連續(xù)梁施工技術(shù)講座

1、蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院蘇彥江蘇彥江電話：電話Q:657696760 郵箱：郵箱：l懸臂澆注施工法的形成懸臂澆注施工法的形成l懸臂澆注施工法的特點(diǎn)懸臂澆注施工法的特點(diǎn)l懸臂澆注施工順序?qū)Y(jié)構(gòu)受力的影響懸臂澆注施工順序?qū)Y(jié)構(gòu)受力的影響l懸臂澆注施工過程中結(jié)構(gòu)內(nèi)力的演變懸臂澆注施工過程中結(jié)構(gòu)內(nèi)力的演變l懸臂澆注施工過程中結(jié)構(gòu)變形及調(diào)整懸臂澆注施工過程中結(jié)構(gòu)變形及調(diào)整l懸臂澆注施工過程中結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析懸臂澆注施工過程中結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析l橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的懸臂施工，得益于預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的發(fā)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的懸臂施工，得益于

2、預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的發(fā)展。法國(guó)預(yù)應(yīng)力之父展。法國(guó)預(yù)應(yīng)力之父FreyssinetFreyssinet在在19451945年至年至19481948年間率先在預(yù)應(yīng)力年間率先在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中采用了預(yù)制懸臂拼裝施工方法。此后不久，德國(guó)工程混凝土橋梁中采用了預(yù)制懸臂拼裝施工方法。此后不久，德國(guó)工程師師FinsterwaldFinsterwald首創(chuàng)預(yù)應(yīng)力混凝土掛籃懸澆的懸臂施工新技術(shù)，并首創(chuàng)預(yù)應(yīng)力混凝土掛籃懸澆的懸臂施工新技術(shù)，并使預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋首次突破使預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋首次突破lOOmlOOm跨度。從跨度。從19501950年到年到19651965年的年的1515年間，歐洲建造了年間，歐洲建造了

3、300300多座跨徑在多座跨徑在76m76m以上的懸臂施工預(yù)應(yīng)力混凝土以上的懸臂施工預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁。至此，懸臂施工施工方法開始在世界其它地區(qū)盛行。近橋梁。至此，懸臂施工施工方法開始在世界其它地區(qū)盛行。近3030年年來，懸臂懸臂施工現(xiàn)澆施工工藝已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)來，懸臂懸臂施工現(xiàn)澆施工工藝已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展，施工工藝方法已經(jīng)成熟。展，施工工藝方法已經(jīng)成熟。 懸臂澆注施工法的形成橋梁結(jié)構(gòu)懸臂施工法橋梁結(jié)構(gòu)懸臂施工法由墩頂以對(duì)稱的形式連續(xù)向兩邊懸伸，一個(gè)梁段一個(gè)梁段地懸臂施由墩頂以對(duì)稱的形式連續(xù)向兩邊懸伸，一個(gè)梁段一個(gè)梁段地懸臂施工，最后完成整個(gè)上部結(jié)構(gòu)的施工。橋梁結(jié)構(gòu)是

4、由各個(gè)梁段（單個(gè)工，最后完成整個(gè)上部結(jié)構(gòu)的施工。橋梁結(jié)構(gòu)是由各個(gè)梁段（單個(gè)塊件）按現(xiàn)澆的方式懸臂施工連成整體。塊件）按現(xiàn)澆的方式懸臂施工連成整體。采用懸臂施工的必要條件是須保證墩頂與梁體的固結(jié)，并且橋墩能承受施工過程中的最不利非平衡彎矩。由于在懸臂施工時(shí)梁體內(nèi)出現(xiàn)負(fù)彎矩，必須在梁體的上緣逐段施加預(yù)應(yīng)力，使其與已完成的梁段連成整體。因此，懸臂施工法適用于剛架橋(例如T形剛構(gòu)橋)、梁式橋(例如懸臂梁橋和連續(xù)梁橋)、連續(xù)桁架橋、斜拉橋等其它類型的橋梁。由于這些橋梁的施工受力狀態(tài)與運(yùn)營(yíng)時(shí)的受力狀態(tài)相近，不至于因施工臨時(shí)需要而增加過多的材料用量。 懸臂澆注施工法的特點(diǎn)910111213141516171

