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【摘要】连续梁桥悬臂施工过程需要进行仿真分析，仿真分析可以很好地监控大桥的各方面信息。包括桥梁的形状和防控压力以及温度的控制都有一定的分析和监控。本文主要就是通过对施工过程的仿真分析来监控桥梁的具体情况。从具体的实例出发，建立仿真的分析过程和方法手段，从而对整个工程有一定的了解。
【关键词】仿真分析，桥梁悬臂施工，方法手段
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：
前言
现在很多的桥梁工程都是复杂和长期的过程，因此需要对整个工程有一个具体的监管和预测，这时候仿真分析就格外重要。由于随着施工的开展，情况在不断的演变着，无论是桥梁的设计还是具体的施工环境都在不断地变化着。所以，对施工的每个阶段过程进行仿真分析，全面的了解桥梁的施工形式和状态，有利于及时的解决矛盾和问题。
二、工程简要概述
某大桥主桥部分为(76.5+143+76.5)m三跨预应力混凝土变截面连续梁桥，主桥箱梁采用直腹板式的双箱单室结构。箱梁根部梁高8.2 m，跨中梁高3.0 m，箱梁高度从距桥墩中心2.5 m处到合龙段处按1.5次抛物线变化。主桥各块段采用挂篮对称悬臂浇筑施工，施工流程为：移动（架设）挂篮一绑扎钢筋一浇筑混凝土一张拉各种预应力筋一移动（架设）挂篮，循环以上步骤直至合龙，合龙顺序是先进行边跨合龙，然后拆除主墩临时锚固，再进行中跨合龙。
三、工程的具体的状况分析
每个悬臂划分为15个节段和合龙节段，整个施工分为19个节段的施工过程及1个运营阶段，在每个节段施工过程中，采用3个工况模拟：即挂篮前移、模板定位；绑扎钢筋、浇筑混凝土、养生；张拉预应力、压浆。在浇筑梁段混凝土阶段就激活梁段单元，并处理好自重的加载时间及混凝土的养护、加载龄期，使之与实际施工一致。
在悬臂过程中存在着结构体系转换，桥梁结构的边界条件在施工过程中会发生变化。在边跨合龙前，12号和13号墩与悬臂浇筑的梁段形成静定的T形结构，此时，两墩的约束均为固接。当中跨合龙后，将l3号墩改为双向铰接，其他桥墩都改为单向铰接。梁体混凝土标号为C50，弹性模量为3.45 GPa，泊松比为0.2，混凝土比重y=25 000 kN/m3。顶板纵向预应力钢筋采用标准强度级别1 860 MPa，公称直径为15.2mm高强度低松弛钢绞线，弹性模量为195 GPa，泊松比取0.3。钢绞线松弛损失为控制应力的3.5%，管道摩阻系数为0.16，偏差系数为0.001 5，锚具回缩取6mm。
1. 布置控制点
在悬臂施工过程中，悬臂根部所受的弯矩最大，所以必须要进行监测此处的应力；通过计算可以看出，1/2悬臂处的受力也具有典型的代表意义，所以还对1/2悬臂处的应力进行监测。控制截面布置图见图2，每个截面控制点的布置见图3。
2. 施工数据的采集
本次监测应变数据采集采用JMZX-2006综合测试仪，按照以下原則进行：(1)测量时间控制在早上7点之前完成；(2)张拉预应力钢筋前测量一次；(3)张拉预应力钢筋后和移动挂篮前测量一次；(4)移动挂篮后测量一次；(5)浇筑混凝土前后各测量一次。
根据设计，主桥左右幅对称，因此仅对右幅进行模拟，基于有限单元法，将全桥简化为平面杆系结构。考虑0号块横隔板的影响，故将0号块每个横隔板单独的作为一个单元，并且在桥墩处将0号块分开，这样每个桥墩0号处分为6个单元；将悬臂部分按照设计的19个块段分为19个单元，其次中跨合龙段分为2个单元，每个边跨合龙段为一个单元；将主桥两端的桥台段分别分为3个单元，总共6个单元；这样主桥总共划分了108个单元，本次计算用Midas/Civil进行分析.
