异步施工法波形钢腹板组合梁桥施工控制关键技术研究

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波形钢腹板组合梁桥作为最近十几年来新兴起的一种新型桥梁结构,具有自身重量轻、造型新颖美观、造价低经济效益好、施工周期短的特点,又能够充分发挥混凝土和钢材的优点,在顶板和底板采用混凝土充分发挥混凝土的抗压性能,在腹板上采用轻质高强的波形钢板代替混凝土抗剪,避免了混凝土腹板开裂问题,因此在本行业受到了广泛关注。同时,随着桥梁跨径的不断增大,在施工过程中控制成桥线形、控制关键截面应力(应变)、确保结构的安全性等问题显得更加重要。变形与应力这两个重要影响因素如果处理不好将会对桥梁的整体结构受力、使用寿命、日后运营成本产生重要影响,因此必须在桥梁施工过程中进行施工监测与控制,最大程度的达到理想成桥状态,确保桥梁整体可靠。本文依托于济高高速小清河特大桥工程建设项目,对采用异步施工方法的波形钢腹板组合梁桥进行施工控制关键技术研究,主要内容和成果如下:(1)采用Midas civil分别建立异步施工法和普通悬臂施工的有限元模型,对小清河特大桥各个施工工况进行模拟,通过对比发现:在施工过程中,关键控制截面应力相差不大,仅为1.19MPa,成桥之后,采用异步施工法变形量要稍小于普通悬臂施工变形量;同时,异步施工法在施工效率和经济性方面也有显著优势;总体上讲,异步施工法在荷载分布上要更为合理,更具有优越性,可在同类型工程中推广使用。(2)在施工控制过程中,引入灰色系统理论,经过计算最大调整值为-4.583mm,各监测点实测标高与理论标高的对比结果表明,引入灰色系统理论对测点立模标高进行调整后,有效降低了各种误差因素的影响,明显改善了成桥线形;在施工控制中引入灰色系统理论能将多种因素的影响进行综合处理,可明显改善成桥线形及内力分布。(3)根据设计图纸和施工方案,采用Midas civil建立有限元模型,对各个施工阶段的位移和应力(应变)进行理论分析,得到关键控制界面顶底板位移和应力(应变)理论值,通过施工控制发现:关键控制截面最大应力值为12.93MPa,与理论值相差1.03MPa,符合规范要求;应力值会随施工工序的推进呈规律性变化,并且随着悬臂长度的增大,梁体的自重效应最终超过预应力效应,导致底板压应力超过顶板压应力。(4)通过对监控数据进行分析,理论变形和实际变形最大差值为16.5mm,满足规范要求。同时发现,测点实测高程几乎全部大于理论高程,这表明波形钢腹板组合梁实际整体刚度要大于理论刚度,在模型分析时已充分考虑混凝土与预应力作用的前提下,可以认为波形钢腹板的实际刚度要大于理论值,可进一步完善结构设计理论。
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