连续梁线形控制论文唐会刚.docx
《连续梁线形控制论文唐会刚.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《连续梁线形控制论文唐会刚.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
连续梁线形控制论文唐会刚
京福路现浇梁（45+70×2+45）线型控制
中铁十七局集团三公司京津项目唐会刚
摘要根据《新建时速350km客运专线铁路设计暂行规定》的要求，结合跨京福路现浇梁建设实际，首先通过MIDAS软件建模通过结构受力分析，介绍了混凝土现浇梁结构设计情况，然后对结构的施工阶段和成桥进行了有限元分析，考虑多方面对梁体线型影响因素再结合施工实际情况对梁体进行线型控制。
关键词全桥一期恒载全桥二期恒载收缩徐变ZK活载施工荷载挂篮预压
一、概述
京福路现浇梁，全长230m，由2个70m的主跨和2个45m的边跨组成，梁跨位于半径为7000m圆曲线上,京福路现浇梁是京津城际交通工程跨京福路预应力混凝土连续梁。
桥墩基础997#、998#、999#、1000#、1001#均采用钻孔桩，桥墩型式采用重力式圆端形桥墩，998#、999#、1000#为主墩（每个主墩梁体共有9块悬臂段），997#、1001#为边墩。
全桥梁体共有3个悬臂段;2个直线段，2个边跨合拢段，2个中跨合拢段。
二、线型控制
线型控制主要考虑的的因素有：
⑴恒载、预应力、收缩徐变、施工荷载和体系转换立模抛高，ZK活载作用抛高；⑵主桁架塑性变形量，主桁架弹性变形量，上横梁理论变形量，吊杆理论伸长量。
其中因素⑴中数据主要是通过MIDAS软件建立梁体模型计算而来；因素⑵中数据是通过MIDAS软件建模型对挂篮简算而得。
㈠、MIDAS软件建立梁体模型
MIDAS软件建立模型,砼主要参数有弹性模量（4.55e+010N/m2），泊松比（0.2）,线膨胀系数（1.0000e-005），容重（2.64e+004N/m3,注：
为混凝土和钢筋的平均重量）；钢绞线主要参数有弹性模量（1.95e+011N/m2），泊松比（0.3）,线膨胀系数（1.1800e-005），容重（7.85e+004N/m3,）,所用参数一定要与现场实际情况相吻合，才能确保所建模型计算出的结果准确无误。
施工步骤如下表：
45+70+70+45m京福高速连续梁桥施工步骤
图纸中施工阶段
软件中施工阶段
施工内容
CS1
2#墩、3#和4#墩顶0#块砼立模板和托架。
CS1
浇筑0#块；在2#和4#墩墩顶设置能承受拉、压双向支反力的临时支座；在3#墩墩顶设置承压临时支座，并在其两边设置能承受拉、压双向支反力的临时支墩；张拉并锚固纵向预应力筋T1，F1及横向、竖向预应力筋。
CS2
CS2-1
在0#块上安装挂篮（确定1#、1'#段立模标高）。
CS2-2
挂篮悬臂对称浇筑1#和1'#砼节段。
CS2-3
张拉并锚固纵向预应力筋T2，F2及横向、竖向预应力筋。
CS3
CS3-1
在1#块上安装挂篮（确定2#、2'#段立模标高）。
CS3-2
挂篮悬臂对称浇筑2#和2'#砼节段。
CS3-3
张拉并锚固纵向预应力筋T3，F3，B17及横向、竖向预应力筋。
CS4
CS4-1
在2#块上安装挂篮（确定3#、3'#段立模标高）。
CS4-2
挂篮悬臂对称浇筑3#和3'#砼节段。
CS4-3
张拉并锚固纵向预应力筋T4，F4，B18及横向、竖向预应力筋。
CS5
CS5-1
在3#块上安装挂篮（确定4#、4'#段立模标高）。
CS5-2
挂篮悬臂对称浇筑4#和4'#砼节段。
CS5-3
张拉并锚固纵向预应力筋T5，F5及横向、竖向预应力筋。
CS6
CS6-1
在4#块上安装挂篮（确定5#、5'#段立模标高）。
CS6-2
挂篮悬臂对称浇筑5#和5'#砼节段。
CS6-3
张拉并锚固纵向预应力筋T6，F6及横向、竖向预应力筋。
CS7
CS7-1
在5#块上安装挂篮（确定6#、6'#段立模标高）。
CS7-2
挂篮悬臂对称浇筑6#和6'#砼节段。
CS7-3
张拉并锚固纵向预应力筋T7，F7及横向、竖向预应力筋。
CS8
CS8-1
在6#块上安装挂篮（确定7#、7'#段立模标高）。