5、81920012345678921222324252627282930123456789319101112131415161718192001234567892122232425262728293012345678931主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn) (1) 經(jīng)濟(jì)有效。經(jīng)濟(jì)有效。對(duì)于斜、坡、彎橋也比較容易調(diào)整。對(duì)于斜、坡、彎橋也比較容易調(diào)整。大量的設(shè)計(jì)投標(biāo)和實(shí)際投資比較表明，懸臂施工法比整體施工法可以節(jié)省大量的設(shè)計(jì)投標(biāo)和實(shí)際投資比較表明，懸臂施工法比整體施工法可以節(jié)省1020的工程費(fèi)用，因而合適的懸臂施工方法往往可以保證較低的投資。的工程費(fèi)用，因而合適的懸臂施工方法往往可以保證較低的投資。 (2) 占用橋位

6、空間小。占用橋位空間小。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工條件的要求較低。有利于現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工條件的要求較低。有利于現(xiàn)場(chǎng)交通組織和橋位環(huán)境保護(hù)。場(chǎng)交通組織和橋位環(huán)境保護(hù)。 (3) 施工質(zhì)量容易保證。施工質(zhì)量容易保證。由于懸臂施工澆筑塊件的局部性，其由于懸臂施工澆筑塊件的局部性，其質(zhì)量要高于整體施工的大體積塊件。質(zhì)量要高于整體施工的大體積塊件。 (4) 安全可靠。安全可靠。由于懸臂施工技術(shù)在整個(gè)施工過程中要反復(fù)使由于懸臂施工技術(shù)在整個(gè)施工過程中要反復(fù)使用多次，無論是機(jī)具設(shè)備還是操作人員，所進(jìn)行的都是一種重用多次，無論是機(jī)具設(shè)備還是操作人員，所進(jìn)行的都是一種重復(fù)性的工作，因此具有很高的安全性和可靠性。復(fù)性的工作，因此具有很

7、高的安全性和可靠性。存在的問題存在的問題 u懸臂施工法一般具有更加復(fù)雜和嚴(yán)格的施工程序懸臂施工法一般具有更加復(fù)雜和嚴(yán)格的施工程序u需要更多更先進(jìn)的機(jī)具設(shè)備需要更多更先進(jìn)的機(jī)具設(shè)備u要求數(shù)量少但素質(zhì)高的勞動(dòng)力等等。要求數(shù)量少但素質(zhì)高的勞動(dòng)力等等。u更重要的問題還體現(xiàn)在懸臂施工過程中結(jié)構(gòu)受力分析和結(jié)構(gòu)更重要的問題還體現(xiàn)在懸臂施工過程中結(jié)構(gòu)受力分析和結(jié)構(gòu)狀態(tài)控制的復(fù)雜性上。狀態(tài)控制的復(fù)雜性上。具體表現(xiàn)為：具體表現(xiàn)為： (1(1) )懸臂施工成橋后，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)與不同的施工順序密切相關(guān)。因此，懸臂施工成橋后，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)與不同的施工順序密切相關(guān)。因此，確定各個(gè)施工階段和成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力狀況顯得尤為重

8、要。而整體施確定各個(gè)施工階段和成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力狀況顯得尤為重要。而整體施工成橋后結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)與施工過程無關(guān)工成橋后結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)與施工過程無關(guān) 。( (2)2)懸臂施工過程中的結(jié)構(gòu)受力體系不斷變化，各個(gè)施工階段的受力狀懸臂施工過程中的結(jié)構(gòu)受力體系不斷變化，各個(gè)施工階段的受力狀態(tài)既相互影響又相互獨(dú)立，這使得施工過程中的結(jié)構(gòu)受力分析變得更加態(tài)既相互影響又相互獨(dú)立，這使得施工過程中的結(jié)構(gòu)受力分析變得更加復(fù)雜和更加重要。為了確保整個(gè)施工過程的安全性，必須對(duì)關(guān)鍵施工階復(fù)雜和更加重要。為了確保整個(gè)施工過程的安全性，必須對(duì)關(guān)鍵施工階段進(jìn)行實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的跟蹤分析和實(shí)測(cè)監(jiān)測(cè)。段進(jìn)行實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的跟蹤分析

