径大于40m时宜设三道跨间横梁。曲线连续箱梁桥应根据曲线半径、跨径大小确定跨间横梁个数。连续T梁桥跨径大于25m的桥孔应设三道跨间横梁。斜桥视其交角适当增加跨间横梁。
4.1.13主梁桥面板横向预应力不得采用无粘结预应力钢筋。4.1.14主梁的梁高宜取最大跨径的1/20～1/27，箱梁梁高不应小于1.2m，当连续梁中支点为独柱支承时，梁高一般由中支点横梁强度控制，设计时应适当加高。
4.1.15连续梁桥施加预应力应采用后张法。预应力钢筋可采用规范规定的钢丝、钢铰线及标准强度为1860MPa的低松弛钢铰线。如采用低松弛钢铰线应按行业标准符号在图纸中予以说明。
设计文件中应要求采用经过鉴定，并符合国家标准和行业标准的锚具、联接器，预应力锚具、联接器、锚下钢筋及波纹管应按产品手册配套使用。
设计文件中应写明预应力钢筋张拉顺序、孔道灌浆要求和相应的结构施工顺序。箱梁各腹板纵向预应力钢筋应分批交替张拉，先，横梁和主梁预应力钢筋也应交替张拉，先横梁后主梁。
4.1.16桥面的纵横坡一般由支座垫块形成，设计时给出垫块中心高度，其值应控制四角高度不小于0.02m，当高度大于0.05m时应设钢筋网。
4.1.17 全桥采用支座支承的连续梁不得全部使用滑板支座，并至少设置一个双向固定支座。
4.1.18 预应力孔道灌浆宜采用真空灌浆工艺，灌浆标号不低于结构混凝土标号的80％。体外预应力钢筋锚区应采用环氧浆灌注。4.1.19 体外预应力结构中的体外预应力钢筋设计应考虑后期可更换。结构设计时应考虑体外预应力钢筋的可检查性。
4.1.20 采用预制节段拼装的主梁应尽量考虑结构的标准化，以降低模板费用。4.2结构分析
4.2.1桥梁上部结构应对主梁、横梁、桥面板及整体结构进行各施工阶段计算，并按规范进行承载能力极限状态及正常使用极限状态计算。
代简支梁法计算横向分布系数（对于类似跨径及桥宽的情况也可利用已取得的计算结果，分析确定横向分布系数），取最不利单梁进行分析。支点和跨中应分别取不同的分布系数，分布系数变化点为1/4~1/5计算跨径。
4.2.3异型桥及弯桥应辅以SAP、3DBSA、MIDAS或其它空间计算程序进行内力分析，用于修正“桥梁综合计算程序”所计算的配筋。弯桥还应计算扭转、弯曲剪力叠加后，对主梁截面进行剪应力验算。斜桥的斜度（支承边或支座连线与桥梁轴线法线之间的小于90的夹角）小于或等于30时可用斜跨径按正桥计算，大于30时应按斜桥采用空间计算程序进行分析计算。斜桥计算跨径取斜长，计算横截面尺寸取垂直断面尺寸。
4.2.4预应力混凝土结构进行正常使用极限状态计算时，应优先考虑采用A类构件，正截面上、下缘正应力在荷载组合Ⅰ条件下拉应力不宜超过0.5MPa，压应力不宜超过规范容许值的90%；其余荷载组合条件下拉应力不宜超过规范容许值的65%，压应力不宜超过规范容许值的90%；预加力阶段拉应力不宜超过规范容许值的65%，压应力不宜超过规范容许值的90%。
4.2.5预应力结构主梁、横梁均应进行支点、跨中、1/4截面的正截面、斜截面强度计算。以满足规范要求。
4.2.6预应力结构主梁强度计算中受压区预应力钢筋不得人为去掉，应在计算中作为受压预应力钢筋计算其对截面强度的影响。强度计算中，结构主要受力截面处，预应力的抵抗效应值超出荷载总效应值不宜过大，同时按规范要求计算并控制混凝土达到抗压设计强度时，受压构件中预应力钢筋的应力。
4.2.7桥面板应进行内力计算以确定配筋，板的分布宽度可按规范计算。箱梁跨中、1/4截面及支点截面按框架结构计算（跨中、1/4截面采用弹性支承，支点截面采用刚性支承）。当板的内力按梁（板）结构计算时应考虑不等厚桥面板厚度变化的影响。桥面板设计时，板厚、配筋应留有余量。当箱梁外悬臂大于或等于3m时，截面配筋应考虑腹板及顶、底板弯矩的协调。
4.2.8当混凝土标号大于C60时，各种构造钢筋直径等级应提高一级。4.2.9对采用大吨位预应力的混凝土结构，对锚固部位的端横梁和体外预应力的转向块，在缺乏可靠参考资料时应对其进行局部应力分析。
4.2.10独柱支承的宽连续梁桥应进行结构空间计算。
4.2.11对于设有盖梁的横梁，当盖梁刚度较弱时，计算横梁宜将盖梁同时考虑（计入盖梁及支座刚度对横梁的影响）。
4.2.12对于采用墩梁固结和T墩形式的连续梁桥，结构计算时应上下部结构整体计算。
4.2.13对带有刚臂的计算模型（例如框架四角和墩梁固结点）时，若计算程序不能自动形成刚臂单元，则应人工划分刚臂单元。4.3构造要求
4.3.1纵向普通钢筋应根据计算确定，钢筋直径一般宜采用F16～F25，箍筋直径不应小于F12，应根据计算确定，其它构造钢筋直径宜采用F12～F16。非预应力横梁钢筋直径宜采用F22～F28，跨间横梁钢筋直径宜采用F22～F25。预应力孔道下必须设置定位钢筋，定位钢筋直径和形式根据预应力钢筋规格确定并不小于φ8。4.3.2主梁、横梁钢筋关系：横梁钢筋设在外层，主梁钢筋设在内层；主梁与横梁交叉处，不设主梁箍筋，横梁箍筋沿横梁全长布置。4.3.3桥面板钢筋与主梁、横梁钢筋关系：桥面板受力主筋置于主梁顶部纵向钢筋的顶面，箱梁底板底面横向钢筋置于主梁底部纵向钢筋的底面。横梁范围内顶部和底部横梁主筋分别置于横梁最顶和最底面，主梁纵向钢筋（局部缓弯）置于横梁主筋内侧，同时横梁范围内桥面板或底板钢筋取消，但应配置翼板钢筋。4.3.4在结构受拉边禁止设置内折角受力钢筋。
4.3.5预应力钢筋的布置，应线型平顺符合内力分布，且应尽量避免布置受压预应力钢筋。
4.3.6普通钢筋的设置应尽量避免与预应力钢筋位置相矛盾。4.3.7箱梁顶板底横向钢筋、底板底横向钢筋和底板顶横向钢筋须伸至外腹板端部，并设90弯钩锚固。
4.3.8主梁腹板变宽段处箍筋135弯钩应改为直角焊接，以避免箍筋弯头与波纹管矛盾。
4.3.9主梁箍筋配置形式应充分考虑预应力波纹管净距要求，建议采采用弯上弯下的配筋形式。
4.3.11有伸缩缝预留槽的端横梁配筋方式应满足以下要求：横梁顶部主筋分为不同高度的两层钢筋配置，箍筋同样配置成不同高度，并且矮箍筋应与高箍筋重叠一定的距离。注释
斜桥的斜度和斜角
至桥梁轴线的法线（右手法则）时，斜度为正，反之为负。若弄错斜度的正负，则成为方向相反的桥梁，应给以特别的注意。2.斜角--支承边与桥梁轴线的夹角（小于90），它与斜度互余，注意不应混淆斜度与斜角。近些年来，我国已用各种典型的施工方法修建了不少大中型跨径预应力混凝土连续梁桥。下面介绍其中的沙洋汉江桥和奉浦大桥。
1.沙洋汉江桥沙洋汉江桥
沙洋汉江桥位于我国湖北省荆门县的沙洋镇，是跨越汉江，联系汉口到宜昌的公路桥。桥梁全长1818.5m，主桥采用八跨一联的变截面预应力混凝土连续梁桥，中跨111m，桥面行车道宽9m，两侧人行道各宽1.5m，全宽12.5m（图6.14）。
桥址位于汉江下游，属平原稳定性河道，河床滩、槽分明，枯水时主槽河面宽600—700m，两岸河滩约1100m，但主河槽冲淤变化剧烈，一次洪水的主槽标高冲淤变化幅度达8.7m，平均变化幅度4.5m，主槽并有横向摆动的历史，根据汉江水情变化，为了桥梁的安全和两岸人民的安全，在桥梁全长设计中按两岸沿江大堤堤距考虑。桥位处地质情况复杂。根据地质条件和冲刷情况，主桥墩基础选用钢筋混凝土空心井，平均高度31m，置于泥灰岩层上。主墩采用钢筋混凝土空心墩，墩高13.6～14.8m，每个主墩上设置两个承载力为19600kN的盆式橡胶支座。主桥与引桥的过渡墩基础选用4根直径1.25m钢筋混凝土钻孔桩。钢筋混凝土实体墩、引桥均采用直筋1.4m钢筋混凝土双圆柱墩，直径1.5m及1.25m钻孔灌注桩，桩长约30m。河道按四级航道标准设计。通航净宽55m，净高8m，主航道在主桥的两个边部。
沙洋汉江桥主桥为62.4＋6×111＋62.4m的预应力混凝土连续梁桥，边跨与中跨之比为0.56：1。横截面为单箱单室。连续梁的墩顶高为6m。跨中梁高3m，底缘按二次抛物线变化。横截面的尺寸按常规选定，其中腹板与底板采用变厚度。主桥的横隔梁设置3～5道，主桥中跨设置在支点、四分点、跨中截面；边跨仅设置在支点、跨中和端部截面。在主桥与引桥相接的过度墩上设置铸钢制梳齿板伸缩缝。
主桥采用挂篮悬臂浇筑法施工。墩顶的箱梁及横隔板是在墩旁托架上立模现场浇筑，待桥墩与墩顶的箱梁临时固结后进行悬臂浇筑施工。段长3.4～3.7m，最大浇筑重量1000kN。在梁段悬浇施工中，内模采用了滑升工艺，提高了施工效率。悬浇施工的顺序是从两边墩向中间墩逐墩施工，逐跨合拢，即实现体系转换的程序也是从边向中进行，最后在第五跨的中跨合拢形成8跨一联的连续梁。
