客運(yùn)專線梁體徐變施工分析課件

2009年8月于營口－－－混凝土徐變特性前言由于混凝土徐變特性的存在，對于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)來說，無論是靜定結(jié)構(gòu)還是超靜定結(jié)構(gòu)，由于在施工的過程中，均具有階段施工（或稱順序施工）的特點(diǎn)，所以，隨著結(jié)構(gòu)邊界條件的改變、各種荷載在不同時段的加入，結(jié)構(gòu)自身也會在不同的階段表現(xiàn)出不同的變形和應(yīng)力狀態(tài)。而高速鐵路對于線路長期、穩(wěn)定的高平順要求，使得我們對于結(jié)構(gòu)工程不得不將關(guān)注的重點(diǎn)放在結(jié)構(gòu)的（動態(tài)的或靜態(tài)的）變形過程方面（這也是將路基作為一個結(jié)構(gòu)物來進(jìn)行設(shè)計和施工的原因所在）。這個講座的目的，就是想在諸位都經(jīng)歷了一段高速鐵路施工后，再深入的談這個問題。其一是更容易理解工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，其次是便于諸位在下一步的沉降觀測與評估、二期恒載施工中應(yīng)控制哪些關(guān)鍵，提供一個較為正確的理論基礎(chǔ)和清晰的思路。另外，諸位均經(jīng)過專業(yè)學(xué)習(xí)，所以基本理論這里不講。管內(nèi)各種橋梁的徐變分析、對比

簡支箱梁（Lp=31.5m）一、按“通橋（2008）2322A－Ⅱ”所預(yù)設(shè)計的情況分析

1、階段施工的內(nèi)容：箱梁制造（制梁臺位上澆筑混凝土終張拉封錨）25天→徐變（存梁臺位靜置或架設(shè)后橋位靜置）60d→二期恒載完成5d→徐變完成1000d。這是目前各設(shè)計單位在高速鐵路橋梁設(shè)計中，對于各種靜定、超靜定結(jié)構(gòu)最為典型的階段施工最基本的設(shè)計思路。由于設(shè)計時不可能了解具體的承包商的橋梁施工水平，也只能按照業(yè)內(nèi)平均水平來進(jìn)行考量。圖1箱梁邊界條件的簡化處理根據(jù)《客運(yùn)專線無碴軌道鐵路設(shè)計指南》（鐵建設(shè)函[2005]754號）及《客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南》（鐵建設(shè)[2006]158號）關(guān)于徐變上拱值的定義和限定，這時的殘余徐變?yōu)椋?3.3－18.3＝5.0mm。二、按“箱梁制造＋180天徐變＋二期恒載＋徐變完成”分析階段施工：箱梁終張、封錨25天→徐變180天→二恒120完成5天→徐變完成1000天注：180天時間已發(fā)生徐變上拱：27.1－19.6＝7.5mm殘余徐變上拱：24.6－22.0＝2.6mm注：殘余徐變上拱：25.9－25.5＝0.4mm大家可能已經(jīng)注意到，箱梁制造（預(yù)、初張→移、存梁→終張、封錨）過程本身就是一個階段順序施工的過程，而且邊界條件也在變化。下面就簡單介紹一下箱梁制造過程的變形特性：上圖即為力學(xué)模型的簡化過程，箱梁初張前為連續(xù)彈性支撐體系，初張移梁后就轉(zhuǎn)化為簡支梁狀態(tài)，對于移梁、存梁及架設(shè)后的支點(diǎn)不同問題，經(jīng)分析當(dāng)跨度在29.6－31.5間變化時，對徐變發(fā)展的影響甚小，可以忽略不計。故可以按31.5跨度考慮。四、各階段內(nèi)力及應(yīng)力情況以上研究了各種條件下的箱梁變形情況，下面介紹一下各階段的內(nèi)力及應(yīng)力情況，以便于更好的理解徐變的特性。限于篇幅關(guān)系，由于32m箱梁為簡支結(jié)構(gòu)，各階段的徐變僅影響到結(jié)構(gòu)的變形，并不產(chǎn)生次內(nèi)力，所以無論二期恒載上橋前后的徐變時間有多少，并不會對結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生影響。下面僅以“預(yù)張拉→初張拉→終張拉→徐變60天→二期恒載（120kN/m）”這一階段施工模式的應(yīng)力狀況作一個介紹。1、預(yù)張拉時，制梁臺位上箱梁的彎矩、應(yīng)力分布2、初張拉后，存梁臺位上箱梁的彎矩、應(yīng)力分布4、二期恒載（120kN/m）完成后，彎矩、應(yīng)力分布5、動活載組合工況下，彎矩包絡(luò)、應(yīng)力分布為什么在高速鐵路中對于橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行二期恒載上橋的時間規(guī)定了一個很寬的范圍（60天至180天）？這主要是基于這些因素：1、徐變的影響。以前已經(jīng)講過，徐變一般在終張后6個月內(nèi)大約會完成終極值的70%左右；2、基礎(chǔ)形式及地質(zhì)情況的影響。巖石地基與非巖石地基、柱樁與摩擦樁的沉降特性各不相同，而且設(shè)計和施工的質(zhì)量占了很大部分。所以一般來說，計算的沉降量只能作為一個參考；3、鐵路的基礎(chǔ)系統(tǒng)本來就主要由路、橋、隧所構(gòu)成，僅就路基來說，由于土這種多相體的本構(gòu)關(guān)系所具有的不確定性，因此路基工程施工完成后需要6至18個月的沉降觀測期是必要的。綜合以上原因，對于那些沉降量極小甚至零沉降的橋梁60天后上二期恒載的機(jī)會非常小。從這個意義上來說，橋梁設(shè)計的徐變時間應(yīng)采用180～300天左右更為符合現(xiàn)階段的工程施工實(shí)際情況，也更有指導(dǎo)意義。五、簡支箱梁的徐變特性2、相同終張時間、不同二期恒載完成時間的徐變