9、和實(shí)測(cè)監(jiān)測(cè)。 ( (3)3)懸臂施工要經(jīng)歷許多施工階段，每個(gè)階段都不可避免地會(huì)存在施工懸臂施工要經(jīng)歷許多施工階段，每個(gè)階段都不可避免地會(huì)存在施工誤差、測(cè)量誤差和環(huán)境誤差（例如風(fēng)載和溫差等引起的誤差等）。如何誤差、測(cè)量誤差和環(huán)境誤差（例如風(fēng)載和溫差等引起的誤差等）。如何消除或修正這些誤差，使得成橋后的最終結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)更好地逼近于所消除或修正這些誤差，使得成橋后的最終結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)更好地逼近于所確定的合理狀態(tài)，這是橋梁懸臂施工中所面臨的最大問題。確定的合理狀態(tài)，這是橋梁懸臂施工中所面臨的最大問題。懸臂施工法經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有材料懸臂施工法經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有材料( (例如鋼材和預(yù)應(yīng)力混凝土例如鋼材和預(yù)應(yīng)力混凝土) )

10、特性的特性的進(jìn)一步改進(jìn)和各種適用范圍的選擇以及各項(xiàng)主要優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮，進(jìn)一步改進(jìn)和各種適用范圍的選擇以及各項(xiàng)主要優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮，與其它施工方法相比，已經(jīng)顯示出越來越大的優(yōu)越性。如果能與其它施工方法相比，已經(jīng)顯示出越來越大的優(yōu)越性。如果能克服懸臂施工過程中的結(jié)構(gòu)受力分析和結(jié)構(gòu)狀態(tài)控制方面的問克服懸臂施工過程中的結(jié)構(gòu)受力分析和結(jié)構(gòu)狀態(tài)控制方面的問題，懸臂施工法可以在更廣闊的應(yīng)用范圍內(nèi)更具競(jìng)爭(zhēng)力。題，懸臂施工法可以在更廣闊的應(yīng)用范圍內(nèi)更具競(jìng)爭(zhēng)力。懸臂施工方法對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的懸臂施工一般總是要經(jīng)歷一個(gè)長(zhǎng)期而又復(fù)雜的施工過程。隨著施工階段的推進(jìn)，橋梁結(jié)構(gòu)形式或結(jié)構(gòu)體系、支承約束條件、荷載作用方式

11、等都在不斷地變化，結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)是隨各工況逐漸累計(jì)形成的。橋梁施工是以橋梁結(jié)構(gòu)最終成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力橋梁施工是以橋梁結(jié)構(gòu)最終成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力( (包括幾何線形和截面包括幾何線形和截面內(nèi)力內(nèi)力) )達(dá)到原定理想狀態(tài)為目標(biāo)的。當(dāng)采用懸臂施工法時(shí)，這一目標(biāo)的達(dá)到原定理想狀態(tài)為目標(biāo)的。當(dāng)采用懸臂施工法時(shí)，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要復(fù)雜得多，主要原因在于：一方面懸臂施工要經(jīng)歷多個(gè)施工階段，實(shí)現(xiàn)要復(fù)雜得多，主要原因在于：一方面懸臂施工要經(jīng)歷多個(gè)施工階段，每個(gè)施工階段的結(jié)構(gòu)受力都將伴隨著結(jié)構(gòu)體系、約束條件和荷載作用的每個(gè)施工階段的結(jié)構(gòu)受力都將伴隨著結(jié)構(gòu)體系、約束條件和荷載作用的變化而變化；另一方面不同的施工方法在確

12、保橋梁結(jié)構(gòu)幾何線形實(shí)現(xiàn)成變化而變化；另一方面不同的施工方法在確保橋梁結(jié)構(gòu)幾何線形實(shí)現(xiàn)成橋狀態(tài)預(yù)期目標(biāo)的前提下，由于施工中結(jié)構(gòu)體系的不同，對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)橋狀態(tài)預(yù)期目標(biāo)的前提下，由于施工中結(jié)構(gòu)體系的不同，對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)將形成不同的成橋狀態(tài)截面內(nèi)力。將形成不同的成橋狀態(tài)截面內(nèi)力。進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)每個(gè)工況或每個(gè)階段的結(jié)構(gòu)受力分析必須獨(dú)立進(jìn)行，而進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)每個(gè)工況或每個(gè)階段的結(jié)構(gòu)受力分析必須獨(dú)立進(jìn)行，而中間施工階段或最終成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力是已經(jīng)完成的各個(gè)工況或各個(gè)中間施工階段或最終成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力是已經(jīng)完成的各個(gè)工況或各個(gè)階段的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的疊加結(jié)果，因此有必要掌握和了解施工階段和成階段的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的