图6.14 沙洋桥的总体布置
主桥纵向预应力筋为24φ5高强钢丝束、钢制锥形锚具，分有悬臂施工筋和后期筋，悬臂施工筋是在悬臂浇筑施工时在箱梁顶板与腹板上布置的钢束，后期则是在主梁体系转换之后为满足使用阶段内力要求增配的预应力筋。力筋的管道形成采用橡胶抽拔管（直束）和0.5mm铁皮管（弯管）成孔。竖向预应力筋布置在腹板内，采用25MnSiφ25高强粗钢筋轧丝锚头，钢筋的管道采用铁皮管形成，力筋张拉采用双作用千斤顶。
2.上海黄浦江奉浦大桥
奉浦大桥位于上海市，是城市快速干线道路桥梁，桥宽18.6m，设计荷载为汽车—超20级，挂车—120。主桥上部结构为五跨变截面预应力混凝土连续梁，跨径组合85.15+1253+85.15=545.30m，边跨与中跨之比为0.68，采用悬臂浇筑法施工。125m主跨支点处梁高7.0m，与跨长的比值为1/17.86；跨中梁高2.8m，为跨长的1/44.64。梁底按二次抛物线变化。横断面采用单箱单室箱梁（见图6.15），箱底宽8.6m，箱顶宽18.60m，其中箱梁翼板悬臂宽度每侧达5m。箱梁顶板厚度采用30cm和40cm二种尺寸，支点（0号节段）取80cm。箱梁腹板厚度分别采用48cm、55cm，支点截面处为105cm。箱梁底板厚度变化范围从30cm至90cm变化，支点处为140cm。箱梁仅在支点处设置横隔梁。桥梁车行道宽16m，由箱梁顶板形成1.5%的横坡。
预应力混凝土连续梁桥施工控制 第3篇
关键词预应力混凝土;连续梁桥;施工;质量控制
中图分类号U44文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0085-01
1工程概况
某大桥设计级别为二级公路桥,设计行车速度30km/h,桥梁设计全长665.45m桥梁的上部结构为预应力混凝土连续梁形式,桥面净宽8.75m,下部为单薄壁墩身结构,桩基采用挖孔桩的基础。桥头搭板采用6.20m搭板处理。桥面铺装层设计采用沥青混凝土的形式。上部结构采用直腹板的预应力混凝土箱梁,箱梁横截面为单箱单室断面,采用纵向和竖向预应力混凝土结构。本桥纵面位于R=600的竖曲线上。本桥上部结构主要为悬浇变截面箱梁和现浇防撞护栏。箱梁悬浇段共分16段,每段长度为2-5m。0#块总长9.6m在托架形成的支架上进行浇筑,其余1-12#段采用挂篮形式的对称悬浇施工,13-15#和16#段在形成合拢支架后浇筑施工处理。
2预应力混凝土连续梁的施工技术
1)混凝土施工方面。混凝土要均匀,安排专职试验人员随时检查混凝土的坍落度和和易性,保证混凝土入模时的坍落度在100mm-120mm内。连续梁采用水平分层浇筑,每层厚度不大于30cm,浇筑顺序为“马蹄形”部分—腹板—翼板。在混凝土施工中采用附着式振动器和振捣棒联合完成,其中附着式振动器振捣梁的马蹄部和腹板,插入式振动器振捣腹板和翼板。当料斗下料时,先开附着式振动器振动,约40s,让拌合物进入马蹄部位,至该部位混凝土密实为止。2)张拉施工方面。制作钢绞线束:展开钢绞线,剔除死弯,挡板控制下料长度并切割、编束;施加预应力,张拉设备使用前,根据千斤顶及压力表的检验报告,确定压力表读数与张拉力之间一一对应关系曲线。张拉使用专业技术人员操作和管理,施加预应力尽量对称,保证同步,防止千斤顶后索片索死。张拉实行双控,张拉力控制为主。伸长值进行校核为辅,实际伸长值与理论伸长值之差应控制在理论伸长值的6%之内。且不允许整根钢绞线拉断,伸长值达不到设计要求时,灌中性肥皂水以减少其摩阻损失。3)梁安装施工方面。连续梁安装架设的施工流程为:架桥机就位→放出支座和梁端线→安装支座→运梁→吊梁、就位→架完→孔梁→架桥机前移→浇筑横隔板→浇筑纵向湿接缝→浇筑墩顶连续→负弯矩区钢束张拉。
粱的安装是在梁预制好,墩台完成具备安装条件后进行。梁架设安装采用架桥机架设法,利用台后路基拼装双导梁架桥机。架桥机拼装完成后,按要求进行试吊,以检查各主要部分受力情况,确认受力良好后,将架桥机推移到第一跨,固定好架桥机后,预制梁由运梁平车送入双导梁内,由双导梁上两部桁车吊起,将梁纵移到安装跨,用横移小平车将梁横移到设计位置下落就位。第一跨梁全部安装完毕后,前移架桥机,准备下一跨架设,重复上述程序进行下一跨梁的安装。
3连续梁施工质量控制措施探讨
1)施工主要控制基本策略。预应力混凝土连续梁桥的施工控制包括两个方面的内容:变形控制和内力控制。变形控制是严格控制每一节段箱梁的竖向挠度及其横向偏移,若有偏差并且偏差较大时,就必须立即进行误差分析并确定调整方法,为下一节段的施工更为精确作好准备工作。内力控制则是控制主梁关键截面的应力,使其不致因内力过大而偏于不安全,甚至在施工过程中即造成毁坏。这两项控制内容亦有所偏重,一般以变形控制为主,同时兼顾内力控制。
预应力混凝土连续梁桥施工控制的方法,因施工方法的不同而有差异,施工控制方法必须符合实际的施工方法。概括起来,不管采用何种施工方法,施工控制方法均需完善施工控制计算和误差分析两个方面的内容。
2)预应力施工控制。张拉所使用的千斤顶,必须经过国家检测部门校验的三级以上的压力环的标定。对于超过标验系数的,要查明原因,并核对无误后方可使用,油泵的校验亦如此。在张拉过程中,如发现千斤顶的校验读数与钢丝束伸长值不符,应当查明原因后方可张拉。梁体张拉之前,要测试有代表性的梁体管道实际摩阻力,确定实际锚下应力,避免张拉力超张或张拉力不足。
施工中为使预应力筋管道平顺,降低摩阻力损失,可加密定位网,建议隔0.5m设一个定位网,且与钢筋骨架绑扎牢固,并将预应力筋管道与定位网绑扎牢固,使管道上下左右不能移动,保证预应力筋管道圆顺,避免混凝土浇筑时波纹管上浮而引起严重的质量事故。
梁体张拉完后,及时检查有无锚具失效,有无滑断丝现象,无误后方可割丝,割丝保留不小于40mm,一般以不妨碍封端模板即可。压浆前应用高压水冲洗孔道,并用高压风冲出洗孔道用水,预留压浆孔应预留保压用装置,以保证孔道压浆的压力为3-4Pa。压浆可采用由一端向另一端施压的方法,等另一端出浓浆时,即可关闭装置,另一端达到压力后可封闭。压浆机要有压力表显示,并要做好记录,压浆用水泥浆水泥与水之比为1:(0.4-0.42)为宜。可掺入一定的减水剂,减少水泥浆的用水量,减少泌水,增强其流动度和强度,水泥浆的强度不低于C40级。
3)线形施工质量控制。线形控制是悬臂灌注过程中对各梁段线形的动态控制过程,准确地定位施工中梁体顶面、底面标高和纵横向位置,并将其与理论值进行比较,找出其偏差值后对偏差进行分析研究,然后找出修正值,指导下一梁段施工。从而使连续梁顶底面线形平顺,各部的高程误差满足设计和规范要求。测量方法是将仪器置于梁上,以0号段上所设的水准点为准进行测量。从理论上讲,此法会受到墩身压缩下沉不等的影响,此下沉值一般较小,不会超过合拢允许值,并可在合拢前提前4个节段联测时进行调整消除。
对每套挂篮使用前都要进行预加等荷载来消除其非弹性变形,测出其弹性变形,为确定立模高程提供基本依据;严格控制预应力筋张拉力的准确度和张拉时混凝土的龄期要求;从合拢段前4个梁段起,对全桥各梁段的标高和线形进行联测,并在这4个梁段内逐步调整,以控制合拢精度;保证挂篮预留孔位置准确。当预留孔位置偏差较大时,挂篮不好调甚至调整不到中线位置,因此必须提高各预留孔的准确度.同时为了防止振捣混凝土时移位,预留孔要用钢筋网固定;对于监控单位的线形控制观测点要有明显标记,并在施工中妥善保护,避免碰撞后弯折变形。如用Φ16直径的钢筋棒作观测点,钢筋露出混凝土面以5mm为宜,并宜将钢筋顶磨圆。
4结语
预应力混凝土连续梁结构施工虽然结构复杂,工序繁琐且专业性强,每道工序都会影响整体的施工质量,但是只要组织专业化的施工队伍进行施工,加上精心组织,科学安排,在施工过程中充分注意施工注意事项,预应力混凝土连续梁结构的施工质量是完全可以控制好的。随着交通事业的发展,荷载等级、交通量、行车速度等必然提高,还有一些不可预测的自然破坏力也将危及桥梁的安全,若在建设桥梁时进行了施工控制,并预留长期观测点,将会给桥梁创造终身安全检测的条件,从而给桥梁运营阶段的养护工作提供科学的、可靠的数据,给桥梁安全使用提供可靠保证。
参考文献
[1]白光耀.连续梁桥的施工监控与结构仿真分析.南宁:广西大学,2006.
[2]李坚.我国预应力混凝土连续梁桥的发展与工程实践.城市道桥与防洪.2001,3.
[3]范立础.预应力混凝土连续梁桥.北京:人民交通出版社,2001.