二期恒載加載越晚，徐變絕對值越大；殘余徐變越?。?/p>

徐變60天后，上二期恒載的殘余徐變：23.8－18.7＝5.1mm；

徐變180天后，上二期恒載的殘余徐變：25.1－22.5＝2.6mm；

徐變420天后，上二期恒載的殘余徐變：25.3－24.8＝0.5mm；終張后不加任何后續(xù)恒載，則徐變完成時的撓度為：34.2mm。梁場徐變觀測梁預(yù)應(yīng)力加載記錄產(chǎn)生梁場箱梁編號預(yù)張用時初張用時終張用時澆筑混凝土～終張日期終張～約60天徐變增量(mm)計算值天天天mm

梁場WLD－32Q－010－41908-07-01～08-07-203.3(67d,20.3-17.0)－WLD－32Q－035－43108-08-10～08-09-105.0(64d,22.3-17.3)－WLD－32Z－063－41708-09-01～08-09-183.7(66d,20.0-16.3)－WLD－32Z－094－71408-09-17～08-10-013.5(65d,20.5-17.0)－WLD－32Q－122262408-10-08～08-11-013.3(64d,19.8-16.5)－WLD－32Q－1524102508-10-29～08-11-233.3(64d,20.3-17.0)－WLD－32Z－189361408-12-05～08-12-193.0(65d,20.3-17.3)－WLD－32Z－215261509-03-23～09-04-075.0(64d,20.0-15.0)－WLD－32Z－240252009-04-08～09-04-283.7(64d,19.0-15.3)－注：“計算值”欄內(nèi)的數(shù)值，括號外系按“預(yù)張－初張－終張－60d徐變”計算，括號內(nèi)則按“終張－徐變60天”計算求得。平均徐變增量（64－67天）為：3.8mm；六、階段施工與一次落架分析結(jié)果的對比連續(xù)梁一、40+56+40m連續(xù)梁1、各階段撓度變化情況1、各階段撓度變化情況經(jīng)過分析，當(dāng)體系轉(zhuǎn)換完成后，分別使橋梁徐變60、180、330天后再完成二期恒載（120kN/m），則其跨中殘余徐變撓度分別為：⑴60天徐變后上二期恒載：fcy＝1.6－3.9＝－2.3mm；⑵180天徐變后上二期恒載：fcy＝2.5－4.9＝－2.5mm；⑶330天徐變后上二期恒載：fcy＝3.1－5.7＝－2.6mm。2、各階段彎矩變化情況3、各階段應(yīng)力變化情況中跨合攏后結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布徐變330天后結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布二期恒載（120kN/m）完成后應(yīng)力分布動力荷載（動力系數(shù)：1.043）組合工況下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布4、結(jié)構(gòu)部分動力特性及支座位移情況工況

類別靜活載下

跨中撓度靜活載下梁

端豎向轉(zhuǎn)角豎向自振頻率mmrad(Hz)設(shè)計-16.00.586‰2.13豎向?qū)ΨQ徐變60上二恒-14.840.5322‰2.4143豎向?qū)ΨQ徐變180天上二恒-14.820.5317‰2.4154豎向?qū)ΨQ徐變330天上二恒-14.810.5311‰2.