13、疊加結(jié)果，因此有必要掌握和了解施工階段和成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力性能，以及施工方法和施工順序?qū)@種結(jié)構(gòu)受力性能橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力性能，以及施工方法和施工順序?qū)@種結(jié)構(gòu)受力性能的影響。的影響。1）施工方法對(duì)成橋狀態(tài)截面內(nèi)力的影響以等截面三跨連續(xù)梁為例整體施工法懸臂施工法逐跨施工法逐段施工法頂推施工法 懸臂分段施工法 逐跨施工法 112逐段施工法 仍以圖1-5所示的三跨連續(xù)梁為例，分別考慮懸臂施工中四種不同的施工順序：a)墩頂懸臂施工段長(zhǎng)度很小或L1=0(極限狀況)，兩個(gè)邊跨和中跨吊裝三根簡(jiǎn)支梁后連成整體，其成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)彎矩圖如圖111a)所示；b)懸臂施工段長(zhǎng)度(L1=0.33L)這樣來選擇，使其合龍形

14、成三跨連續(xù)結(jié)構(gòu)時(shí)，成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)彎矩正好等于一次落架計(jì)算結(jié)果，如圖111b)；c)墩頂對(duì)稱懸臂施工段長(zhǎng)度L1=0.8L，兩個(gè)邊跨先合龍，然后吊裝0.4L長(zhǎng)度的簡(jiǎn)支梁使得中跨合龍，便形成了圖1-11c)所示的成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)彎矩圖；d)由兩個(gè)橋墩墩頂平衡對(duì)稱懸臂施工直至兩邊橋臺(tái)和中跨跨中。不難發(fā)現(xiàn)，盡管采用的都是同一種懸臂施工法，但是由于施工順序的變化，使得成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)彎矩發(fā)生了很大的變化。幾乎可以通過施工順序的選擇來實(shí)現(xiàn)成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的選擇。施工順序a)施工順序b)2LLL2LLL施工順序c)施工順序d)2LLL2LLL懸臂施工時(shí)，橋梁在施工階段和成橋狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與施工順序密切相關(guān)。以圖所示三

15、跨連續(xù)梁懸臂施工為例說明懸臂分段施工過程中結(jié)構(gòu)內(nèi)力演變過程懸臂澆筑施工過程：l澆注墩頂0號(hào)塊，并將0號(hào)塊與橋墩臨時(shí)錨固，形成剛性聯(lián)接，能承受一定的非平衡彎矩；l從0號(hào)塊兩邊懸臂澆注梁段，形成靜定T形剛架；l邊跨梁體合龍，形成超靜定固端梁；l拆除0號(hào)塊臨時(shí)錨固，梁體結(jié)構(gòu)由超靜定固端梁過渡到靜定單懸臂梁；l中跨梁體合龍，形成最終的三跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。三跨連續(xù)梁按上述步驟施工時(shí)，其結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算可以分成下列四個(gè)主要施工階段。L2LLq臨時(shí)固結(jié)0.8L0.8L0.4L0.2L0.32qL21 1）0#0#塊澆注，臨時(shí)固結(jié)，繼續(xù)施工至最大懸臂狀態(tài)塊澆注，臨時(shí)固結(jié)，繼續(xù)施工至最大懸臂狀態(tài)0.8L0.8L0.4L

16、0.2L0.09qL20.41qL20.32qL20.09qL20.8L0.8L0.4L0.2L2 2）邊跨合龍，拆除支架）邊跨合龍，拆除支架0.8L0.8L0.4L0.2L3 3）解除臨時(shí)固結(jié)）解除臨時(shí)固結(jié)0.09qL20.02qL20.32qL20.8L0.8L0.4L0.2L4 4）中跨合龍）中跨合龍0.8L0.8L0.4L0.2L0.2qL0.16qL20.8L0.8L0.4L0.2L0.2qLq0.16qL20.002ql2中跨合龍過程中產(chǎn)生的彎矩中跨合龍過程中產(chǎn)生的彎矩0.48qL20.002ql2成橋后的彎矩成橋后的彎矩 在懸臂分段施工中，不僅各個(gè)施工階段結(jié)構(gòu)內(nèi)力會(huì)發(fā)生改變，而且