四、大桥的施工的仿真分析
1. 具体的仿真分析的模型
在进行仿真计算时，将该大桥主桥简化成平面结构，各悬臂施工阶段离散梁单元，整个桥梁离散为101个梁单元，102个节点，主墩Z1，Z2，Z4简化为活动铰支座，Z3简化为固定铰支座。
2. 仿真分析的结构设计参数
大多数情况下，采用规范设计参数计算的结构内力和位移均较实测值大，这对设计是偏于安全的，但对于结构施工控制来说是不容忽视的偏差，因为它将直接影响到成桥后结构线型及内力是否符合设计要求。此次仿真分析的设计参数取用原则是：结构设计参数的取值尽量和实际相吻合；对于主要的可以测定的设计参数，则用试验数值；难以测定的则依照设计规范，根据以往的工程经验进行修正。
因此悬臂施工连续桥梁的结构仿真分析的设计参数取用原则是：(1)在进行结构设计参数的取值时，应该遵循尽量和实际相吻合的原则；(2)对于主要的可以测定的设计参数，则用试验数值；(3)对于难以测定的则依照设计规范，修正则根据以往的工程经验来进行。在进行悬臂施工连续桥梁的结构仿真计算时，应对混凝土收缩徐变效应进行准确的考虑，混凝土的收缩徐变需要3a左右才能完成，因此分析施工阶段从施工开始到成桥后1000d结束。
4. 施工荷载的模拟
在预应力砼连续梁桥的悬臂施工中，挂篮和模板机具设备重对结构的内力和变形的影响很大，所以在仿真分析中，必须考虑施工荷载－主要是挂篮的影响。一般说来在现浇1号段混凝土时挂篮设备的静载全部落在墩顶上的0号段上，但是，在悬臂浇筑过程中，混凝土的重量不断增加，使挂篮设备上的伸臂发生弹性变形，它使底模板前端的标高也发生同样的变形，类似的变形将同样的发生在以后各阶段的施工中，这种变形在挂篮拆除后却不能得到恢复。
此次仿真分析计算充分考虑了施工荷载的影响，在仿真分析中模拟了挂篮的安装和拆除，以及挂篮前进的工况，挂篮的计算重量为800KN（其值由施工单位实测得到）。
采用变截面形式建立有限元模型，将全桥离散为76个单元，每个节段的悬浇过程分为：挂篮前移与模板定位→绑扎钢筋、混凝土浇筑、养生→张拉预应力筋与拆模三个受力阶段。整个模拟过程分为19个施工阶段及1个运营阶段，使每个施工过程中出现的荷载、边界条件、计算图式的改变都能在分析模型中得到准确的体现，如桥墩的临时支座和永久支座、边跨的满堂支架，都有精确的模拟。
5. 温度引起变化监测
最大悬臂端点的高程在温度最高时比温度最低时最多低5cm,大致范围在3-5cm之间。最大悬臂端点由温差引起的挠度变化与桥墩锚固状态有关，在桥墩有两个临时支座锚固和换为永久支座两种情况下，最大悬臂端点挠度不同，说明桥墩与主梁的锚固情况对悬臂端的挠度变化影响佷大。在测量主梁挠度时应尽量避免由温差引起的高程误差；浇筑合龙段时应采取在温度最低的情况下，此时最大悬臂端高程最高，符合设计的高程需要；主梁与桥墩的体系转换对悬臂端挠度影响佷大，应密切关注由此引起的挠度变化。
6. 连续梁桥施工的仿真分析方法
悬臂浇筑施工预应力混凝土连续梁桥的仿真分析的步骤：
（一）结构初始状态的确定。其主要包括：体系转换信息、混凝土徐变信息、二期恒载信息、材料信息、中跨、边跨的大小、桥墩的高度、施工临时荷载信息、桥面线形。
（二）基础、桥墩和0号块浇筑完成后，在每一个桥墩上对称地对各个块件依次进行悬臂浇筑，直到完成为止，挂蓝拆除。上一阶段结束时结构变形后的几何形状是每一次悬臂浇筑时结构的变形和内力计算的基础和依据。
（三）计算边跨合拢、次边跨合御、中跨合拢结构的变形和内力。
（四）桥面铺装：对二期恒载作用下结构的变形和内力进行计算。
仿真分析方法对结构的受力和变形分析是根据桥梁结构的实际施工加载顺序来进行的。它对桥梁结构的实际施工过程能够进行较好的模拟，对桥梁结构形成的过程中有关的影响因素能够进行全面的考虑。
这种仿真分析方法的特点是：结构形式、荷载形式、边界约束随着施工阶段的不断推进而进行不断地改变，几何位置也发生了改变，本次施工阶段结构分析的基础就是前一阶段的结构状态。
结束语