混凝土梁桥养护评估方法的探讨 第4篇
1 目前桥梁养护评估中存在的问题
目前桥梁养护评估中存在的问题主要体现在很多桥梁评估中不能客观合理地确立权重和指标评语的量化。另外,传统的评估方法没有考虑各因素的均衡性,不能反映“不重要”(即权重很低)的构件严重病害对桥梁使用状况的较大影响。
2 桥梁评估方法
2.1 变权原理
变权原理考虑了各因素的均衡性。在桥梁养护评估过程中,采用变权原理将部分构件的权重在综合评估过程中加大,从而使该项低分在最终桥梁状态评分中得到反映,这有助于桥梁的养护维修[1]。
变权公式为:
其中,m为V的参评指标项数;j=1,…,m;wj为第j个指标的常权;xj为第j个指标的评估值。
当对各指标的均衡问题考虑较多时取a<1/2;当比较容忍某个方面缺陷时取a>1/2;当a=1时,即等同于常权综合模式;一般情况下,取a=1/2为宜。
2.2 模糊综合评估法
模糊综合评判涉及三个因素:评判因素集U、评估集V和单因素评判,在单因素评判的基础上进行多因素模糊综合评判。评判因素集U与评估集V之间的模糊关系可用评判矩阵表示,评判矩阵为:
。
其中,rij=μr(ui,vj),0≤rij≤1表示对评判对象在考虑因素ui时作出评判结果vj的程度。那么评判矩阵R中的第i行(ri1,ri2,…,rim)表示考虑第i个因素ui的评判集,它是评估集V上的模糊子集。所以单因素评判集(R的各行)构成了多因素综合评判(R评判矩阵)的基础。
当因素权重集A和评判矩阵R已知时,按照模糊矩阵的乘法运算,便得到模糊综合评判集B,即B=A。R。
求出评判指标bi(i=1,2,…,m)后,可采用最大隶属度法确定最终的评判结果,即v={vi|vi→maxbi}。
3 评估实例
3.1 桥梁概况
某简支梁桥全长109 m,跨径布置为2×16 m(空心板梁)+25 m(T梁)+2×16 m(空心板梁)。桥面全宽15 m。桥梁下部结构桥墩采用柱式墩身、扩大基础,桥台采用U形桥台。
3.2 评估模型及推荐权重
对于多跨的简支梁桥,按如图1所示的简支梁桥评估模型进行评估时,建议逐跨进行评估,然后将最差状况跨径的评估等级作为全桥的评估等级。
根据图1的简支梁评估模型,分为三级评估指标。调查统计各位专家填写两两判断矩阵的调查结果表,最终可计算出本文简支梁桥评估模型一级、二级、三级评估指标的权重,分别见表1～表3。
3.3 病害调查
1)桥面塌陷、纵向开裂病害。2)板梁底面横向裂缝病害:板梁底面存在横向裂缝,裂缝主要分布在四分点至跨中区域。部分板梁底面横向裂缝宽度大于0.2 mm,且析白、结晶现象严重。3)铰缝漏水病害:边跨板梁铰缝和T梁翼板接缝存在漏水现象。漏水处呈现碱骨料反应后的表面泛白现象,局部区域存在滴水现象。4)伸缩缝位置处漏水:两侧桥台的伸缩缝均存在局部破损现象,造成雨水下渗;桥墩处锌铁皮伸缩缝均存在漏水病害,主跨墩顶伸缩缝漏水更为严重。5)桥台锥坡开裂破损。
3.4 综合评估
3.4.1 上部结构评估
1)板梁评估。
a.底层指标评判矩阵R。
根据检查情况,板梁的混凝土裂缝、混凝土腐蚀、钢筋锈蚀、保护层损伤指标的评判矩阵(隶属于各等级的程度)为:
。
根据最大隶属度原则,板梁的混凝土裂缝、混凝土腐蚀、钢筋锈蚀、保护层损伤四个指标分别为三类、三类、一类、一类。
b.变权。
为了变权综合,将评估集进行量化,即(一类、二类、三类、四类、五类)=(5,4,3,2,1),则混凝土裂缝、混凝土腐蚀、钢筋锈蚀、保护层损伤的评估集X(x1,x2,x3,x4)=(3,3,5,5),由公式
c.板梁的评估结果。
按照模糊矩阵的乘法运算B=A。R,得到板梁的评估等级向量B,板梁的评估等级向量为(0.242,0.254,0.437,0.067,0),即三类。
2)横向连接评估:
按板梁评估的过程对横向连接进行评估,横向连接评估等级向量为(0.8,0.2,0,0,0),即一类。
3)支座评估:
支座评估等级向量为(0.7,0.2,0.1,0,0),即一类。
综合板梁、横向连接、支座的评估结果,上部结构的评估等级向量为(0.324,0.245,0.374,0.056,0),即三类。
3.4.2 下部结构评估
下部结构的评估等级向量为(0.65,0.24,0.11,0,0),即一类。
3.4.3 附属设施评估
附属设施包括桥面铺装、伸缩缝、人行道、栏杆和排水设施。附属设施的评估等级向量为(0.25,0.65,0.1,0,0),即二类。
3.4.4 其他构件评估
其他构件包括翼墙、锥坡、调治构造物。其他构件的评估等级向量为(0.35,0.45,0.2,0,0),即二类。
3.4.5 全桥评估
一级指标(即上部结构、下部结构、附属设施、其他构件四个指标)的变权为A=(0.473,0.255,0.146,0.126),一级指标的评判矩阵为:
。
由B=A。R得到全桥的评估等级向量为:(0.400,0.329,0.245,0.026,0),按最大隶属度原则,该桥评估等级为一类。
虽然该桥的最终评估等级是一类,但由于上部结构的评估等级为三类,所以仍需对该桥进行加固处理。
4结语
为了降低评估过程中的主观性,底层指标的评分标准需细化。桥梁养护评估是一项迫切而艰巨的科研课题,从目前的研究现状来看,还有很多问题有待深入研究。
摘要：根据目前桥梁养护评估实践,提出了桥梁养护评估中存在的问题,然后针对这些存在的问题探讨相应的桥梁评估方法,通过某座桥梁的评估给以例证,证明了桥梁技术状况评估方法的可行性。
关键词：桥梁,评估模型,权重,变权,指标
参考文献
[1]李洪兴.因素空间理论与知识表示的数学框架(Ⅷ)——变权综合原理[J].模糊系统与数学,1995,9(3):1-9.
[2]李亚东.既有桥梁评估初探[J].桥梁建设,1997(3):18-21.
[3]郑志刚.试论桥梁定期检查[J].工程建设与设计,2005(8):79-81.
混凝土梁桥 第5篇
预应力混凝土连续梁桥悬臂施工挂篮设计与计算
结合工程实例介绍了预应力混凝土连续梁桥悬臂施工挂篮设计与计算的思路和方法,工程实践证明所设计的.挂篮是合理可行的,保证了工程顺利的完工.为施工提供了技术参考.
作 者：郭小平作者单位：中铁十八局集团第三工程有限公司,河北,涿州,072750刊 名：四川建材英文刊名：SICHUAN BUILDING MATERIALS年，卷(期)：36(1)分类号：U448.14关键词：连续梁桥 挂篮 悬臂施工 计算
混凝土梁桥 第6篇
关键词：混凝土连续梁；顶推法；拆桥
1 概述
拆除跨越正在运营的高速公路天桥，考虑到高速公路交通流量大的实际特点，并且根据桥梁的受力特点、现有技术状况、交通组织等综合考虑，对各种可能的拆除方案分析判断、综合比较，合理权衡安全效益、技术效益和经济效益的关系，该桥梁拆除施工方案应遵循“不中断交通、不破坏原有路面、不影响行车安全、拆除周期短”的原则制定，并且选择“安全、高效、实用、环保”的拆除方案。在拆除工艺的选择上，顶推法施工具有不中断交通的特点，而本桥是等截面单箱双室的钢筋混凝土箱梁桥，箱梁较长，总体重量大，也比较适合顶推法施工。顶推法施工在国内外等截面箱梁桥的施工中运用较多，主要是在等截面的混凝土箱梁桥、钢箱梁等架设中应用较多，比如郑越、田中亚[1]在济青高速上拆除了一座立交桥，在文献中叙述了拆桥施工工艺的关键部位，王同[2]在佛开高速上拆除了一座 9 跨连续箱梁桥，对拆除过程中的导梁进行了受力分析。刘建龙[3]在黑龙江尚志大桥上对钢箱梁顶推施工技术进行了设计和分析。本次拆除的桥梁跨越高速公路，为 4 跨单箱双室钢筋混凝土连续箱梁桥，跨径组合为 13 +20+ 20 + 13 = 66 m，主梁宽度为 1 550 cm，高度为155.5 cm，桥台为三柱式轻型桥台，中间桥墩为独柱式桥墩，桥梁立面图如图 1 所示。该桥设计荷载为：汽-20； 挂-100。地基容许承载力为 280kPa。
平面图
图1 全桥立面图（ 单位： cm）
2 拆除总体方案
本拆除桥梁工程的处在交通流量特别大的高速路上，不允许封闭交通，同时混凝土桥梁自重大，混凝土方量多，而且必须保证在拆除过程中确保交通行车安全，不允许有飞石等出现，因此在保证高速公路正常运营状态下，结合较为先进、高效的吊装方式、运输方式和破碎技术，对主梁的拆除提出顶推拆除方案。在桥台后在基础上浇筑顶推滑道及临时墩，在 13 m 跨、20 m 跨中间均设置临时墩，先将主梁顶起将原支座更换成顶推滑动支座，同时在临时墩上布设顶推滑动支座，在桥台布设连续液压千斤顶。通过钢绞线或精轧螺纹钢牵引主梁到台后顶推滑道，采用液压破碎机（ 啄木鸟） 破碎工具进行破碎拆除，从而实现在不需要封闭交通的情况下，完成整座桥梁的拆除工作。