17、結(jié)構(gòu)變形也不斷變化。仍以圖示三跨連續(xù)梁懸臂施工為例說明分段施工過程中結(jié)構(gòu)變形及其變形調(diào)整過程。L2LL1）懸臂施工階段梁的變形懸臂施工時(shí)結(jié)構(gòu)變形主要表現(xiàn)為靜定T形剛架的撓曲變形，撓度主要由梁體自重、施工荷載以及預(yù)加力等因素引起。在施工過程中，必須分析每個(gè)施工階段的結(jié)構(gòu)變形，確定出已形成結(jié)構(gòu)的撓度曲線，圖中的虛線表示撓度曲線的包絡(luò)線，即各個(gè)施工階段懸臂端的變形軌跡。為了在懸臂施工結(jié)束時(shí)克服這一撓度，可以采用小角度改變各梁段間相對(duì)角位置的方法，就能把這條懸臂的撓度在懸臂施工結(jié)束時(shí)調(diào)整到理想位置上。2）邊跨合龍時(shí)梁的變形 由于邊跨梁體合龍段是以一次落架方式作用在一端固定(具有臨時(shí)固結(jié)的中支點(diǎn)橋墩)，

18、另一端簡(jiǎn)支(邊墩或橋臺(tái))的超靜定固端梁上，根據(jù)結(jié)構(gòu)彎矩圖可以求得邊跨合龍時(shí)結(jié)構(gòu)的變形。中跨側(cè)懸臂梁段的角變形相等，邊跨側(cè)原四個(gè)懸臂梁段的角變形均可求得。為了消除這一變形，同樣可以采用順時(shí)針小角度改變各梁段間相對(duì)角位置的方法，將實(shí)際結(jié)構(gòu)的變形在邊跨梁體合龍后調(diào)整到理想位置上。3）拆除臨時(shí)錨固時(shí)的結(jié)構(gòu)變形 根據(jù)拆除臨時(shí)錨固時(shí)的結(jié)構(gòu)彎矩圖可以求得相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變形。中跨側(cè)懸臂梁段的角變形也相等；邊跨側(cè)原四個(gè)梁段的角變形均可求得。為了消除變形，同樣可以采用逆時(shí)針小角度改變各梁段間相對(duì)角位置的方法，將實(shí)際結(jié)構(gòu)的變形在拆除臨時(shí)錨固變形后調(diào)整到理想位置上。4）中跨合龍時(shí)梁體的變形 根據(jù)中跨合龍引起的結(jié)構(gòu)彎矩圖可

19、以求得相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變形，為了將形成三跨連續(xù)梁后的中跨梁體合龍變形調(diào)整到理想的位置上，可以采用逆時(shí)針小角度改變各梁段間相對(duì)角位置的方法。由于各梁段間相對(duì)角位置的調(diào)整只有在梁段懸臂施工階段才能實(shí)由于各梁段間相對(duì)角位置的調(diào)整只有在梁段懸臂施工階段才能實(shí)施，一旦梁段與實(shí)際結(jié)構(gòu)連成整體后，相對(duì)角位置再也無法改變，施，一旦梁段與實(shí)際結(jié)構(gòu)連成整體后，相對(duì)角位置再也無法改變，因此，在施工前必須精確計(jì)算各個(gè)施工階段的相對(duì)角調(diào)整量，并因此，在施工前必須精確計(jì)算各個(gè)施工階段的相對(duì)角調(diào)整量，并準(zhǔn)確計(jì)算各個(gè)施工階段中各梁段間相對(duì)角調(diào)整量的代數(shù)和。將計(jì)準(zhǔn)確計(jì)算各個(gè)施工階段中各梁段間相對(duì)角調(diào)整量的代數(shù)和。將計(jì)算所得的相對(duì)角在

20、梁段懸臂施工階段一次調(diào)整到位，就一定能夠算所得的相對(duì)角在梁段懸臂施工階段一次調(diào)整到位，就一定能夠在三跨連續(xù)梁形成后使結(jié)構(gòu)線形達(dá)到理想位置。在三跨連續(xù)梁形成后使結(jié)構(gòu)線形達(dá)到理想位置。橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況和結(jié)構(gòu)幾何線形。施工順序直接影響到橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)施工順序直接影響到橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)在每個(gè)施工階段中，結(jié)構(gòu)體系、施工荷載并不相同，分段施工結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析通常包括兩個(gè)方面：1.1.嚴(yán)格按照各個(gè)施工階段的實(shí)際結(jié)構(gòu)形式和相應(yīng)施工荷載進(jìn)行分析；嚴(yán)格按照各個(gè)施工階段的實(shí)際結(jié)構(gòu)形式和相應(yīng)施工荷載進(jìn)行分析；2.2.按照實(shí)際結(jié)構(gòu)形式和最大施工荷載來進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。按照實(shí)際結(jié)構(gòu)形式和最大施工荷載來進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。前者用以