桥梁的整个施工过程是由无数个小的施工环节构成的，因此在这个期间有很多的变化和不定因素。通过对桥梁的施工过程的仿真分析，实时监控工程的各个环节的操作情况，还可以有效地解决施工过程的问题和障碍，指导桥梁悬臂施工的有效开展。同时仿真分析还可以及时的对施工的各个地理环境、温度的变化等实施检测，指引施工模型的校正，有效地推动整个桥梁的施工。
参考文献：
[1]顾安邦,常英,乐云祥;大跨径预应力连续刚构桥施工控制的理论与方法[J];重庆交通学院学报;2012年04期
[2]张永水;大跨度预应力砼连续刚构桥施工误差调整的滤波法[J];重庆交通学院学报;2013年03期
[3]张永水,顾安邦;灰色系统理论在连续刚构桥施工控制中的应用[J];公路;2012年06期
【关键词】仿真分析，桥梁悬臂施工，方法手段
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：
前言
现在很多的桥梁工程都是复杂和长期的过程，因此需要对整个工程有一个具体的监管和预测，这时候仿真分析就格外重要。由于随着施工的开展，情况在不断的演变着，无论是桥梁的设计还是具体的施工环境都在不断地变化着。所以，对施工的每个阶段过程进行仿真分析，全面的了解桥梁的施工形式和状态，有利于及时的解决矛盾和问题。
二、工程简要概述
某大桥主桥部分为(76.5+143+76.5)m三跨预应力混凝土变截面连续梁桥，主桥箱梁采用直腹板式的双箱单室结构。箱梁根部梁高8.2 m，跨中梁高3.0 m，箱梁高度从距桥墩中心2.5 m处到合龙段处按1.5次抛物线变化。主桥各块段采用挂篮对称悬臂浇筑施工，施工流程为：移动（架设）挂篮一绑扎钢筋一浇筑混凝土一张拉各种预应力筋一移动（架设）挂篮，循环以上步骤直至合龙，合龙顺序是先进行边跨合龙，然后拆除主墩临时锚固，再进行中跨合龙。
三、工程的具体的状况分析
每个悬臂划分为15个节段和合龙节段，整个施工分为19个节段的施工过程及1个运营阶段，在每个节段施工过程中，采用3个工况模拟：即挂篮前移、模板定位；绑扎钢筋、浇筑混凝土、养生；张拉预应力、压浆。在浇筑梁段混凝土阶段就激活梁段单元，并处理好自重的加载时间及混凝土的养护、加载龄期，使之与实际施工一致。
在悬臂过程中存在着结构体系转换，桥梁结构的边界条件在施工过程中会发生变化。在边跨合龙前，12号和13号墩与悬臂浇筑的梁段形成静定的T形结构，此时，两墩的约束均为固接。当中跨合龙后，将l3号墩改为双向铰接，其他桥墩都改为单向铰接。梁体混凝土标号为C50，弹性模量为3.45 GPa，泊松比为0.2，混凝土比重y=25 000 kN/m3。顶板纵向预应力钢筋采用标准强度级别1 860 MPa，公称直径为15.2mm高强度低松弛钢绞线，弹性模量为195 GPa，泊松比取0.3。钢绞线松弛损失为控制应力的3.5%，管道摩阻系数为0.16，偏差系数为0.001 5，锚具回缩取6mm。
1. 布置控制点
在悬臂施工过程中，悬臂根部所受的弯矩最大，所以必须要进行监测此处的应力；通过计算可以看出，1/2悬臂处的受力也具有典型的代表意义，所以还对1/2悬臂处的应力进行监测。控制截面布置图见图2，每个截面控制点的布置见图3。
2. 施工数据的采集
本次监测应变数据采集采用JMZX-2006综合测试仪，按照以下原則进行：(1)测量时间控制在早上7点之前完成；(2)张拉预应力钢筋前测量一次；(3)张拉预应力钢筋后和移动挂篮前测量一次；(4)移动挂篮后测量一次；(5)浇筑混凝土前后各测量一次。
根据设计，主桥左右幅对称，因此仅对右幅进行模拟，基于有限单元法，将全桥简化为平面杆系结构。考虑0号块横隔板的影响，故将0号块每个横隔板单独的作为一个单元，并且在桥墩处将0号块分开，这样每个桥墩0号处分为6个单元；将悬臂部分按照设计的19个块段分为19个单元，其次中跨合龙段分为2个单元，每个边跨合龙段为一个单元；将主桥两端的桥台段分别分为3个单元，总共6个单元；这样主桥总共划分了108个单元，本次计算用Midas/Civil进行分析.