桥梁在顶推拆除过程中，与顶推法安装桥梁的工艺区别并不大，只是将顶推施工的顺序逆转过来，在保证受力结构安全的前提下，取消了导梁、预制台座等临时设施，但是对于拆桥方案，对主梁的受力要求降低，只要求桥梁在施工过程中满足承载能力极限状态，不出现桥梁垮塌，能将主梁顺利顶出桥跨范围即可。其他工艺如滑道、纠偏装置、临时墩设施仍然是拆除方案中必须的结构，按照普通顶推桥梁顶推工艺配置。在方案中，重点需要研究考虑临时墩的配置、主梁在各施工阶段的受力分析及承载能力计算、桥台在千斤顶水平力作用下的稳定分析等几个方面。
3 临时墩合理配置方案
根据桥梁桥跨分布，以及主梁在顶推过程中的承载能力、行车需要的空间，在 4 跨中间增设临时墩，变成 6 +7 +10 +10 +10 +10 +10 +7 +6 =66 m的跨径组合，将中间独柱式桥墩通过增设临时墩改成三柱式桥墩，这样配置增加了临时工程的费用，但有效的减小了各个桥墩的支座反力，从而减小了在顶推工程中的水平力，有效的提高了桥墩的受力安全。临时墩设置见图 2。
图2 临时墩设置示意图
4 主梁顶推施工受力分析研究
顶推拆除连续梁桥，关键需要计算截面在顶推过程中的弯矩、剪力包络图，并计算各截面的弯矩剪力的承载能力。采用 MIDAS 对结构进行结构顶推建模计算，混凝土采用 C40 模拟，顶推步长为 1 m，不设置导梁，横隔板采用集中荷载模拟，桥面铺装采用均布荷载模拟，结构计算模型如图 3 所示。通过计算得到主梁在顶推施工过程中的弯矩和剪力包络图，如图 4，图 5 所示。
图3 计算结构模型图
图4 顶推过程主梁弯矩包络图（ 单位： kN.m）
图5 顶推过程主梁剪力包络图
通过对主梁最薄弱断面 -13 m 跨跨中断面的负弯矩抗弯能力计算，抗剪承载能力计算，得到主梁负弯矩弯矩抗力最小为13741.7 kN.m，剪力抗力最小为 18 077.9kN。通过分析研究可以得知，主梁在顶推施工过程中，结构满足极限承载能力要求。
5 桥墩受力分析研究
顶推施工过程中，桥墩要承受主梁滑动产生的摩擦力，在水平摩擦力作用下，桥墩要求结构安全、稳定，因此需要对桥墩、桥台及临时墩的稳定性进行验算[2]。在顶推施工过程中 4#桥台、临 7#桥墩，临6#桥墩、3#桥墩的稳定性最为重要。在起步顶推作业时各墩反力及承受的水平力如表 1 所示。
对桥台建立有限元模型进行结构分析，在千斤顶位置设置水平力 160 t，建立结构模型见图 6。
图6 桥台结构模型图
施加 160 t水平力作用下，橋台最大位移为5.504mm，最大拉应力为 3.046MPa，出现在桥台顶部，台后滑道与桥台横梁交接点，应力水平较低，滑道与桥台连接部位配加强钢筋即可满足要求。
6更换支座主梁受力分析研究
结构在顶推前需要更换支座，更换支座可以视做顶推安装桥梁工程中落梁[1]的逆过程，本方案中采用单点顶起更换主梁方法，因此需要验算顶起主梁 1 cm 时主梁的内力。表 2 为主梁顶梁时最大弯矩、剪力及抗力对比表。计算结果表明，主梁受力在顶升主梁更换支座过程中满足受力的要求。
7 总结
跨高速公路等截面钢筋混凝土连续箱梁桥的拆除，在不间断交通的条件下，顶推法是较好的选择工艺，在顶推拆除施工中，临时墩的设置要满足受力要求和交通要求，并对临时墩的设置进行验算，使主梁在施工过程中保持受力安全。需要对主要承受水平力的桥墩进行验算，确保桥墩的受力及施工安全。通过对主梁、桥墩的验算，本桥的顶推施工拆除方案可行，为国内同行进行类似项目提供参考。
参考文献：
[1]郑越，田中亚. 顶推法在拆桥中的应用[J]. 公路，2000（ 02） ：59 - 60.
[2]王同. 北江大桥顶推法拆桥用钢导梁施工过程有限元分析[J]. 黑龙江科技信息，2013（ 13） ： 183 -184.
既有损伤混凝土梁桥车桥耦动力分析 第7篇
关键词：混凝土梁桥,结构损伤,车桥耦合
0 引言
移动车辆荷载是公路桥梁运营期内的最主要动力荷载形式, 现阶段我国公路运输业正朝着高速、重型化的方向发展, 桥梁构造形式日趋复杂化、轻型化, 移动车辆荷载引起的桥梁动力效应越发显著。
桥梁结构损伤和外部环境的联合作用会造成许多重大事故的发生。2001年四川宜宾小南门大桥发生桥面局部塌毁, 动力车载的冲击作用、长期重载交通及环境因素造成了这一后果;2009年黑龙江省呼兰河大桥垮塌的直接原因是冲刷病害严重的基础和车桥动力耦合效应的联合作用。工程实例表明, 结构损伤与车载下桥梁动力行为的耦合作用已成为导致桥梁结构性能持续劣化乃至发生恶性事故的重要因素之一[1], 既有损伤因素对车辆作用下桥梁动力工作性能的影响问题不容忽视。
目前, 对大型桥梁可通过结构健康监测系统实现对结构状态的实时监测, 保障其运营安全, 而对数量占优的中小型桥梁检测评定规程主要采用荷载试验和技术状况检测的方法。动力荷载试验只能定性评价桥梁的整体性能;结构损伤对桥梁车载动力性能的影响问题在技术状况评定中并未考虑。目前基于桥梁车载动力性能的结构评定理论框架尚未建立, 结构损伤状况对车桥耦合动力行为的影响还缺乏系统的研究。
我国公路桥梁设计通过冲击系数来反映车辆荷载的动力效应。但该方法不能反映移动车辆对桥梁性能的动态影响。针对既有中小型桥梁结构, 考虑结构损伤及损伤演化, 开展车桥耦合振动的多尺度分析十分必要。
桥梁的维修和改造加固以及车载下结构动力性能的提升较少关注。对于亚健康桥梁的限载车型、车速、车辆作用形式等具体标准一般根据经验确定, 缺少基于结构动力性能的量化限载标准和依据, 一定程度上影响了桥梁运营的安全可靠性以及经济合理性。
现有公路桥梁车桥耦合振动的研究侧重点在于车辆荷载作用形式、桥面几何特征等因素对桥梁动力响应的影响、考虑地震或风荷载作用下的车桥系统动力响应等问题[2]。而对于既有桥梁各种损伤状况对车载下桥梁动力工作性能的影响规律, 以及结构损伤、损伤演化与车桥动力行为的相互作用机理等方面还未有系统深入的研究, 相关的基础研究工作亟待开展。
1 国内外研究现状
1.1 车辆与公路桥梁相互作用的研究现状和分析
车辆与桥梁动力相互作用的早期研究主要采用动力试验和古典解析方法来进行, 电子计算机和有限元方法的发展使车桥动力相互作用分析进入了系统动力学研究的阶段。
既有车辆作用下公路桥梁动力行为的研究集中在:
1) 车辆作用形式对桥梁结构动力响应的影响分析, 考虑的因素包含了不同的车辆动力变化参数;
2) 桥面平整度、结构阻尼和结构形式等等对车桥振动响应的影响;
3) 车桥耦合振动问题求解方法的研究[3]。
国外相关研究的因素主要涉及:路面平整度被视为平稳随机过程时, 车辆特征对简支梁的车桥振动响应;随机车型的组合对桥梁结构的冲击效应;桥梁跨度对结构的冲击系数;大跨度连续箱梁桥的车桥耦合作用[4];预应力连续梁桥和斜拉桥在移动车辆下的振动行为特征。
我国对公路桥梁的车桥耦合振动研究已广泛开展。国内学者分别采用了结构力学、随机过程理论、模态分析方法、车桥耦合振动方程、调制阻尼器分析了不同桥型和不同车辆自身因素下的公路桥梁动力行为的变化。
目前桥梁设计主要借助“冲击系数”公式来考虑车辆动力效应, 但各国规范给出的冲击系数经验公式相差很大[5]。总体冲击系数很难准确描述桥梁不同构件所受到的冲击作用, 实际桥梁的部分构件受到的局部冲击效应可能远大于结构整体。目前, 国内桥梁结构的局部构件出现的开裂、损伤等安全上的重大隐患正好说明这一问题。
1.2 损伤结构动力性能的研究现状和分析
现阶段针对既有损伤结构动力性能的研究主要包括:
1) 结构损伤的数值模拟方法;
2) 损伤结构的动力特性;
3) 面向损伤识别的损伤结构动力响应研究。其中, 裂缝/裂纹损伤是研究的重点。
针对桥梁典型病害对结构性能的研究主要包括:
1) 基础冲刷对桥梁结构静动力性能的影响;
2) 沉降差在桥梁中产生的动力放大系数随着跨径增大而逐渐减小;
3) 连接条件的变化对移动荷载下桥梁动力响应的影响[6]。
目前损伤结构动力性能的研究主要局限于梁、板等简单结构, 但公路混凝土梁桥的运营过程中常见损伤涵盖了开裂、锈蚀、构件破损、变位、结构体系变异等多种类型, 综合考虑多损伤联合作用的桥梁动力性能研究还未见报道。目前关于桥梁病害对桥梁车载动力冲击效应影响的研究还难以实现桥梁动力行为的多尺度描述。
2 存在的主要问题
总结分析国内外与本项目相关方向的研究现状, 我们发现存在如下几点问题:
1) 车桥相互作用的相关研究对于结构局部动力行为研究较少。现有的分析模型难以反映车辆荷载下桥梁结构总体、局部构件和结构细观尺度层面的动力行为特征。基于多级结构分析理论, 有效平衡计算代价和模型规模的关系, 构建可以描述车桥系统多尺度动力行为的动力分析方法非常必要。
2) 移动车载下桥梁结构动力行为特征是运营桥梁动力工作性能的重要标志, 现有的研究中, 关于桥梁自身健康状况对车桥系统动力行为的影响较少考虑。桥梁各处损伤随着运营年限的增长而不断出现。目前有关结构损伤与车载下桥梁动力性能的相互作用机理和规律的研究开展较少。