21、確定各個(gè)施工階段和成橋狀態(tài)的理想結(jié)構(gòu)狀態(tài)理想內(nèi)力狀態(tài)和理想幾何線形，而后者用以驗(yàn)算各個(gè)施工階段和成橋狀態(tài)的實(shí)際結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。 結(jié)構(gòu)失穩(wěn)與穩(wěn)定性分析結(jié)構(gòu)失穩(wěn)與穩(wěn)定性分析p重要性重要性大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不僅在成橋狀態(tài)，而且在分段施工中各個(gè)階段同樣是非常重要的。國(guó)內(nèi)外曾經(jīng)有不少橋梁，由于穩(wěn)定計(jì)算不當(dāng)或穩(wěn)定性儲(chǔ)備不夠，在施工過程中發(fā)生失穩(wěn)而導(dǎo)致全橋塌坍。最典型的要數(shù)加拿大魁北克(Quebec)橋。1907該橋在架設(shè)過程中由于懸臂端下弦桿腹板失穩(wěn)而引起嚴(yán)重破壞事故，震驚全世界，1916年該橋在施工過程中第二次發(fā)生失穩(wěn)事故，為了銘記這一橋梁歷史上慘痛的教訓(xùn)，加拿大土木工程師至今在左手指上

22、還佩帶著用當(dāng)年橋梁廢墟制成的鐵戒指。1970年，澳大利亞墨爾本附近的西門(WestGate)大橋在對(duì)拼鋼箱梁時(shí)，由于跨中箱梁上翼板翹曲導(dǎo)致112m跨徑的鋼梁整孔倒塌。40世紀(jì)80年代，我國(guó)四川達(dá)縣某混凝土斜拉橋，由于材料指標(biāo)低，安全儲(chǔ)備嚴(yán)重不足，在雙懸臂施工階段突然整體失穩(wěn)，全橋毀于一旦。20世紀(jì)90年代末，我國(guó)四川州河大橋也因懸臂體系的主梁在吊裝過程中承受了過大的軸壓力而失穩(wěn)破壞。p現(xiàn)狀現(xiàn)狀 目前，施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計(jì)算已經(jīng)引起了人們足夠的重視，隨著計(jì)算能力和監(jiān)測(cè)手段的不斷提高，分段施工中橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗(yàn)算的精度和穩(wěn)定性監(jiān)控的準(zhǔn)確性有了很大的提高。但是，我國(guó)現(xiàn)行橋梁規(guī)范中還未詳細(xì)列出針對(duì)

23、各種分段施工方法的穩(wěn)定性驗(yàn)算內(nèi)容。此外，衡量施工階段橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要參數(shù)穩(wěn)定安全系也未在現(xiàn)行規(guī)范中作出明確規(guī)定。p國(guó)外的情況國(guó)外的情況下面將日本道路協(xié)會(huì)規(guī)范和美國(guó)AASHTO規(guī)范中關(guān)于分段施工中的穩(wěn)定性驗(yàn)算內(nèi)容和安全系數(shù)匯總?cè)绫硭?，以供參考。?qiáng)度破壞與應(yīng)力驗(yàn)算強(qiáng)度破壞與應(yīng)力驗(yàn)算橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度關(guān)系到橋梁的安全性和經(jīng)濟(jì)性，它與穩(wěn)定問題具有同等重要的意義，特別是在分段施工過程中，要對(duì)各個(gè)施工階段的結(jié)構(gòu)內(nèi)力或應(yīng)力進(jìn)行跟蹤計(jì)算和驗(yàn)算，使得強(qiáng)度計(jì)算問題變得更加復(fù)雜。國(guó)內(nèi)有多座橋梁在施工階段就曾出現(xiàn)了這樣或那樣的強(qiáng)度問題，例如:1994年，上海市內(nèi)環(huán)線高架道路某連續(xù)梁橋在主梁結(jié)構(gòu)剛合龍時(shí)，就出現(xiàn)了嚴(yán)重

24、的腹板斜裂縫，結(jié)構(gòu)剛度明顯下降，跨中撓度異常，在采用補(bǔ)強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋和其它加固措施后，方能滿足設(shè)計(jì)要求；1997年，四川宜賓岷江二橋三跨連拱結(jié)構(gòu)在橫向拼裝完10片拱肋中的2片拱肋后，短短2個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，先后兩次發(fā)生強(qiáng)度破壞，最后三跨連拱結(jié)構(gòu)全部倒塌，究其原因由結(jié)構(gòu)恒載和橫向風(fēng)載所引起的拱腳截面橫向彎矩竟然2倍于鋼筋混凝土的極限承載能力；2000年，發(fā)生在浙江寧波大橋斜拉橋主橋中的混凝土箱梁開裂事故，更是施工階段橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力失控引起強(qiáng)度破壞的典型事例。 橋梁分段施工中結(jié)構(gòu)的應(yīng)力計(jì)算一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)。如果結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)與計(jì)算應(yīng)力狀態(tài)不符，將造成嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題。但是，一方面分段施工中結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀

25、態(tài)的精確計(jì)算受到種種條件的限制，另一方面結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)力的大小不能像結(jié)構(gòu)變形一樣通過結(jié)構(gòu)外觀檢查就能確定，而必須借助特殊的結(jié)構(gòu)應(yīng)力或應(yīng)變傳感器才能識(shí)別。盡管隨著計(jì)算能力和測(cè)試設(shè)備的不斷改善，分段施工中橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算和測(cè)試的精度也有了一定的提高，我國(guó)橋梁施工中大大小小的強(qiáng)度事故仍時(shí)有所聞，除了施工階段結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算方面的問題外，施工階段構(gòu)件材料抗力指標(biāo)提高過大也是十分重要的原因。將我國(guó)交通部規(guī)范、美國(guó)AASHT0規(guī)范和日本道路協(xié)會(huì)規(guī)范中關(guān)于施工階段施工階段混凝土應(yīng)力限值的提高系數(shù)混凝土應(yīng)力限值的提高系數(shù)（正常使用極限狀態(tài)下的混凝土應(yīng)力限值與施工階段（正常使用極限狀態(tài)下的混凝土應(yīng)力限值與施工階段按彈性

26、理論驗(yàn)算的混凝土應(yīng)力限值之比）按彈性理論驗(yàn)算的混凝土應(yīng)力限值之比）匯總?cè)缦卤硭?。不難發(fā)現(xiàn)，我國(guó)現(xiàn)行橋梁規(guī)范中的應(yīng)力限值提高系數(shù)最大。線形失控與變形計(jì)算線形失控與變形計(jì)算 分段施工中橋梁結(jié)構(gòu)的變形涉及到各個(gè)施工階段特別是成橋狀態(tài)的幾何線形，一般只影響橋梁建成運(yùn)營(yíng)后的美觀和舒適，遠(yuǎn)不如造成結(jié)構(gòu)安全問題的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來得重要。但是，隨著設(shè)計(jì)計(jì)算水平的提高和施工安裝能力的增強(qiáng)，追求和實(shí)現(xiàn)理想的橋梁結(jié)構(gòu)幾何線形已經(jīng)成為衡量大跨度橋梁建設(shè)水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)，越來越受到橋梁工程界的重視，這一點(diǎn)在世界斜拉橋建設(shè)歷史中得到了最好的體現(xiàn)。1977年，作為當(dāng)時(shí)世界最大跨徑的混凝土斜拉橋法國(guó)320m的伯勞東納

27、(Brotone)橋合龍時(shí)，由于懸臂施工中結(jié)構(gòu)變形計(jì)算精度不夠以及施工誤差等原因，最后只有采用壓重的方法才強(qiáng)迫主跨合龍。為了提高分段施工中結(jié)構(gòu)變形計(jì)算的精度，60年代前聯(lián)邦德國(guó)Leonhardt教授率先提出了按實(shí)際施工順序相反的過程進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力計(jì)算的倒退分析法，遺憾的是，該方法應(yīng)用于1978年建成的美國(guó)華盛頓州跨越哥倫比亞河的PK混凝土斜拉橋中時(shí)，該橋300m主跨合龍時(shí)還是出現(xiàn)了17cm的高差。1988年，我國(guó)四川某單塔單索面混凝土斜拉橋在分段施工中，采用水箱放水減載來維持澆筑主梁混凝土?xí)r的重力平衡，再加上施工不僅縱向分段，橫向又分兩批，工序過于復(fù)雜，使橋面變形不易控制，導(dǎo)致成橋后主梁幾

