大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工撓度線形控制

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工撓度線形控制

過去，懸掛式撒布模法以外部負(fù)荷有序地將其分發(fā)給掛式底部模型，并觀察掛式支架的變形和結(jié)構(gòu)安全是否滿足施工要求。雖然技術(shù)成熟，但成本高，時間長，傳統(tǒng)的懸掛式撒布模式需要3.5天，高碼頭懸掛式撒布模式需要很長時間。采用MIDAS/Civil軟件不僅可以對掛籃結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、節(jié)點(diǎn)位移等進(jìn)行驗(yàn)算,還可以對結(jié)果進(jìn)行三維動畫分析;并可以根據(jù)算出的反力,運(yùn)用等效原理,利用掛籃與承臺之間張拉鋼絞線對掛籃進(jìn)行加載、卸載,在較短時間內(nèi)完成掛籃加載試驗(yàn)?zāi)M。1有限元分析在下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,紅水河雙線特大橋全長2250.728m,橋跨組成為80m+144m+80m的變截面單箱單室連續(xù)梁。箱梁頂寬12.2m,底寬7.2m,翼緣板長2.5m,主墩處0號塊梁高11m,中跨中部18m和邊跨端部17.9m梁段為6m等高梁,除0號塊外其余梁段梁底下緣按二次拋物線y=6+x2/696.2m變化。腹板厚45~100cm;底板厚48~100cm;邊跨端塊處頂板厚度由50cm漸變至100cm,中支座附近頂板加厚為65cm,其余為50cm;箱梁頂面設(shè)2%雙向橫坡,腹板設(shè)置上下兩排ue788100mm通氣孔。該橋箱梁懸臂澆筑采用菱形掛籃進(jìn)行施工。箱梁0號塊梁段長14m,邊合龍段長4m,中合龍段長2m;掛籃懸臂澆筑箱梁最重塊段為1號塊,其混凝土量95.1m3,重252.09t,長3m,高1050mm,底板厚95cm,腹板厚100cm,頂板厚65cm。2計(jì)算掛籃設(shè)計(jì)2.1彈性模量的確定混凝土自重GC=26.5kN/m3;鋼材彈性模量Es=2.1×105MPa;鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:Q235鋼205MPa,16Mn鋼295MPa,45號鋼360MPa。2.2鋼模和吊桿結(jié)構(gòu)掛籃為菱形掛籃,主桁由□200×200×20×20的16Mn鋼箱形截面組成,前橫梁由][40a組成,底籃前、后托梁由][40b組成,底籃每側(cè)腹板下加強(qiáng)縱梁為3榀└80×7,[16a和I36a組成的桁架,底籃底板下加強(qiáng)縱梁為8根I36a,每側(cè)外滑梁為2根I36a,內(nèi)滑梁為][40a,吊桿采用ue78840,ue78832和ue78825PSB785級精軋螺紋鋼,銷軸為ue78870和ue78890的45號鋼,主桁后錨梁為][22a。主桁系統(tǒng)重12.8t,行走系統(tǒng)重7.6t,底籃重12.6t,提升系統(tǒng)重12.7t,外模重19.8t,內(nèi)模系統(tǒng)重12t,張拉操作平臺重2.5t,整個掛籃系統(tǒng)重80t,自重與載荷比為(以1號塊為例)0.317∶1。如圖1所示。建立模型時,應(yīng)該注意如下問題。1)為簡化模型,1號塊頂板荷載和底腹板荷載分別以線荷載加到內(nèi)外滑梁和底籃縱梁上。在梁單元建模時,應(yīng)統(tǒng)一從一個方向向另一方向建立梁單元,否則在布置縱梁0.5~3.5m范圍內(nèi)的線荷載時會出現(xiàn)受力不一致的現(xiàn)象。2)菱形主桁前后支點(diǎn)簡化為鉸接點(diǎn)。3)頂、底板上吊桿節(jié)點(diǎn)簡化為剛接節(jié)點(diǎn)。4)菱形主桁、前吊桿及底籃縱向桁架(上弦桿除外)均為桁架單元,其他為梁單元。2.3采用前后獨(dú)立線梁的垂直角誤差法和內(nèi)外滑動梁的端力計(jì)算2.3.1加強(qiáng)桁架縱梁受力取1號塊計(jì)算,1號塊梁段長度為3m,重252.09t,施工機(jī)具及人群荷載為2.5kPa。箱梁梁段兩端高度分別為10.5m和10.03m,計(jì)算取平均值10.26m。加強(qiáng)桁架縱梁間腹板寬1m(由3片加強(qiáng)桁架縱梁承受),加強(qiáng)桁架縱梁的間距為0.4m,加強(qiáng)桁架上弦桿為I40a,邊斜桿及下弦桿為[20a,其他豎桿、斜桿為[14a,桁架長5.5m,高1.2m。加強(qiáng)桁架縱梁上的均布荷載(按受力最大的中間1根桁架取值,無側(cè)模荷載)為:q桁=111.4kN/m;底板下I36a荷載為:qI=22.2kN/m。