基于溫度變化的中承式鋼管混凝土拱橋吊桿更換工程施工監(jiān)控

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1、基于溫度變化的中承式鋼管混凝土拱橋吊桿更換工程施工監(jiān)控摘要：介紹了中承式鋼管混凝土拱橋吊桿更換過程中的施工監(jiān)測，運用大型有限元軟件MIDAS/Civ訂建立了其有限元計算模型，通過在MIDAS/Civil中設(shè)置溫度變化進行計算分析并與施工監(jiān)測實測值對比，分析了施工過程中溫度效應對大跨徑中承式鋼管混凝土拱橋整體穩(wěn)定性和橋面線形的影響，確保主橋拱結(jié)構(gòu)在吊桿更換施工過程中的安全可靠;其研究結(jié)果對橋梁吊桿更換監(jiān)控及施工提供一定的參考。關(guān)鍵詞：施工監(jiān)測溫度穩(wěn)定性安全系數(shù)橋面線形；中圖分類號：TU997文獻標識碼：A1工程概況重慶某橋跨經(jīng)組合為58m（引跨）+130m（邊跨）+200m（主跨）+1

2、30m（邊跨）+58m（引跨），橋面全寬為22.5m［凈7.5X2（行連道）+2m（綠化帶）+2X2.75m（人行道）］。荷載等級為汽一超20,掛一120,人群荷載為3.5kN/m2,橋位地震烈度為6度。引跨為上承式鋼筋混凝土拱橋，其主跨和邊跨為中承式鋼管混凝土拱橋，主跨吊桿為46根，兩邊跨吊桿各28根，總共需更換吊桿102根，由于主跨跨徑為200米,本文由于篇幅所限主要研究主跨在更換吊桿工程中的溫度影響下的線形控制和穩(wěn)定性分析。2模型建立模型的建立首先要滿足施工監(jiān)控的計算要求，其次是在精度滿足要求的基礎(chǔ)上對實橋的簡化，任何模型都不可能完全按照實橋進行建模，所以結(jié)合實際工程需要的模型

3、精度要求和計算效率，對該橋進行了適當簡化，并保證簡化后的力學模型符合結(jié)構(gòu)計算的準確度以及精確度。本文運用大型通用有限元軟件MIDAS/Civi1建立計算模型。在該橋的建模過程中，充分考慮各種構(gòu)件的形狀以及受力特點，分別在MIDAS/Civil軟件中選取最適用的單元類型。該模型共建立3510個單元，其中有3464個梁單元，46個桁架單元。這兩種單元的特點如下：（1）空間梁單元空間梁單元是由2個節(jié)點連接組成的，而且它具有拉、壓、彎、扭、剪5種剛度。利用MIDAS/Civi1建模時，如果要建的是等截面梁單元，只需要輸入該單元對應構(gòu)件的截面面積就行了；如果要建的是變截面變剛度的梁單元（即梁截

4、面的剛度是沿長度發(fā)生變化的），則需要輸入梁兩端的兩個不同截面的面積，此種情況通常都是假設(shè)該梁單元的相關(guān)參數(shù)（比如橫截面面積和剛度等）是沿著某一方向成線性分布的（一般假設(shè)沿x軸），而其他參數(shù)則可以根據(jù)不同的情況而形成沿x軸的n次方函數(shù)［1-3］。（2）桁架單元在MIDAS/Civi1中，桁架單元也是由2個節(jié)點連接而構(gòu)成的單元，且為線性，在受力方面只是單向受拉、壓，且只傳遞軸向力。通常情況下，在研究空間桁架結(jié)構(gòu)或者交叉支撐結(jié)構(gòu)時會選取桁架單元［1-3］。該橋拱肋的主弦桿、豎向腹桿、斜腹桿、橫向支撐、主梁和吊桿橫梁以及縱梁都是采用的梁單元，吊桿選擇的是桁架單元，該工程的空間計算模型如圖1所

5、示。圖1:midas模型標準圖3施工控制理論3.1施工監(jiān)測、控制目的施工檢測的目的就是為了保證大橋質(zhì)量，保證全橋吊桿更換施工完成后，使主拱結(jié)構(gòu)的線形和橋面系線形和原線形誤差在規(guī)范要求范圍內(nèi)，即與吊桿更換前的主拱結(jié)構(gòu)線形以及橋面系線形一致，并且使主拱結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與更換前相一致。施工控制目的就是為了保證施工中和施工后的安全，在吊桿更換施工過程中，通過監(jiān)測主拱結(jié)構(gòu)的應力、吊桿張拉力、變形及橋面系線形高程來達到及時了解結(jié)構(gòu)實際狀態(tài)。根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，保證主拱結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定；其次保證結(jié)構(gòu)的受力合理，為大橋安全吊桿更換施工中吊桿更換和張拉提供技術(shù)保障［4］。3.2橋面及拱肋高程施工控制監(jiān)測方法橋

6、面高程監(jiān)測的目的主要是確定吊桿更換過程中橋面撓度的變化情況，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過與吊桿更換前原標高相比，保證吊桿更換過程中撓度不發(fā)生異常.其中，以測量施工各階段吊桿張拉前后以及施工荷載的高程作為控制吊桿更換前后橋面線的依據(jù)，確保橋梁線形達到設(shè)計要求。測量點布置在橫梁上橋面吊桿處，由于吊桿生產(chǎn)量及其微小，拱肋高程變化采用橋面吊桿處高程減去吊桿伸長量得到。高程監(jiān)測點在橫梁兩側(cè)靠近吊桿附近每隔7m布置1點，即吊桿錨固處布置標高測試點，上、下游均設(shè)置，共46個測點。高程測試采用精密水準儀，測量精度可達到0.15mm,測站檢核采用雙面尺法，儀器高度不變，對立在前視點和后視點水準點上的水準尺分別用黑面和

7、紅面各進行1次讀數(shù)，測得2次高差，相互進行檢核。若同一水準尺紅面與黑面讀數(shù)之差不超過3mm,則取其平均值作為該測站觀測高差。成果檢校采用閉合水準路線的辦法，即進行閉合回路的測量，各點之間高差的代數(shù)和應等0,如果不為0,便產(chǎn)生高差閉合差,其大小不應超過容許值，并將閉合差進行分配。4數(shù)據(jù)分析4.1有限元分析在滋工中重慶在春夏交界的一周時間內(nèi)突然從氣溫十幾度升至近四十度，本文中運用midas/civ訂軟件按照施工中實際天氣和溫度升降情況施加溫度荷載，進行穩(wěn)定性分