28、何線形呈波浪形。此后各國(guó)橋梁工程師又廣泛關(guān)注施工誤差和誤差調(diào)整方法，取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。到了1993年，作為當(dāng)時(shí)世界最大跨度的斜拉橋中國(guó)楊浦大橋合龍時(shí)，602m的主跨僅僅出現(xiàn)了2cm的誤差；1995年建成通車的856m主跨的法國(guó)諾曼底(Normandy)斜拉橋和1999年建成通車的主跨890m的日本多多羅(Tatara)斜拉橋都沒有遇到合龍段高差的問題，相繼順利合龍。 由于施工順序?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)施工階段和成橋狀態(tài)的幾何線形具有決定性的作用，特別是施工階段結(jié)構(gòu)體系和荷載形態(tài)不斷變化直接引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的不斷變化，所以，必須按照設(shè)計(jì)要求首先確定出成橋狀態(tài)的理想幾何線形，然后采用倒退分析或逐步逼近方法

29、計(jì)算得出各個(gè)施工階段的結(jié)構(gòu)變形，從而確定各個(gè)施工狀態(tài)的結(jié)構(gòu)幾何線形。但是，任何一種橋梁結(jié)構(gòu)施工都不可能達(dá)到與設(shè)計(jì)尺寸完全吻合，故要在最后具體實(shí)施各個(gè)施工狀態(tài)幾何線形時(shí)盡量減小設(shè)計(jì)值和實(shí)際值的偏差，使成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)尺寸和幾何線形的最后誤差降低到施工規(guī)范所允許的范圍。下面將給出我國(guó)公橋橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ0412000)中關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋最終狀態(tài)的幾何尺寸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以供參考。u橋梁結(jié)構(gòu)懸臂分段施工的最終目標(biāo)，是使成橋狀橋梁結(jié)構(gòu)懸臂分段施工的最終目標(biāo)，是使成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)態(tài)的結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)( (包括受力和線形包括受力和線形) )最大限度地最大限度地逼近理想設(shè)計(jì)狀態(tài)。逼近理想設(shè)計(jì)狀態(tài)。u

30、要實(shí)現(xiàn)這一最終目標(biāo)，可以按照前述的適合于懸臂分段施工的結(jié)要實(shí)現(xiàn)這一最終目標(biāo)，可以按照前述的適合于懸臂分段施工的結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析方法分別確定出按先后次序排列的各個(gè)施工階段的理想構(gòu)狀態(tài)分析方法分別確定出按先后次序排列的各個(gè)施工階段的理想結(jié)構(gòu)狀態(tài)作為施工過程中的階段目標(biāo)。結(jié)構(gòu)狀態(tài)作為施工過程中的階段目標(biāo)。u為了達(dá)到實(shí)現(xiàn)各個(gè)階段目標(biāo)的要求，必須全面了解施工過程中可能引起實(shí)際狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)狀杰的所有誤差因素，以便對(duì)整個(gè)分段施工過程進(jìn)行有效的控制。引起橋梁結(jié)構(gòu)分段施工中的結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差的因素很多，為了便于分析說明，將其歸納為四大類，即施工荷載變化、結(jié)構(gòu)性能差異、周圍環(huán)境影響和計(jì)算模型失真等，如下表所示。1 1）施

31、工荷載變化）施工荷載變化橋梁結(jié)構(gòu)在分段施工過程中，始終存在著施工荷載的作用，無論是結(jié)構(gòu)恒載，還是施工活載或其它荷載都不可避免地存在著隨機(jī)誤差的干擾，主要體現(xiàn)在下列四個(gè)方面：l結(jié)構(gòu)重力誤差結(jié)構(gòu)重力誤差結(jié)構(gòu)重力誤差主要來自兩個(gè)方面。一方面任何施工方法都可能引起構(gòu)件幾何尺寸的差異，在驗(yàn)收規(guī)范允許或不允許的偏差限值內(nèi)都將引起結(jié)構(gòu)重力誤差；另一方面材料容重，特別是混凝土材料容重在施工過程中也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，在幾何尺寸不變的前提下，將引起結(jié)構(gòu)重力誤差。l施工活載誤差施工活載誤差無論是分布活載還是集中活載都可能出現(xiàn)誤差，這種誤差主要包括兩個(gè)方面，即活載集度和作用位置。l預(yù)應(yīng)力或索力誤差預(yù)應(yīng)力或索力誤差引起預(yù)應(yīng)力或索力誤差的因素很多，包括張拉機(jī)具、錨固設(shè)備、管道摩擦、鋼索尺寸、鋼索模量等等。l混凝土材料收縮和徐變誤差混凝土材料收縮和徐變誤差引起分段施工中混凝土收縮和徐變影響力誤差的原因是多方面的，有收縮和徐變系數(shù)的取值、混凝土加載齡期大小、各節(jié)段之間齡期