CS8-2
挂篮悬臂对称浇筑7#和7'#砼节段。
CS8-3
张拉并锚固纵向预应力筋T8及横向、竖向预应力筋。
CS9
CS9-1
在7#块上安装挂篮（确定8#、8'#段立模标高）。
CS9-2
挂篮悬臂对称浇筑8#和8'#砼节段。
CS9-3
张拉并锚固纵向预应力筋T9及横向、竖向预应力筋。
CS10
CS10-1
在8#块上安装挂篮（确定9#、9'#段立模标高）。
CS10-2
挂篮悬臂对称浇筑9#和9'#砼节段，在边跨支架上现浇11#段。
CS10-3
张拉并锚固纵向预应力筋T10及横向、竖向预应力筋。
CS11
CS11-1
拆除挂篮，安装边孔临时刚性连接构造，立模。
CS11-2
悬吊支架现浇边跨合拢段10#砼节段。
CS11-3
张拉并锚固纵向预应力筋B10-B13，T11及横向、竖向预应力筋。
CS12
CS12-1
拆除2#，4#墩处临时支座，拆除边孔支架。
CS12-2
张拉并锚固纵向预应力筋B14-B16。
CS13
CS13-1
安装中跨跨中临时刚性连接构造。
CS13-2
悬吊支架现浇中跨合拢段10'。
CS13-3
拆除3#墩顶处临时支座和两边的临时支墩，之后张拉并锚固纵向预应力筋B1-B9，T12及横向、竖向预应力筋。
CS14
CS14-1
拆除悬吊支架。
CS14-2
桥面铺装。
CS15
成桥后1500天。
所建模型如下图所示：
1、对梁体进行受力分析
反力计算结果：
最大支反力为3835T在主墩处，边墩处支反力为765T。
应力计算结果
由上图所知应力为压应力，（MIDAS软件计算结果“＋”为拉应力，“－”为压应力）最大值为-11.3mp，在中跨合拢段，满足要求。
2、线型控制中各影响因素对梁体产生的变形
恒荷载变形，恒荷载主要包括梁体一期恒载（钢筋混凝土自重），二期恒载（图纸提供P=184N/m）产生的重量对梁体的影响
最大变形量27mm，在中跨合拢段。
施工荷载主要是只浇筑当段混凝土本身自重（在这要指出当段混凝土在达到7天领期之前，在建模时不能被激活，不能成为结构），和挂篮重量（设计挂蓝为54T）对梁体的影响（在成桥以后，挂蓝荷载被钝化）。
最大变形量3mm，在中跨合拢段。
预应力张拉是指梁体内部预应力筋张拉时产生的应力对梁体本身的影响
最大变形量39mm，在中跨合拢段。
收缩徐变：
收缩徐变为混凝土本身性质，收缩徐变完成大概在成桥1500天以后
综合以上因素可得如下图形
最大变形量33mm，在中跨合拢段。
ZK活载是动荷载即火车在通过时对梁体本身的影响，在这里要特别说明图纸上所给的为双线值，在建模时取其峰值的一半，以达到在火车通过时梁体本身始终接近平稳状态。
最大值为7.6mm，在跨中。
㈡、挂蓝简算
1、模板所承受的荷载确定
根据提供的计算图纸，连续梁的一号节段作为计算节段。
一号节段的断面图如下：
（为安全起见，不考虑截面的变化）
⑴、外模和内模所受荷载：
根据挂篮受力特点，可以知道挂篮的外模和内模所承受的荷载图如下：
该荷载的大小主要用于计算侧模吊梁和内模吊梁的受力。
此处不作检算。
⑵、底模所受荷载：
底模承受的荷载大小直接关系到底模桁架和底模横梁的受力检算，以及吊带的受力大小和主构架的受力大小。
底模所承受的荷载图如下：
根据底模桁架的布置可知，两边的底模桁架主要承受腹板荷载，而中间四片底模桁架主要承受底板的荷载：
边底模桁架受力大小：
a、断面面积：
4.66m2；
b、超灌系数：
1.05；
c、冲击系数：
1.2;
最后得到边底模桁架的荷载大小是：
q＝4.66m2×2.6t/m3×1.05×1.2＝15.27t/m
中底模桁架受力大小：
a、断面面积：
4.47m2；
b、超灌系数：
1.05；
c、冲击系数：
1.2;
最后得到中底模桁架的荷载大小是：
q＝4.47m2×2.6t/m3×1.05×1.2＝14.64t/m
⑶、底模桁架的受力检算：
由于底模桁架都是双片式结构，计算时只作单片考虑，荷载均分。
1、边底模桁架的受力检算：
①、结构模型：
边底模桁架是用工字钢和钢板组焊的桁式结构，节点全部用钢板焊接，且焊缝的强度大于构件的强度，因此考虑节点刚接，根据挂篮图纸得出如下计算模型：
②、计算结果：
支座反力图：