3) 现有的损伤结构动力行为研究, 主要以发展结构损伤识别理论和方法为最终目的, 关注的损伤类型和结构形式还比较单一。面向结构损伤后的桥梁结构车载动力性能的研究还较少。开展结构损伤、损伤演化与既有桥梁结构车载动力性能间的相互作用机理和影响规律的系统研究, 将从结构动力性能角度为在役桥梁动力评定、科学维护、动力加固和改造等问题提供理论依据和指导意见。
根据目前考虑结构健康状况的车桥耦合振动研究还较欠缺的现状, 开展考虑结构损伤的车桥耦合动力行为的系统研究具有重要的理论意义和工程应用价值。
3 可行的研究方向
以公路混凝土梁桥为研究对象, 应用数值模拟、理论分析和试验研究方法, 开展面向结构损伤及损伤演化的车辆作用下既有桥梁动力行为的系统研究, 提出考虑结构损伤的车桥耦合振动多尺度分析方法, 研究结构损伤对车载下桥梁动力行为的影响规律和机理, 从动力工作性能角度为既有桥梁的科学维护、旧桥改造加固设计和亚健康危旧桥梁运营限载标准确定等工程问题的精细量化处理提供理论依据和指导意见, 推动桥梁动力性能评定理论和方法向定量化和精细化方向发展。可行的研究方向如下。
3.1 面向车桥耦合振动的公路混凝土梁桥典型损伤数值模拟
1) 公路混凝土梁桥典型损伤的数值模拟。针对具体损伤类型, 联合损伤力学原理与有限元方法, 提出数值模拟策略和方法;根据损伤类别和损伤演化后情况, 考虑车桥耦合动力行为分析的特点和需要, 提出适合于车桥振动分析的混凝土梁桥典型损伤的数值模拟方法和计算模型。
2) 通过国内外已有研究的试验数据和理论分析结果对损伤模拟方法进行验证。
3.2 基于多级结构分析理论的公路混凝土梁桥车桥耦合振动分析方法
1) 建立车桥耦合振动的多尺度分析方法。提出基于多级结构分析理论的混凝土梁桥多尺度数值模拟方法;建立公路桥梁典型车辆空间分析模型和车辆作用形式模型;提出具有较高计算效率和精度, 可反映结构局部细节、构件及整体动力行为的车桥耦合振动的多尺度分析方法和计算模型;编制开发专门的分析程序。2) 基于多座典型桥梁工程的动力试验测试验证分析方法和计算模型的正确性和适用性。
3.3 考虑结构损伤的公路混凝土梁桥车桥耦合动力行为研究
1) 建立考虑结构损伤的车桥耦合动力行为多尺度分析方法。以车桥耦合振动多尺度分析方法和所建立的典型损伤数值模型为基础, 提出可融合单一损伤和多种损伤的混凝土梁桥车桥耦合振动多尺度分析方法, 建立计算模型并编制专门的分析程序。
2) 通过既有旧桥动力试验和实验室模型试验等手段, 对分析方法、数值模型和计算程序进行验证。
3) 车桥动力行为对结构损伤的多维敏感性研究。考虑车辆作用形式特征、结构损伤状态和多损伤状况等多因素的联合作用, 进行车载下桥梁动力行为对结构损伤的多维敏感性的系统分析, 为后续研究奠定基础。
4) 结构损伤对车桥动力行为的作用机理和影响规律研究。以多维敏感性分析结果为基础, 选取典型桥型, 考虑多因素影响, 利用数值模拟分析方法, 系统研究结构损伤对车桥动力行为的作用机理和影响规律, 从动力工作性能角度为既有桥梁的科学维护、旧桥状态评估、加固改造设计和亚健康桥梁限载标准确定等工程问题的精细量化处理提供理论依据和指导意见。
3.4 基于损伤演化的车辆作用下混凝土梁桥动力性能研究
1) 建立基于车载下桥梁动力性能的桥梁结构评定理论框架。基于车载下桥梁动力性能的全新角度, 提出结构损伤状态的分级标准和结构损伤评定量度, 针对桥梁中常见的多损伤联合作用情况, 采用综合评价分析方法, 建立基于车载动力工作性能的桥梁结构状态评定理论框架。2) 考虑结构损伤演化的桥梁结构“时变冲击系数”研究。针对结构损伤演化时变特性, 提出“时变冲击系数”的概念, 以结构损伤对桥梁车载动力行为的影响规律和敏感性分析的研究结果为基础, 研究面向损伤后的桥梁结构时变冲击系数的计算方法。
4 结语
文章通过对车桥相互作用和损伤结构动力性能现状的分析, 发现了研究中存在的问题, 并以公路混凝土梁桥为对象, 明确了未来的可行性研究方向, 主要包括:面向车桥耦合振动的公路混凝土梁桥典型损伤数值模拟;基于多级结构分析理论的公路混凝土梁桥车桥耦合振动分析方法;考虑结构损伤的公路混凝土梁桥车桥耦合动力行为研究;基于损伤演化的车辆作用下混凝土梁桥动力性能研究。这将有利于完善桥梁设计, 解决桥梁使用中存在的问题。
参考文献
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中、小跨径混凝土梁桥健康监测分析 第8篇
桥梁的一个重要研究方向就是桥梁健康监测, 但目前主要集中在评估特大桥的健康状况, 对中、小跨径桥梁涉及较少。大型桥梁的健康监测系统设备相对较高, 需投入比较庞大的人力和物力, 对于桥梁监测管理的适用性不高。中、小跨径桥梁的健康监测系统应确保具有经济实用性, 并基于获取相关的准确数据应用比较经济的方法。
2 监测中、小跨径桥梁健康状况的优势
随着快速发展的交通事业, 桥梁建设总数不断增多。据有关统计资料显示, 中、小跨径桥梁在公路桥梁中所占比例高达93%, 而混凝土梁桥更是在此类桥梁中占主导地位。在中、小型桥梁中, 目前主要还是采用涉及定期检测和日常巡检的常规检查措施, 只能相应判断出明显的桥梁问题, 而对桥梁健康状态及损伤情况难以确定。荷载试验等检测方式的应用最广泛, 不只是需要较大费用, 也需对交通阻断从而桥梁正常使用产生一定影响。另外, 采用定期检查等方式只能对当时桥梁的健康状态进行确定, 而难以对桥梁发生的突发事故起到监测、预防作用。与桥梁采用传统检测手段相比较而言, 监测桥梁健康状况的优势比较明显。
2.1 直接经济效益。以一个公路桥梁养护部门负责20 座中、小跨径桥梁为例, 如果每年实施一次常规检测, 每次大约需花费5 万元的检测费用, 十年就需要1000 万元。如果对这些桥梁采取健康监测方法, 只需前期进行200 万元的一次性投入用于安装传感器及搭建系统, 之后每座桥梁每年需花费2 万元用于更新传感器元件及相关设备折旧, 十年共需要600 万元, 与常规检测方式相比能够节约费用高达40%。
2.2 社会环境效益。采用桥梁健康监测系统能够实时监测桥梁健康状况, 具有以下作用:一是能够及时发现桥梁病害, 对桥梁发生损伤情况进行判断, 并实施定性和定量分析;二是投入运营后的桥梁及发生如地震、车辆撞击等突发事件, 桥梁的安全状况可采用健康监测系统进行评判。对桥梁剩余寿命进行预测分析, 为维护加固桥梁提供重要依据和指导作用;三是在桥梁运营严重异常可能发生危险状况时, 警报可由监测系统触发, 通过引起注意确保安全;四是对桥梁安全状况采用健康监测系统评估时, 无需对交通封闭, 交通运行正常, 节约客货运部门运输时间, 从而带来间接的效益。因此, 监测中、小跨径桥梁健康状况的现实意义十分明显。
3 建立健康监测系统的方法
3.1 设计原则。设计健康监测系统时需考虑系统目的功能及预期效果所需成本两个基本因素。针对中、小跨径桥梁可采用以下设计原则:
一是实用性。结合中、小跨径混凝土梁桥结构特点, 监测关键截面的指标, 采集有代表性的数据;评估系统的建立应便捷准确, 以方便技术人员及桥梁管理维护工作人员应用。
二是可靠性。因桥梁结构处于比较复杂的自然环境, 所以采用监测的传感器元件及数据采集设备应达到良好的耐久性及稳定性, 在连续长时间监测中达到设计精度要求;并便于在桥梁服役期对设备的更换与维护。三是经济性。大部分中、小跨径桥梁都采用标准结构, 与大跨径桥梁相比只需要较低的造价, 因此, 经济性对于中、小跨径桥梁健康监测系统十分重要。基于达到监测功能的要求, 采用的传感器及数据采集设备应尽可能经济, 优化布设测点并优化采集、存储数据及分析流程。
3.2 建立监测系统的过程。以常见的城市预应力混凝土结构的立交桥梁为例, 对建立的健康监测系统进行介绍。分左右两幅桥的桥梁全长452 米, 每幅分为3 联。监测联选取5×30 的跨度布置的第一联, 其桥宽17 米, 梁高1.8 米, 采用单箱三室截面, 桥梁健康监测系统主要用于监测桥梁应变、挠度及温度。振弦式应变计埋设在监测联1-3 跨中截面及中支点截面作为应变监测截面, 应变计纵向设置在箱梁截面每个腹板的上下缘这两个截面中, 采用52 个应变计。采用静力水准仪监测挠度, 挠度测点设置在前三跨每跨跨中截面。因基准点需进行设置, 所以静力水准仪共需要4 个。温度监测截面设置用来对箱梁水化热进行观察及对温度梯度进行测量, 温度传感器布置在第三跨1/4 截面作为温度监测截面, 温度传感器共需32 个, 通过在百叶箱内设置普通温湿度计观测环境温湿度。
