部分斜拉桥结构受力特点及施工控制方法

来源:结构工程师    发布时间:2013-04-05    结构工程师辅导视频    评论

    3  施工控制思路和方法
    部分斜拉桥有拉索和主塔,其施工控制思路和方法不同于连续梁。又因其结构受力不同于普通的斜拉桥,其施工控制思路和方法也不同于普通斜拉桥。部分斜拉桥的施工控制方法有其自身的一些特点。
    3.1 结构内力控制
    3.1.1主塔内力控制
    部分斜拉桥主塔结构受力与普通斜拉桥的主塔一样,但是在使用阶段,由于部分斜拉桥斜拉索的索力变化不大,主塔塔身由于可变荷载引起的弯矩很小。对于部分斜拉桥主塔内力的控制,主要是控制主塔两侧斜拉索的水平索力分量要尽量一致,减少塔身弯矩。
    3.1.2斜拉索内力控制
    在确定斜拉索的内力时,部分斜拉桥与普通斜拉桥在思路和方法上有很大的不同。普通斜拉桥的斜拉索内力通常是经过结构内力优化,使得结构主梁、主塔结构得到受力最优的一组斜拉索索力。普通斜拉桥在施工过程中,后施工斜拉索的张拉施工以及主梁纵向预应力施工对已经施工好的斜拉索内力影响较大。刚度较小的主梁无法承受较大局部弯矩,斜拉索的张拉施工无法一次张拉到位,须采用多次调索的施工方法。在确定每根斜拉索的初始张拉力时,采用正装、倒拆的模拟计算。主梁合拢后,还有一次全桥索力调整的施工过程。
    相比于普通斜拉桥,部分斜拉桥由于主梁刚度较大,后施工斜拉索的张拉施工及主梁纵向预应力施工对已经施工好的斜拉索的内力影响较小,斜拉索的张拉施工可采用一次张拉到位的施工方法。在确定每根斜拉索的初始张拉力时,可采用正装有限元模拟计算,考虑后续斜拉索及主梁的施工对已施工斜拉索内力的影响,特别要考虑主梁混凝土在施工过程中的收缩、徐变对斜拉索内力的影响。根据无锡市清宁大桥的建设经验,采用这种施工控制方法,斜拉索的成桥内力误差在5%以内。
    3.1.3主梁内力控制
    部分斜拉桥主梁结构与连续梁主梁结构受力基本相似,唯一的不同是部分斜拉桥不仅设计有主梁体内纵向预应力筋,还设置有斜拉索。因此,在施工控制模拟计算时,把斜拉索的索力作为外力施加在主梁上,模拟施工步骤计算完成的主梁内力即为主梁的成桥内力。
    3.2 结构位移控制
    对部分斜拉桥结构位移的施工控制,主要是对主梁位移的控制。在对普通斜拉桥主梁位移的控制时,施工控制模拟计算中,可把结构弯矩达最小,或者主梁零位移等做为最终控制目标。通过正装、倒拆的有限元模拟计算,来控制主梁的位移。另外,在普通斜拉桥的建造过程中,在主梁边跨合拢、中跨合拢以及主梁合拢后,可采用对斜拉索的索力进行调整,来纠正施工中产生的主梁结构位移误差。无锡市清宁大桥部分斜拉桥的建设过程中,当主梁在悬臂阶段,张拉最外侧一对斜拉索1000t索力,在主梁最大悬臂端只产生了6cm主梁上挠。因而,在部分斜拉桥的施工过程中,由于主梁的刚度通常都很大,在阶段施工过程中,主梁合拢前后等施工阶段,索力调整对主梁结构位移的影响很小,通过索力来调整主梁位移的方法无法奏效。再从结构受力上来看,部分斜拉桥更接近于连续梁结构,主梁的变形特点也更接近于连续梁结构的主梁。对部分斜拉桥的主梁位移施工控制,要以线型控制为主,以受力控制为辅的施工控制原则实施。通常采用正装的模拟计算方法,把斜拉索的索力影响当作外力因素,在施工控制模拟计算中加以考虑。结合施工过程仿真模拟计算,在施工过程中,对每个节段设置或正或负的施工预拱度。由于部分斜拉桥索力调整无法对主梁的位移进行有效的调整,对主梁位移的精确控制集中在对主梁节段结构尺寸,节段混凝土方量,纵向体内预应力钢束的施工以及斜拉索的张拉施工等几项施工的精确控制上。因此,在桥梁的施工全过程中,要严格做好各项关键工序施工的控制工作,才能最终保证部分斜拉桥结构优良的线型控制工作。

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