底籃模型如圖2所示。2.3.2內(nèi)滑梁的荷載外滑梁承受翼緣板荷載和側(cè)模荷載,通過平衡方程求得外滑梁3m范圍內(nèi)的線荷載為41.2kN/m;內(nèi)滑梁承受頂板及內(nèi)模支架荷載,通過簡單計(jì)算得知內(nèi)滑梁3m范圍內(nèi)的線荷載為75.2kN/m。內(nèi)、外滑梁前吊桿內(nèi)力及后錨點(diǎn)錨固力計(jì)算模型如圖3所示。2.4對應(yīng)的支護(hù)反力計(jì)算可知,掛籃主桁豎桿(受壓)下對應(yīng)的支座反力為1304.8kN,0號塊頂板即掛籃后錨力為636.3kN,底板上后錨力為600kN。2.5吊桿、后錨桿應(yīng)力經(jīng)計(jì)算可知,掛籃主桁受拉構(gòu)件最大應(yīng)力為82.33MPa<200MPa;主桁受壓構(gòu)件最大應(yīng)力為72.87MPa<200MPa;前吊桿(內(nèi)外滑梁前吊桿為單根ue78825精軋螺紋鋼,腹板下前吊桿為單根ue78840精軋螺紋鋼)最大拉應(yīng)力為222MPa<785/2=392.5MPa;后錨桿(除底板后錨為雙根ue78840精軋螺紋鋼外,其他為單根ue78825精軋螺紋鋼)最大應(yīng)力為251.5MPa<392.5MPa;其他如腹板下桁架縱梁和底板下型鋼縱梁應(yīng)力均<140MPa。所以此掛籃及各桿件桁架應(yīng)力滿足規(guī)范要求。2.6單元一的電壓計(jì)算公式經(jīng)計(jì)算,掛籃前后托梁、前橫梁及底板縱梁的最大應(yīng)力為136.98MPa<140MPa,因此各橫梁應(yīng)力能滿足要求。2.7前托梁與前托梁安裝控制經(jīng)計(jì)算掛籃主桁架最大位移為0.016m<L/150,前橫梁最大位移為0.023m<L/150,前托梁最大位移為0.03m<L/150,但應(yīng)注意對前托梁對應(yīng)的底模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整,比設(shè)計(jì)高出3cm來消除掛籃橫梁和吊桿等的變形影響。3加載點(diǎn)張拉鋼絞線張拉力承臺施工時在承臺中掛籃前托梁對應(yīng)位置預(yù)埋ue78832的PSB785級精軋螺紋鋼,每根前托梁對應(yīng)位置處設(shè)2對。掛籃安裝完畢后,利用ue788s15.2高強(qiáng)度低松弛鋼絞線(1860MPa級)對掛籃底籃處的4根前吊桿進(jìn)行反拉加載。利用軟件計(jì)算出來的底籃4根前吊桿內(nèi)力分別為280,184,184,280kN。頂板和翼板前吊桿內(nèi)力分別為82kN和45kN。因此,反拉試驗(yàn)時,中間2個加載點(diǎn)張拉力分別為266kN,邊上2個加載點(diǎn)張拉力分別為370kN。每根鋼絞線的張拉控制力為236kN,因此每個前吊點(diǎn)處的反拉點(diǎn)采用雙根鋼絞線加載。中間2個加載點(diǎn)每根鋼絞線張拉力為133kN,邊上2個加載點(diǎn)每根鋼絞線張拉力為185kN。加載試驗(yàn)中采用水準(zhǔn)儀測量各點(diǎn)的位移,實(shí)測值與MIDAS/Civil計(jì)算值比較,如表1所示。在前托梁下各吊桿加載點(diǎn)張拉鋼絞線施加荷載后理論值與實(shí)測值相比,最大絕對誤差為2mm,最小絕對誤差約為1mm。因此本次的掛籃加載試驗(yàn)?zāi)軌蜉^好地模擬掛籃的實(shí)際受力情況,實(shí)測結(jié)果能滿足施工要求、指導(dǎo)施工中掛籃標(biāo)高的調(diào)整。同時用MIDAS/Civil軟件算出理論位移值,更進(jìn)一步驗(yàn)證了反拉加載的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,為掛籃懸臂澆筑混凝土提供了良好的技術(shù)支持。4澆筑混凝土前預(yù)調(diào)高2m彈性變形值有了上述理論分析和千斤頂反拉仿真分析作為基礎(chǔ),有利地保證了現(xiàn)場懸臂塊混凝土澆筑過程中掛籃結(jié)構(gòu)的可靠性。根據(jù)上述仿真分析結(jié)果,實(shí)際施工澆筑混凝土前對掛籃模板預(yù)調(diào)高2cm彈性變形值(因?yàn)榉蠢虞d中的非彈性變形已經(jīng)基本消除,所以此處上調(diào)2cm即可),如表2所示。表2中,梁段各測點(diǎn)標(biāo)高均為各梁段前端截面各點(diǎn)標(biāo)高。各測點(diǎn)位置如圖4所示。從表2可知,混凝土澆筑完成后模板的沉降值除個別點(diǎn)外基本在2cm以內(nèi),和預(yù)提的2cm相吻合,也證明了