两边的支座反力一样，都是11.2t。
竖向变形图：
最大变形是中部：
4.0mm。
结构应力图：
（单位：
MPa）
最大应力128.2MPa。
作为挂篮这样的施工结构，由于重复工况较多，而每个工况都会有些不同，因此应力取值一般不超过140MPa。
（供参考）
2、中底模桁架的受力检算：
（1）结构模型：
中底模桁架的结构形式同边底模桁架，结构计算模型同没有修改的边底模桁架一样，只是受力大小不同。
中底模桁架一共是4片，作为结构计算则是8片单桁架结构，因此每个单片的受力大小是：
q’＝（16t/m）/8＝2.0t/m
（2）计算结果：
支座反力图：
两端的支反力都是2.9t。
竖向变形图：
最大的竖向变形在中部：
1.6mm。
结构应力图：
（单位：
MPa）
最大应力77.5MPa，可以通过。
3、底模前后横梁计算及吊带受力计算：
⑴、计算模型：
根据底模桁架的计算结果可知，底模前后横梁的受力就是底模桁架的支座反力，而吊带就是底模前后横梁的边界条件。
底模横梁图纸上选用的是前横梁两根工字钢45b，后横梁两根槽钢40b，可得如下底模前后横梁的计算模型图。
⑵、计算结果：
前横梁支座反力图：
上图为单根工字钢支反力，则双根应乘以二，最大反力在中间是10.4×2=20.4t，两边是13.9t。
这两个力加上底模的自重就是吊带的内力大小。
吊带用的是φ32的精扎螺纹钢筋，受力足够。
同理可知，后底模横杆中间最大反力为20.4t，两边是13.9t。
为计算主构架，需要将底模的自重加到吊带的受力上。
上面计算的支座反力每个加上2.5t就是吊带的实际内力大小。
底前横梁竖向变形图：
最大变形量是0.4mm。
应力图：
（单位：
MPa）
最大应力是26.9MPa。
底后横梁竖向变形图：
最大变形量是0.5mm。
应力图：
（单位：
MPa）
最大应力是35.3MPa。
4、侧模前吊杆的内力计算：
前吊杆的内力大小由侧模顶板混凝土、侧模自重、侧模吊梁的重量构成。
侧模顶板混凝土的重量是：
1.318平米×2.6t/平米＝3.43t/m
再考虑1.05超灌系数和1.2冲击：
3.43t/m×1.05×1.2＝4.32t/m
总重量是：
4.32t/m×3.0m＝12.96t
侧模重量和侧模吊梁重量是：
按15t考虑。
那么侧模前吊杆的受力大小是：
（12.96t＋15t）/4＝6.99t
5、内模前吊杆的内力计算：
⑴、内模顶板混凝土的重量是：
2.82平米×2.6t/平米＝7.33t/m
再考虑1.05超灌系数和1.2冲击：
7.33t/m×1.05×1.2＝9.24t/m
总重量是：
9.24t/m×3.0m＝27.7t
⑵、内模重量和内模吊梁重量是：
按13t考虑。
那么内模前吊杆的受力大小是：
（27.7t＋13t）/4＝10.18t
6、前上横梁计算：
⑴、计算模型：
根据各前吊带和模板吊杆的受力可知，前上横梁的受力大小如下图所示。
前上横梁由两根45a工字钢组焊而成。
⑵、计算结果：
将前上横梁进行单梁计算，把两根45a工字钢用一根来进行计算，那么外荷载减小一半。
由此得出的支座反力（就是加在主构架前悬点的力）要乘以2。
其他如变形应力均不变。
支座反力图：
那么主构架前悬点的力是32.1t×2＝64.2t。
竖向变形图：
最大变形在中间位置：
10.0mm。
应力图：
（单位：
MPa）
最大应力在跨中：
122.4MPa。
（可以通过）
7、主构架的计算：
⑴、计算模型：
作平面计算。
根据前上横梁的计算结果，主构架的前悬点受力是64.2t，没有考虑前悬点的施工机具荷载。
其计算模型图如下：
主构架的各杆件都是2[28b组成。
⑵、计算结果：
支座反力：
（单位：
t）
可以看出，前点的支撑反力是135.7t，后点的锚固力是71.5t。
竖向变形图：
可以看出，前点的竖向位移是32.1mm。
变形稍大。
各杆件的应力图：
（单位：
MPa）
基本上能满足设计要求。
注：
文内的CAD插图，双击可以进入CAD查看。
双击不能查看的是emf图片文件。
所有计算均是用MIDAS完成！
三、挂篮预压
挂篮预压采用两片主桁架对拉形式，目的是消除挂篮塑性变形（在实际情况中，塑性变形是不能完全消除的，两片主桁架对拉只是尽量减小塑性变形，在线形控制中塑性变性还要考虑在内），通过线行回归方程得出挂篮弹性变形线性方程，以998T构挂蓝预压为例