3.3 采集及分析数据。可使用综合采集模块采集应变及挠度数据, 单模块具有通道32 个, 因具有52 个应变计及静力水准传感器, 所以需并联两套模块采集数据。另外, 需添置综合测试仪采集人工数据实现对传感器的局部测试或校核维护采集模块。可直接使用万用表采集温度传感器数据, 采用温湿度自动记录仪或人工定时观测并记录环境温湿度。使用无线收发仪进行数据传输, 可与电脑连接无线收发仪组成无线监测主机, 进而使电脑和采集单元或模块之间实现无线通讯并管理有关数据。对监测数据采用Access数据库进行管理, 首先通过“编号”字段连接数据汇总表及编号位置对应表, 针对每次传回数据, 可先向Excel表格导出, 通过Access追加功能, 使数据源主表导入最新测试数据。可结合桥梁、截面及位置编号从空间数据上定位传感器, 采用每次采集数据的时刻作为时间序列。对数据应用Access软件实现调用、查询及绘制图表等功能。
3.4 监测系统建设费用。由上述分析, 该桥梁健康监测系统需52 个应变计, 4 套静力水准仪, 32 个温度传感器, 温湿度计及百叶箱各1 个。传感器元件有效率、人工及设备维修保养等费用应基于原价向上进行30—50%的浮动, 因此, 健康监测系统预算约14 万元左右, 而该桥梁建设费用约2000 万元, 监测系统预算只占0.7%, 实时监测桥梁健康状况能够预防桥梁发生各类灾害, 并为维修保养桥梁提供重要参考, 所以, 实施健康监测对于提高中、小跨径混凝土桥梁的安全性具有重要意义。
4 结论
综上所述, 定期实时监测桥梁健康状况对于保证桥梁使用安全具有重要作用, 结合桥梁结构特点, 对监测参数的合理选取, 构建具有应用价值的监测系统是提高大、小跨径混凝土桥梁安全具有重要现实意义。
参考文献
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混凝土梁桥 第9篇
我国对钢—混组合结构的研究起步于20世纪50年代，相对较晚。但随着我国国民经济的增长，交通事业的蓬勃发展，对组合结构的研究也不断加深，同时在许多实际工程中也得到应用和发展。本文将针对江苏常州市运河改造工程某桥的施工作一些探讨和分析。
1 工程背景
本桥位于原312国道北侧217 m左右与京杭运河交汇处，桥梁与航道中心的交叉桩号为K3+807.12，桥梁与航道夹角96.2°，起讫桩号为K1+344.66～K2+456.78，全长552 m，其中主桥252 m。主桥上部结构采用71 m+110 m+71 m三跨变截面钢—混组合连续梁，左右分幅，采用双箱单室截面，单个箱梁宽25 m，钢箱梁净间距4.24 m，钢梁顶板翼缘宽0.6 m，厚0.025 m，底板宽4.35 m，主跨跨中高度为2.6 m，墩顶高5.2 m，梁高按照二次抛物线变化。主桥下部结构，主墩采用拱门形，单个墩柱宽2.6 m，厚5.2 m，外侧设5 cm×5 cm的倾角，主墩承台厚度为3 m，平面尺寸为15 m×6.5 m;过渡墩采用双柱式桥墩，平面尺寸为11.3 m×6.5 m，呈哑铃形。主墩采用8根直径1.5 m的钻孔灌注桩基础，过渡墩桩基为4根直径1.5 m，皆为摩擦桩。图1为主桥立面布置图，图2为箱梁组合截面布置图。
2 施工关键性技术
2.1 施工组织流程
施工组织流程见图3。
2.2 钢梁的除锈和防腐工艺
钢梁的制作按照下列流程操作:
钢板进场复检→钢板预处理→计算机放样→零件下料→单元制作→箱体制作→预拼装→下胎→涂装→运输→吊装→合龙→附件焊接→作补涂装及整体涂装→验收。
钢结构防腐措施处理将直接影响到结构的耐久性问题，因此，在施工前期就必须根据桥梁的结构特点，制定合理的防腐体系。
根据本桥的结构形式以及现场的条件，最终确定防腐体系如下:
1)去皮:
将钢材表面污垢、铁锈去除干净，局部变形的地方需进行矫正。
2)预处理:
抛丸除锈、除尘，要求达到Sa2.5级。
3)车间防腐:
外表面喷砂、喷涂底漆、中间漆和第一道面漆，高强度螺栓接触面喷涂HES-2新型防滑防锈涂料;内表面喷砂(粗糙度应达到40μm～70μm)、喷涂底漆、中间漆和面漆。防腐时在接头部位预留50 mm～100 mm，不喷涂任何涂料，并用胶带纸粘贴保护留作焊接使用。防腐配套如下:
外表面防腐体系共分四层:第一层为无机富锌底漆，厚度80μm;第二层为环氧云铁中间漆，厚度100μm;第三层为聚氨酯面漆，厚度50μm;第四层为聚氨酯面漆，厚度为50μm。以上防腐工作均需在现场施工。
内表面防腐体系分三层:第一层80μm无机富锌底漆，第二层150μm环氧云铁中间漆，第三层50μm环氧面漆。
4)现场防腐:
修补现场焊缝及局部破损，补涂第二道面漆。
2.3 临时支墩施工及架梁施工工艺
本桥现场地理条件好、无需跨越交通或者河流，因此采用临时支架法施工。
本桥柔性临时支墩从下至上分为基础、支架、支撑及调节系统三部分。除局部位置(9)号基础采用钢管桩基础外，其余均采用扩大基础形式(见图4)。
施工前需对基础进行单侧受力抗倾覆稳定性验算、纵横向抗滑动稳定性验算、整体刚度、强度、稳定性验算，根据验算结果最终采用柔性WDJ碗扣式支架施工。
钢梁吊装到位后需进行节段钢梁的精确定位(见图5)，因此架梁施工时最为关键的是支架微调系统设计，微调系统需满足工程设计的精度要求，使得成桥后桥梁的线形达到设计线形。本桥微调系统参考造船厂的移动设备，自创了顶推法微调移梁系统，利用滑移系统调整钢梁坐标达到理论值，利用钢板及砂箱超紧，使其顶紧钢梁，千斤顶卸落。
2.4 桥面板及剪力钉群施工
为减少混凝土桥面板收缩徐变的裂缝，本桥设计时在钢梁上缘与混凝土桥面板之间加设一层1 cm的氯丁橡胶，桥面板施工时混凝土自由收缩。同时为加强桥面板与钢梁的整体性，在桥面板预留后浇剪力钉群孔，桥面板施工完毕后再浇筑剪力钉群孔处混凝土，并在群钉孔内混凝土添加微膨胀剂，预加0.2 MPa～0.7 MPa的压应力，减少群钉孔处混凝土收缩影响。
2.5 桥面板长束预应力筋施工
本桥桥面板预应力采用通长布置。通长束的管道定位、穿束、压浆就成为施工过程中的一大难题。
根据本桥的特点，最终采用“接力穿束，分段压浆”的方法，即通过“先穿法”将预应力钢束从桥梁一端向跨中穿束，达到跨中后再“接力穿束”至桥梁另一端，穿束完成后浇筑跨中桥面板合龙段;压浆时亦采用从两端向中间压浆“分段压浆”的方式。
3 结语
本文通过对钢—混凝土组合梁桥施工流程的实践介绍，为同类桥梁的设计、施工提供一些实践经验，为新工艺、新的设计理念提供一个参考的平台。
参考文献
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混凝土梁桥 第10篇
当桥梁需要加固或提高桥梁通行荷载时, 设计人员一般首先想到:利用修补桥面过程重新浇筑桥面铺装, 达到提高桥梁承载能力的目的。但事实上重铺与增厚桥面铺装, 对提高桥梁承载能力往往涉及多方面的影响。若处理不当, 其效果适得其反。当原桥设计时桥面铺装仅作为恒载没有考虑铺装与T梁联合作用, 那么重新浇筑桥面铺装或增厚桥面铺装厚度并保证铺装与T梁的联合作用, T梁的承载能力应该可以得到提高, 其提高幅度仅仅是在当初设计时没有计算铺装与T梁联合作用的能力。
2 混凝土铺装对承载能力的影响效应
混凝土桥面铺装参与桥梁承载能力的计算分析过程如下 (见图1) :
挂车荷载组合:
汽车荷载组合:
一般在承载能力极限状态时 x< (hf+Δhf)
则
式中:MG1— T梁恒载引起的跨中弯矩;
MG2— 铺装恒载引起的跨中弯矩;
fc—混凝土抗压设计强度 (MPa) ;
fs—纵向受拉钢筋抗拉设计强度 (MPa) 。
ρ—混凝土材料容重 (25kN/m3) ;
l—梁的计算跨径。
由上两式得
(1) 若原设计已计入铺装恒载而未计入铺装效应, 则铺装效应
(2) 原设计已计入铺装恒载重量而且考虑铺装叠合作用, 另增铺装层时, 其铺装效应;
式中MG3是由于Δhf2恒载引起的跨中弯矩。 (见图2)
当η2>0时, 铺装效应为正效应;
当η2<时, 铺装效应为负效应。
η2=Δhf2 (0.8fyAs-0.15bfρl2)
Δhf2>0, 当0.8fyAs>0.15bfρl2, 铺装效应为正效应;当0.8fyAs<0.15bfρl2, 铺装效应为负效应。
当不计入安全系数1.25, 恒载超载1.2时, fyAs>0.125bfρl2, 铺装效应为正效应;fyAs<0.125bfρl2, 铺装效应为负效应。
举例如下, 跨径为22.2mT型梁桥, h=1.35m, h0=1.235m, As=2×5×Φ32=80.42cm2, bf=1.6m, L=21.6m, hf=0.11m, Δhf=0.13m;挂—100作用在跨中的弯矩为
MQ=1230.5KN·m
第一期铺装与T梁恒载弯矩组合为
MP= (1.2×885.3+1.1×1230.5) =2464.2kN·m
MP=2464.2kN·m≈2371.7kN·m
η1=3.9%
当增加铺装Δhf2=0.08m期望提高承载能力, 则
MP=1.2×885.3+1.2×186.6+1.1×1230.5=2639.8kN·m
