连续梁桥悬臂施工过程监控及零号块局部应力场分析

【摘要】：预应力混凝土连续梁桥是一种比较常见的应用于工程实际的桥型,桥型简洁流畅,施工方便。大砂坪特大桥连续梁桥为(64+112+64)m预应力混凝土连续箱型梁桥,采用菱形挂篮悬臂浇筑法施工。对于混凝土连续梁桥来说,对其零号块进行空间应力场分析对了解施工过程中零号块的应力情况具有重要意义。 本文详细介绍了线形控制和应力监测的方法及内容,并对零号块进行了局部应力场分析,主要完成了下列内容： (1)首先,介绍了国内外预应力混凝土连续梁桥的发展情况,以及国内外施工控制技术的研究现状,并叙述了施工监控的一些基本理论。 (2)其次,针对大砂坪特大桥连续梁桥的施工过程,通过有限元程序MIDAS/Civil建立全桥施工仿真分析模型,在仿真分析中,考虑了梁段自重、预应力、桥面荷载、混凝土的收缩徐变、结构体系转换和边界条件改变等。通过分析计算,给出连续梁桥在各个施工阶段梁段标高的变化以及关键截面应力的计算结果。 (3)在线形控制方面,介绍了线形控制的流程和立模标高的确定等方面内容,列出了几个关键性阶段梁体挠度变化对比图；在应力控制方面,介绍了应力测试原理、应力测点的布置原则,分析并列出了几个施工阶段关键截面的应力。 (4)最后,利用ANSYS软件针对大砂坪特大桥连续梁桥的箱梁零号块进行局部应力场分析,结合应力分析结果了解零号块可能出现裂缝的位置以及采取的相应的措施。在0号块实体模型中考虑横向预应力筋和竖向预应力筋,模型详细模拟了零号块顶板腹板和底板的倒角部分。采用分离式模型对混凝土和预应力筋进行分别建模,而后利用约束方程对二者进行关联。从MIDAS/Civil分析结果中提取位移值进行加载,分析了零号块顶板、底板、腹板和横隔板应力。 通过研究得出结论如下： (1)需要对采用悬臂浇筑法施工的大跨度预应力混凝土连续梁桥进行施工监测和控制。 (2)从大砂坪特大桥连续梁桥施工过程中的线形监测结果和最终的合拢情况来看,采用MIDAS/Civil程序进行的有限元分析对施工监控工作的指导作用是正确的,验证了施工过程中采用的应力测试方法和所选择的应力测试仪器的精度都是符合要求的。 (3)从有限元软件ANSYS对大砂坪特大桥连续梁桥零号块的分析结果可以看出,零号块在最大悬臂状态下的受力都能满足混凝土的抗拉抗压强度要求,说明配筋合理,预应力筋的设置使结构构造复杂的零号块受力情况得到改善。 (4)在大砂坪特大桥连续梁桥的整个施工监控过程中可以了解到,完全实现智能控制是现如今大跨度桥梁施工控制中有待进一步研究的问题,传感器本身的防护措施也是今后值得研究的课题。