998#（北京）预压结果
挂篮重组预压记录时间：
2007年3月16日
加载级别%
荷载（kN）
持荷时间（min）
距离（m）
累计变形量（mm）
一个挂篮变形量（mm）
加载前
0
/
6.518
/
0
20
124．73
10
6.491
27
13.5
40
249．73
10
6.474
44
22
60
374．20
10
6.485
56
28
80
498．94
10
6.462
78
39
100
623．67
24h
6.429
89
44．5
卸载后
0
0
6.494
24
12
回归公式:
y=0.063348x-0.30838
998#（天津）预压结果
挂篮重组预压记录时间：
2007年3月16日
加载级别%
荷载（kN）
持荷时间（min）
距离（m）
累计变形量（mm）
一个挂篮变形量（mm）
加载前
0
/
6.540
/
/
20
124．73
10
6.518
22
6．5
40
249．73
10
6.499
41
15
60
374．20
10
6.488
56
25
80
498．94
10
6.484
75
32
100
623．67
24h
6.457
83
42．5
卸载后
0
0
6.520
20
10
回归公式:
y=0.071366x-7.50885
塑性变形取值为预压所得塑性变形的二分之一，即2mm,线行回归方程所得弹性线性方程y为变形量，x为各节段自重（图纸中提供的重量）
挂蓝主桁架变形，挂蓝主桁架变形取各梁段混凝土重量对主主桁产生的变形量，分配到单个挂蓝主桁架上的为各梁段钢筋混凝土重量的四分之一。
在这里不应考虑挂篮本身的重量，因为在施工现场测定浇筑段标高是在立完模以后，所以挂篮自重不会对线形控制产生影响。
四、吊杆理论伸长量，顶上横梁理论变形
⑴、吊杆理论伸长量，吊带为φ32的精扎螺纹钢，取1m长加载1#段顶板混凝土重量建模，如下图所示
顶板吊带长度为4.5米，则伸长量△h=0.6×4.5=2.7mm,各段伸长量见汇总表
⑵、上横梁理论变形量，以1#段为例，如下图所示
说明：
上横梁理论变形各点值差别很大，很难取值，在线形控制计算中，我们取顶板重量对顶上横梁变形二分之一即11/2=5.5进行计算，各段变形取值见汇总表：
五、997#，1001#直线段预压
直线段重量为350.12T,预压采用1.2倍的安全系数即350.12T×1.2=420.1T，在加载前先观测一次（h1），作为起始观测值，以后每天观测一次，若相邻观测点下沉相差不超过1mm,即认为支架已经稳定,最后一次测量为h2。
可以卸载，卸载后再测量一次（h3）。
△h塑性=（h1-h3）/2，△h弹性=h3-h2
六、综合以上各影响因素，汇总如下表格
京福高速45+70+70+45m［曲线］连续梁立模标高（单位：
mm）
DK78+034.98（997#）－DK78+266.74（1001#）
[版本：
070516-997-1001-理论预测
图纸中节段号
图纸中截面号
截面高度
截面距中墩距离
截面梁顶设计高程
立模标高调整
吊杆理论伸长量
上横梁理论变形量
主桁架弹性变形量
主桁架塑性变形量
ZK活载作用抛高
恒载、预应力、收缩徐变、施工荷载和体系转换立模抛高
截面梁顶面总抛高
截面梁顶面立模标高
截面底模立模标高
－
－
[0]
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]=SUM（[3]:
[9]）
[11]=[2]+[10]
[12]=[11]-[0]
10号/9号
4
3500
34000.0
17252.9
-8
1.9
3.8
10.0
2.0
2.6
-14.9
-2.1
17250.8
13750.8
9号/8号
5
3500
30500.0
17256.8
-7
2.0
4.0
11.0
2.0
3.1
-14.9
-0.2
17256.6
13756.6
8号/7号
6
3544
27000.0
17260.6
-12
2.1
4.2
11.9
2.0
3.3
-14.7
-3.3