Mj=0.8×14.5×1600×97.07× (1235+130-0.5×97.07) =2515.9kN·m
当桥面铺装增厚8cm, 其承载能力的差值由3.9%增加到4.92%, 承载能力不仅没有提高而相反下降了。
0.8fyAs=0.8×280×8043=1.8×106;
0.15bfρl2=0.15×1600×25×106×21.62×10-6=2.799×106;
可见, 0.8fyAs<0.15bfρl2。
这表明在上例配筋率状态下, 其加厚铺装达不到增加桥梁承载能力的目的。
fyAS=280×8.43=2.25×106≈0.125bfρl2=2.32×106
3 混凝土铺装与T梁的联合作用
当混凝土铺装与T梁接合不完善时, 混凝土铺装仅仅作为恒载对T梁产生不利影响;当混凝土铺装层与T梁能接合好, 则可以抵消铺装自身恒载的一部分负面效应的同时, 提高桥梁承载力。
铺装层厚度除满足桥梁构造上的需要外, 其厚度应保证在最不利截面处最不利荷载组合下, 混凝土受压区高度或者剪切面不在铺装与T梁接合层面上, 同时在接合面的联结构造要满足层面的抗剪要求。
为保证新老混凝土的粘结性能, 铺装层新混凝土的強度应比老混凝土强度提高一个等级, 为减少新老混凝土的差异收缩, 铺装混凝土宜采用纤维混凝土, 同时在T梁与混凝土铺装层间设置联结钢筋。
3.1 梁与混凝土铺装层间设置联结钢筋
梁与铺装层之间应设置抗剪联结钢筋, 可提高抗剪能力50%。联结钢筋下端采用植筋方式与梁桥面板、腹板联接, 联结钢筋上端与纵横铺装钢筋联结, 同时在铺装混凝土与梁混凝土界面采用混凝土凿毛等处置。联结钢筋采用倒L型、П型与I型比较, П型较优。
直接剪切试验:采用倒L型和П型不仅提高新老混凝土界面抗剪強度, 而且提高开裂后的韧性。剪切破坏后, 钢筋只是在界面处有弯曲变形, 锚固端沒有拉伸变形, 而I型构造筋有脱锚趋势。一般设置联结筋界面抗剪强度可达整体强度80%
劈拉试验:I型联结对提高劈拉強度贡献不大, 倒L型和П型截面配筋率0.45%, 整体劈拉強度接近整体混凝土劈拉強度2/3。
疲劳试验:联结钢筋配筋率超过0.065%时, 联结筋间距30～40cm, 疲劳次数12～21万次, 荷载水平0.1～0.75PU, 在钢筋达到疲劳破坏前, 新老混凝土仍有可靠结合。
3.2 联结钢筋设计与施工
联结钢筋构造设计时, 考虑剪力大小由支点向跨中逐渐减小, 因此在支点区联接钢筋的间距应该小一些, 而跨中间距可以适当加大。
联结钢筋设计荷载时, 考虑纵向水平剪力全部由抗剪联接件承受, 其中包括:荷载作用在联结处产生水平剪力TP;桥面由于温度影响, 混凝土铺装层与梁温度滑移应变在接缝处引起温度纵向水平力Tf;由混凝土收缩、徐变引起纵向水平力, 由于收缩是长期过程, 新浇注混凝土铺装考虑混凝土收缩同时考虑混凝土徐变的影响Ts。联结件数量计算采用下式:
式中:
[N]—单个联结件容许抗剪承载力;
an—联结件间距;
n —联结件数量。
联结筋施工时, 联结筋植筋深度一般采用10d (d为钢筋直筋) 。П型联结筋采用先植二根倒L型然在顶部焊接成П型联结筋。
4 总结
本文通过对于桥面铺装在桥梁加固中的应用进行分析, 从静力学角度对桥梁在不同荷载组合状态下, 考虑各种因素影响, 探讨桥面铺装效应, 并通过试验对比, 提出合理的设计方法和加固构造措施, 可为桥梁维修加固设计与养护施工技术人员提供借鉴。
摘要：通过增加混凝土桥面铺装厚度来提高桥梁承载能力是一种常用加固方法。但该方法需要考虑各种因素影响。为了分析加铺桥面铺装对梁桥的承载能力的影响, 本文从静力学角度对于桥梁所承载受的不同荷载组合状态下, 深入探讨桥面铺装效应, 并通过试验对比, 提出合理的加固设计方法和构造措施, 可为桥梁维修加固设计与养护施工技术人员提供借鉴。
关键词：桥面铺装,承载能力,桥梁加固
参考文献
混凝土梁桥 第11篇
【关键词】挂篮悬臂施工；预应力混凝土；连续梁桥
1.引言
近年来，我国公路桥梁事业在不断地发展，很大部分要归功于各种现代施工技术的推广应用。与此同时，也对相关施工人员提出了更高的要求，各种新型施工技术的出现，必定需要更高的专业素质来驾驭。大跨径预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工最主要的施工设备是挂篮，在施工中，它不需要采用大型的运输机具，只需投入少量的支架，而且挂篮受峡谷、深水、宽阔河面之类的地形影响较小，可以重复多次的使用，节约资源，还能充分的利用好有限的空间。另外，使用该技术更有利于控制施工质量，施工工艺便于掌握，能够在施工中不断调整施工误差，使悬浇段施工质量、线型、标高精度等得到保证。
图1 挂篮悬臂施工技术
2.挂篮悬臂施工技术的方法及原理
在我国桥梁工程中，预应力混凝土连续梁桥己成为主要桥型之一，悬臂施工法用于建造预应力混凝土桥梁，它其最大的优点是施工不受季节、河道水位的影响，不影响桥下通航，不需大量的支架和临时设备。与其他的施工技术相比，挂篮悬臂施工技术具有其挂篮能够进行360度地自由运动的优势，能够大大地减少大型吊机械的使用，使得施工任务不那么复杂和繁重。同时，由于挂篮悬臂技术的结构质量较轻以及操作方法简易，再加上操作性能更好，从而使其备受各个大型的桥梁施工项目所青睐。挂篮悬浇施工方法适用于大跨度桥梁和特殊环境条件下的桥梁上部梁体结构现浇施工，挂篮悬臂施工一方面需要利用竖向预应力筋进行墩梁临时锚固，另一方面需要纵向预应力筋将梁段连接成为一个整体。桥梁采用挂篮悬臂施工技术的前提条件是，在施工过程中，桥墩与梁固结，同时桥墩需承受不对称弯矩。挂篮悬臂施工的步骤包括挂蓝安装、挂篮预压、箱梁的悬浇施工、挂篮的移动和挂篮的拆除。
3.大跨径预应力混凝土连续梁桥简介
大跨径预应力混凝土连续梁桥作为传统的桥梁结构体系之一，具有刚度大，变形小，抗震能力强，行车平顺舒适，地形适应强、施工技术成熟，伸缩缝少动力性能好、变形小、结构刚度大、受力性能好，其更突出的优点是使用上，能够充分的利用和混凝土的预应力技术料的强度因而被广泛采用，具有行车舒适、主梁变形挠度曲线平缓、桥面伸缩缝小等十分难得的优点。我国的桥型中大跨径预应力混凝土连续梁桥在占有主导地位，在预应力混凝土桥梁发展过程中，无论是是横跨江河、悬崖山谷的大桥，还是公路桥、城市立交桥或者铁路桥，预应力混凝土梁桥都具有较大跨越能力的优势。 例如我国南京长江北汊桥（主桥跨径165米）、六库怒江大桥（主桥跨径154米）、黄浦江奉浦大桥（主桥跨径125米）、潭州大桥（主桥跨径125米）、惠州大桥（主桥跨径124米）都属于大跨径预应力混凝土连续梁桥。
4.挂篮悬臂施工技术在大跨径预应力混凝土连续梁桥中的应用
在大跨径预应力混凝土连续梁桥实际施工过程中，在一般情况下，每一个桥梁分段的实际长度大多是3～4米长。桥梁挂篮悬臂浇筑施工具体指的是在桥墩的两边对称部分用混凝土一段段地开展浇筑施工。当混凝土达到相关规定指定的强度基础后，应该对挂篮进行移动，同时拉伸扩张预应力束，同时完成之后再接着对下一桥梁分段继续地进行浇筑施工。另外，还必须注意的是，由于挂篮是施工中的最主要的机械设备，但是桥墩根部自身重量会影响挂篮质量，造成不佳的施工质量，因此，必须先用托架对第一桥梁分段进行浇筑施工，以保证能够满足拼装挂篮以及支承挂篮要求的实际起步长度。
图2 挂篮悬臂施工技术在大跨径预应力混凝土连续梁桥中的施工结构图
4.1 挂蓝安装
首先进行挂篮拼装，挂篮结构拼装主要按以下流程进行。轨道安装、锚固→主桁片安装→后锚杆锚固→主桁前、后横梁桁片安装→主桁上下平联安装→底平台安装→外模系统安装→内模系统安装→悬吊工作平台安装，篮悬浇施工方法综合了后张法预应力混凝土箱梁和支架现浇箱梁的特点，挂篮安装详细施工步骤为：吊运轨道就位，用预埋竖向精扎螺纹钢筋锚固挂篮轨道；用塔吊将主桁架吊运至箱梁 0#段进行拼装，并利用塔吊吊装到位，锚固于挂篮轨道；安装前横梁及前吊带，悬吊底模板及工作平台；安装内吊梁，吊杆和内模架，内模板；安装外模吊梁和吊杆悬吊外模；安装其他部件。
4.2 挂篮预压试验
完成挂篮安装之后，接下来需要进行挂篮预压试验，即选择一定的桥位，对其进行静载和预压，观察其性能，从而保障挂篮系统的强度、稳定性以及刚度。预压试验应结合施工现场的环境以及工程本身的实际情况，在预压过程中，逐渐增加载荷直至设计荷载值，并对各杆件的焊缝处进行检查，有效记录其加载的施力大小与相应的位移数据。通常，在预压试验的过程中，主要使用千斤顶张拉钢绞线，以此来减小加载的工作量，进而对结果进行分析判断，具体的做法如下：首先要借助预埋地锚，用钢绞线将千斤顶以及前底横梁穿起来，进而借助锚具对钢绞线进行锚固处理，然后借助油压千斤顶对该挂篮进行分级加载预压处理。
4.3 浇筑混凝土
