预应力混凝土连续刚构铁路桥施工结构分析与线形控制文献综述
2020-04-23 19:54:36
连续刚构桥的结构体系是主梁连续且墩与主梁固结,不仅保留了连续梁无伸缩缝行车平顺的优点,也保持T形刚构桥不设支座、无需体系转换的优点。连续刚构桥多采用水平抗推力较大的柔性墩,即使沿桥纵向的抗弯刚度和沿桥横向的抗扭刚度很大时也能满足大跨径连续桥梁对其跨越能力的要求。预应力混凝土连续刚构桥是具有很强的适应性和生命力的桥梁结构形式,它不仅成为了大跨度预应力混凝土桥梁的首选桥梁结构体系,而且也是连续刚构桥今后的发展趋势。
19世纪中期以前,各种桥梁修建大多数采用有支架式的施工方法。虽然这种施工方法比较简单且其可靠性得到了多数工程师的认可,但这种有支架式的施工对拟建桥梁的地形条件要求较高一一不适宜在山地等高差较大的地带应用,同时,它在一定程度上限制了桥梁的跨越能力,而其通常应用在修建中小跨径的梁桥、拱桥,与大跨径的桥梁无缘。
19世纪中期,随着各国工业的发展及工程领域设计水平的不断发进步,欧洲等西方工业发达国家的工程师开始利用先进的工业发展的成果,修建了一批悬臂刚架梁,为无支架施工即悬臂施工提供了依据。
20世纪中期,联邦德国的桥梁工程师采用挂篮悬臂浇注的无支架施工方法建成了主跨跨径为114.2m的沃伦姆斯大桥。随着预应力混凝土施工工艺的完善,在混凝土梁桥的施中引进利用墩和主梁临时固结自架设体系的施工方法,使得混凝土桥梁,如钢筋混凝土连续梁桥、预应力混凝土拱桥、预应力混凝土斜拉桥等修建更加广泛及其跨跨径的得到较大的发展。
1953年德国桥梁工程师成功的修建了主跨跨径超过100m的刚构大桥,德国工程师创造性的将钢桥的施工方法一一悬臂施工方法应用到预应力混凝土桥梁中,这不仅解决了预应力混凝土桥梁施工难题,并发现了预应力新型结构体系T形刚构,该应用对其他的结构体系的桥梁的发展也起到了一定的促进作用。 1990年我国成功的建成了第一座跨径180m的大跨径预应力混凝土连续刚构桥一一广东洛溪大桥,自此预应力混凝土大跨径桥梁一一连续刚构桥在我国得到了广泛的应用和大力的推广L19)。自1995年以来,我国修建了主跨跨径200m以上的预应连续刚构桥有:1995建成的黄石长江大桥跨径布置为:162m 245m 162m,根部主梁高度为:13.0m,跨中主梁高度为:4.0m,梁底曲线采用2.0次方抛物线的形式过渡,黄石长江大桥是我国国内最大连续长度的预应力混凝土连续刚构桥;1997年建成的江津长江大桥跨径为:140m 240m 140m,根部梁高:13.5m,跨中梁高为:4.0m,梁底变化曲线采用1.2次抛物线的形式过
预应力混凝土连续刚构桥在施工过程中,由于桥梁结构的空间位置及形状随施工的进展将不断发生变化,要经过多次的体系转换过程,若同时考虑到施工过程中的结构自重、施工荷载以及混凝土材料的收缩、徐变、施工荷载等因索的影响,将可能导致桥梁合拢困难、成桥线形与设计要求不相符、设计状态难以保证等问题。因此,必须对大跨度桥梁的施工预拱度、主梁梁体内的应力等进行严格的施工控制。施工控制是连续刚构桥修建和发展必不可少的保证措施,主要包括几何(变形)控制、应力控制、稳定控制和安全控制,其中,安全控制是桥梁施工控制的重要内容,变形控制、应力控制、稳定控制的综合体现由于结构形式不同,直接影响施工安全的因索也不一样,在施工控制中需根据实际情况,确定其安全控制重点。{title}2. 研究的基本内容与方案
{title} 主要内容:(1)大跨径预应力混凝土桥梁成桥线形和内力,关系到桥梁结构的安全性、舒适性和耐久性,其与结构设计和施工过程密切相关。论文将针对高速铁路大跨径预应力混凝土桥梁的施工特点:①大跨、②挂篮悬臂分段施工、③预应力索张力、④混凝土收缩徐变等,通过对预应力混凝土桥梁结构的计算分析,特别是考虑到材料对时间和温度的效应,模拟施工过程,分析大跨径预应力混凝土连续刚构桥结构受力与变形,以及相应的桥梁线形控制,以保证结构的施工质量和施工安全。(2)由于混凝土收缩徐变、纵向钢束预应力的有效性损失、预拱度的分配线型问题等因素的影响将会导致墩顶桥面线形成波浪形变化。因此,有必要结合工程实例,利用有限元软件进行计算分析,对连续刚构桥在施工监控中预拱度的计算进行讨论。目标及技术方案:①通过现场实习,初步了解预应力混凝土桥梁结构设计与分段施工的流程;
②通过结构有限元分析软件的应用实践,了解和掌握大跨径预应力混凝土桥梁结构分析方法;
③针对大跨径预应力混凝土桥梁的特点:大跨、挂篮悬臂分段施工、预应力索张力、混凝土收缩徐变等,充分考虑到材料对时间和温度的效应,完成结构计算分析,了解相应的施工线形监控技术;
④由于悬臂施工在进行预拱度控制时存在一定的弊端使桥面在最终合拢阶段会有一定的起伏,然后由于铁路桥应该连续平顺,对有限元计算结果进行分析,针对这一矛盾,提出有效的解决方法。
3. 参考文献[1]范立础. 预应力混凝土连续梁桥[M]. 人民交通出版社,1988.