四、大桥的施工的仿真分析
1. 具体的仿真分析的模型
在进行仿真计算时，将该大桥主桥简化成平面结构，各悬臂施工阶段离散梁单元，整个桥梁离散为101个梁单元，102个节点，主墩Z1，Z2，Z4简化为活动铰支座，Z3简化为固定铰支座。
2. 仿真分析的结构设计参数
大多数情况下，采用规范设计参数计算的结构内力和位移均较实测值大，这对设计是偏于安全的，但对于结构施工控制来说是不容忽视的偏差，因为它将直接影响到成桥后结构线型及内力是否符合设计要求。此次仿真分析的设计参数取用原则是：结构设计参数的取值尽量和实际相吻合；对于主要的可以测定的设计参数，则用试验数值；难以测定的则依照设计规范，根据以往的工程经验进行修正。
因此悬臂施工连续桥梁的结构仿真分析的设计参数取用原则是：(1)在进行结构设计参数的取值时，应该遵循尽量和实际相吻合的原则；(2)对于主要的可以测定的设计参数，则用试验数值；(3)对于难以测定的则依照设计规范，修正则根据以往的工程经验来进行。在进行悬臂施工连续桥梁的结构仿真计算时，应对混凝土收缩徐变效应进行准确的考虑，混凝土的收缩徐变需要3a左右才能完成，因此分析施工阶段从施工开始到成桥后1000d结束。
4. 施工荷载的模拟
在预应力砼连续梁桥的悬臂施工中，挂篮和模板机具设备重对结构的内力和变形的影响很大，所以在仿真分析中，必须考虑施工荷载－主要是挂篮的影响。一般说来在现浇1号段混凝土时挂篮设备的静载全部落在墩顶上的0号段上，但是，在悬臂浇筑过程中，混凝土的重量不断增加，使挂篮设备上的伸臂发生弹性变形，它使底模板前端的标高也发生同样的变形，类似的变形将同样的发生在以后各阶段的施工中，这种变形在挂篮拆除后却不能得到恢复。
此次仿真分析计算充分考虑了施工荷载的影响，在仿真分析中模拟了挂篮的安装和拆除，以及挂篮前进的工况，挂篮的计算重量为800KN（其值由施工单位实测得到）。
采用变截面形式建立有限元模型，将全桥离散为76个单元，每个节段的悬浇过程分为：挂篮前移与模板定位→绑扎钢筋、混凝土浇筑、养生→张拉预应力筋与拆模三个受力阶段。整个模拟过程分为19个施工阶段及1个运营阶段，使每个施工过程中出现的荷载、边界条件、计算图式的改变都能在分析模型中得到准确的体现，如桥墩的临时支座和永久支座、边跨的满堂支架，都有精确的模拟。
5. 温度引起变化监测
最大悬臂端点的高程在温度最高时比温度最低时最多低5cm,大致范围在3-5cm之间。最大悬臂端点由温差引起的挠度变化与桥墩锚固状态有关，在桥墩有两个临时支座锚固和换为永久支座两种情况下，最大悬臂端点挠度不同，说明桥墩与主梁的锚固情况对悬臂端的挠度变化影响佷大。在测量主梁挠度时应尽量避免由温差引起的高程误差；浇筑合龙段时应采取在温度最低的情况下，此时最大悬臂端高程最高，符合设计的高程需要；主梁与桥墩的体系转换对悬臂端挠度影响佷大，应密切关注由此引起的挠度变化。
6. 连续梁桥施工的仿真分析方法
悬臂浇筑施工预应力混凝土连续梁桥的仿真分析的步骤：
（一）结构初始状态的确定。其主要包括：体系转换信息、混凝土徐变信息、二期恒载信息、材料信息、中跨、边跨的大小、桥墩的高度、施工临时荷载信息、桥面线形。
（二）基础、桥墩和0号块浇筑完成后，在每一个桥墩上对称地对各个块件依次进行悬臂浇筑，直到完成为止，挂蓝拆除。上一阶段结束时结构变形后的几何形状是每一次悬臂浇筑时结构的变形和内力计算的基础和依据。
（三）计算边跨合拢、次边跨合御、中跨合拢结构的变形和内力。
（四）桥面铺装：对二期恒载作用下结构的变形和内力进行计算。
仿真分析方法对结构的受力和变形分析是根据桥梁结构的实际施工加载顺序来进行的。它对桥梁结构的实际施工过程能够进行较好的模拟，对桥梁结构形成的过程中有关的影响因素能够进行全面的考虑。
这种仿真分析方法的特点是：结构形式、荷载形式、边界约束随着施工阶段的不断推进而进行不断地改变，几何位置也发生了改变，本次施工阶段结构分析的基础就是前一阶段的结构状态。
结束语
桥梁的整个施工过程是由无数个小的施工环节构成的，因此在这个期间有很多的变化和不定因素。通过对桥梁的施工过程的仿真分析，实时监控工程的各个环节的操作情况，还可以有效地解决施工过程的问题和障碍，指导桥梁悬臂施工的有效开展。同时仿真分析还可以及时的对施工的各个地理环境、温度的变化等实施检测，指引施工模型的校正，有效地推动整个桥梁的施工。
参考文献：
[1]顾安邦,常英,乐云祥;大跨径预应力连续刚构桥施工控制的理论与方法[J];重庆交通学院学报;2012年04期
[2]张永水;大跨度预应力砼连续刚构桥施工误差调整的滤波法[J];重庆交通学院学报;2013年03期
[3]张永水,顾安邦;灰色系统理论在连续刚构桥施工控制中的应用[J];公路;2012年06期