大节段挂篮悬臂施工的预应力管道安装及钢筋绑扎与普通悬臂施工基本一致。在完成钢筋与预应力管道的安装并且验收合格后，再进行浇筑悬臂节段混凝土。桥连续梁悬灌浇筑为泵送浇筑，以保证连续梁大节段混凝土浇筑效率及连续性。每个T构两根泵管自地面连接至桥面两个挂篮施工部位，通过软管随时调整浇筑位置。浇筑时使用两台车载泵分别对T构两侧悬灌部位对称浇筑。大节段悬臂浇筑时由于挂篮悬臂长度大，引起的挂篮弹性变形也更大，因此浇筑过程中要严格控制浇筑顺序，避免挂篮变形引起混凝土接触面产生裂隙。大节段悬臂浇筑为了抵消挂篮弹性变形，需要先浇筑挂篮前端；再浇筑挂篮后端，充分填补接触面裂隙，即由挂篮外侧向内侧浇筑。在箱梁混凝土施工结束后，需及时借助通孔器对管道进行排查，一旦发现有漏浆等质量问题，应立即解决，以免出现堵管问题。
4.4挂篮的移动和拆除
在进行挂篮的移动和拆除时。用混凝土浇注每一梁段后，需要进行预应力张拉，张拉完毕后，再移动挂篮到下一梁段的位置，进行下一步骤的施工，重复直到施工完毕为止，完成梁段施工后，进行挂篮的拆除，尤其要注意拆除的顺序，先拆除箱内拱顶支架，再拆除侧模系统，然后是底模系统，最后进行主桁架的拆除，可以采用拆零取出的方式拆除箱内拱顶支，主桁架通常采用吊车进行拆零，底模系统和侧模系统可以采用整体吊放。
5.大跨径预应力混凝土连续梁桥挂篮悬臂施工时的注意事项
（1）施工前要控制相关参数的测定（2）要保证施工预拱度计算无误（3）悬臂箱梁的施工挠度控制。（4）做好高程监测。
6.结束语
总而言之，在大跨径预应力混凝土连续梁桥建设工程中应用挂篮悬臂技术，能够将施工的质量大大提高，同时降低施工工作量，并且在一定程度上保证了大跨径预应力混凝土连续梁桥后期使用的稳定性和安全性。
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混凝土梁桥 第12篇
1 工程概况
清江上某大跨径预应力混凝土连续箱梁桥, 桥跨布置为4×20m+ (65m+100m+65m) +4×20m, 主桥采用单箱单室变截面预应力混凝土连续箱梁。箱梁根部高度6.2m, 跨中高度2.6m, 箱梁根部底板厚80cm, 跨中底板厚32cm, 箱梁高度及箱梁底板厚度按1.8次抛物线变化。箱梁腹板根部厚80cm, 跨中厚50cm, 箱梁腹板厚度在腹板变化段按直线段渐变。箱梁顶板厚28cm, 箱梁顶宽9.5m, 底宽6m, 顶板悬臂长度1.75m, 悬臂板端部厚20cm, 根部厚60cm。箱梁顶设有2%的横坡, 主桥上部构造按全预应力混凝土设计, 采用三向预应力。箱梁采用C50混凝土。设计汽车荷载等级:公路Ⅱ级。桥型布置图见图1。
2 有限元仿真模拟分析
2.1 全桥有限元模型的建立
采用有限元Midas/Civil软件来建立该连续箱梁桥三维空间模型, 所建立的模型中只考虑了纵向预应力钢束 (包括平弯及竖弯) , 单元按照施工节段来划分, 模型共分70个单元和99个节点, 如图2所示。
2.2 立模标高计算
在连续箱梁桥悬臂浇筑法中, 由于存在各种因素的影响, 桥梁结构实测线形会偏离理论目标线形。为了控制这种偏差在规范允许的范围之内, 施工过程中需设置预拱度, 也就是通过调整每一施工节段的立模标高来达到成桥线形与理论线形相一致的目的。一般情况下, 在施工每一节段时通过设置一定的预拱度来抵消后期施工中产生的变形影响, 也就是箱梁节段立模标高并不是设计提供的标高, 其计算公式如下
式中, Hmi为第i节段梁端立模标高;Hji为第i节段梁段设计标高;Hgi为预拱度计算值;fg为挂篮变形值, 由预压试验确定。
通过已建MIDAS模型来计算预拱度值, 预拱度荷载组合为恒载+1/2活载, 其中恒载包括施工梁段的自重, 预应力钢束张拉力, 施工临时荷载等, 活载则包括汽车荷载和人群荷载, 该桥预拱度计算值及设计院提供预拱度值对比见图3。
由图3可知, 模型计算预拱度值与设计院提够预拱度值基本相符, 两者相差最大值不超过1cm, 故模型计算预拱度值可有效指导工程施工。
3 施工精细控制
大跨径混凝土连续梁桥施工监控是一个施工→测量→识别→修正→预测→施工的循环过程。施工控制中最基本的原则是先确保施工过程中桥梁结构的安全, 在此前提下, 再对施工过程中的结构变形及应力进行双控, 其中以变形控制为主, 应力控制为辅, 确保桥梁最终的结构状态满足预期目标。
3.1 线形控制
对于悬臂浇筑的连续箱梁桥, 施工一个梁段称为一个节段, 将每节段分成 (1) 定位立模; (2) 混凝土浇筑; (3) 预应力张拉3个工况。通过现场所测数据与理论计算值 (MIDAS模型) 进行对比分析, 得出当前施工节段及已施工节段的线形状况, 实现对主桥最终线形的有效控制。
3.1.1 测点布置
每一梁段悬臂端截面梁顶设立三个标高观测点, 观测点均用短钢筋预埋, 短钢筋伸出长度比箱梁截面混凝土表面高20~30mm, 其顶端平滑, 观测点须用红油漆标明编号。当前现浇节段悬臂端截面梁底同时对应设立三个临时标高观测点, 作为当前节段控制截面梁底标高用, 并给出对应的测点的高程关系, 测点布置见图4。
3.1.2 箱梁线形跟踪观测
每一节段按三种工况 (即:混凝土浇筑后、预应力束张拉后和挂篮前移后) 来进行箱梁线形的测量。在测量过程中, 还要考虑温度的变化, 为了找出温度变化引起箱梁线形变化的规律, 在工况不变的情况下, 从早晨6:00至下午18:00间对其进行观测, 从而了解温差变化较大时的线形变化情况, 为待施工节段立模标高的确定提供较为可靠的依据。
3.2 应力控制
由于钢筋混凝土材料的非均匀性和复杂性, 结构分析结果涉及到设计参数的选取 (如材料特性、密度、截面特性等参数) 、施工状况的确定 (施工荷载、混凝土收缩徐变、预应力损失、温度、湿度、时间等参数) 和结构分析模型等诸多因素的影响, 结构的实际应力与计算应力很难完全吻合, 即计算应力不可能反映结构的实际应力状态。因此, 采用性能可靠的传感元件, 通过参数识别、误差分析与处理, 使结构测试应力尽可能地接近于真实, 从而较准确地掌握结构的应力状态。
3.2.1 测点布置
对于大跨径混凝土连续箱梁桥, 考虑到施工先后顺序、施工人员、施工时间及预应力束应力损失等因素, 箱梁应力控制截面及测点布置见图5。
3.2.2 箱梁应力测试
大跨径混凝土连续梁桥应力测试也是按三个工况循环推进, 即挂篮定位立模、混凝土浇筑后、预应力束张拉后。通过现场实测值与理论计算值的对比分析, 得出箱梁控制截面的应力状态, 实现对箱梁结构应力的有效控制。
3.3 温度场控制
箱梁的线形和应力与大桥所处温度场是息息相关的, 所以必须对大桥温度场进行测试。在主桥控制截面内预埋温度元件, 测试截面和测点布置同箱梁应力测试截面, 以测量其内部的温度场分布。根据实测的温度场, 修正箱梁应力及线形测试结果, 使结构的实际状态与理论计算状态在同一温度场下进行比较分析。
4 施工控制结果分析
4.1 箱梁中跨及边跨合拢段精度
中跨及边跨合拢段是箱梁悬浇施工过程中的重要环节, 对全桥的整体线形有着至关重要的影响。在各合拢段施工前, 对合拢口两端的高程进行了测量, 结果见表1。
从表1可知, 各合拢段在锁定前两侧底板相对高程差最大值为8mm, 最小值为-5mm, 满足规范规定的合拢精度 (合拢段相对高差绝对值≤20mm) , 说明该桥各合拢段顺利合拢。
4.2 箱梁线形控制分析
大跨径桥梁施工控制必须保证箱梁线形满足设计要求, 以保证大桥结构线形流畅。待所有合拢段预应力束张拉完成后, 对该桥线形进行了测量, 结果见图6。
从图6可知, 连续梁桥箱梁底板高程均比理论计算值大, 以抵消桥面系施工时产生的累积挠度以及运营阶段混凝土的收缩徐变引起的变形, 使得主桥10年后的最终线形向设计线形靠拢。高程最大偏差值 (于中跨合拢段处) 为12mm, 小于规范规定值 (L/5 000=16mm) , 说明在成桥状态下, 箱梁结构线形与理论线形吻合良好。
4.3 箱梁应力控制分析
在混凝土箱梁悬浇施工中, 按混凝土浇筑、预应力束张拉两种工况, 利用控制截面埋设的振弦式传感元件, 对混凝土箱梁应变进行跟踪测试, 通过应力测试误差分析并与理论计算应力对比分析, 从而反映出整个施工状况。待全桥所有预应力束张拉完成后, 对箱梁控制截面应力进行了测试, 结果见图7。
从图7可知, 在成桥状态下, 箱梁控制截面均处于受压的状态, 且接近理论计算值, 说明桥梁结构处于安全范围之内, 符合设计要求。
5 结语
施工控制在大跨径混凝土连续梁桥施工中是必要的。运用MIDAS有限元软件对主桥施工阶段进行仿真模拟分析, 计算各节段施工预拱度值及各阶段结构理论计算状态, 通过现场相关实测数据对比分析, 本桥各施工阶段结构变形及结构应力均在可控范围内, 各合拢段精度符合规范要求, 且成桥状态下箱梁结构线形及应力状态与理论计算状态相符。
参考文献
混凝土梁桥范文
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