17257.3
13713.3
7号/6号
7
3675
23500.0
17264.4
-12
2.2
4.4
12.7
2.0
3.4
-15.2
-2.5
17261.9
13586.9
6号/5号
8
3893
20000.0
17268.2
-12
1.9
4.0
10.8
2.0
3.2
-14.7
-5.0
17263.2
13370.2
5号/4号
9
4150
17000.0
17271.5
-12
2.0
4.2
11.5
2.0
2.9
-13.3
-2.6
17268.8
13118.8
4号/3号
10
4471
14000.0
17274.7
-16
2.3
4.7
14.1
2.0
2.4
-10.8
-1.4
17273.4
12802.4
3号/2号
11
4856
11000.0
17278.0
-5
2.6
5.2
16.0
2.0
2.0
-8.5
13.8
17291.8
12435.8
2号/1号
12
5306
8000.0
17281.3
0.0
2.7
5.5
17.3
2.0
1.5
-6.3
22.7
17303.9
11997.9
1号/0号
13
5820
5000.0
17284.6
0.0
－
－
－
－
0.9
-4.0
-3.1
17281.5
11461.5
998#墩0号
15
6500
0.0
17290.0
0.0
－
－
－
－
0.0
0.0
0.0
17290.0
10790.0
0号/1'号
17
5820
5000.0
17295.0
0.0
－
－
－
－
1.2
4.3
5.5
17300.5
11480.5
1'号/2'号
18
5306
8000.0
17298.0
0.0
2.7
5.5
14.8
2.0
1.9
6.8
33.7
17331.7
12025.7
2'号/3'号
19
4856
11000.0
17301.0
-2
2.6
5.2
13.5
2.0
2.7
9.5
33.0
17334.0
12478.0
3'号/4'号
20
4471
14000.0
17304.0
-13
2.3
4.7
11.5
2.0
3.5
11.9
22.8
17326.8
12855.8
4'号/5'号
21
4150
17000.0
17307.0
-9
2.0
4.2
8.8
2.0
4.4
14.0
26.5
17333.5
13183.5
5'号/6'号
22
3893
20000.0
17310.0
-9
1.9
4.0
8.0
2.0
5.2
17.1
29.0
17339.0
13446.0
6'号/7'号
23
3675
23500.0
17313.5
-9
2.2
4.4
10.0
2.0
6.0
21.5
37.2
17350.7
13675.7
7'号/8'号
24
3544
27000.0
17317.0
-9
2.1
4.2
9.2
2.0
6.8
26.7
41.8
17358.8
13814.8
8'号/9'号
25
3500
30500.0
17320.5
-7
2.0
4.0
8.2
2.0
7.3
30.5
46.7
17367.2
13867.2
9'号/10'号
26
3500
34000.0
17324.0
-8
1.9
3.8
7.2
2.0
7.6
34.1
49.1
17373.1
13873.1
京福高速45+70+70+45m［曲线］连续梁立模标高（单位：
mm）
DK78+034.98（997#）－DK78+266.74（1001#）
[版本：
070521-997-1001-理论预测
图纸中节段号
图纸中截面号
截面高度
截面距中墩距离
截面梁顶设计高程
立模标高调整
吊杆理论伸长量
上横梁理论变形量
主桁架弹性变形量
主桁架塑性变形量
ZK活载作用抛高
恒载、预应力、收缩徐变、施工荷载和体系转换立模抛高
截面梁顶面总抛高
截面梁顶面立模标高
截面底模立模标高
－
－
[0]
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]=SUM（[3]:
[9]）
[11]=[2]+[10]
[12]=[11]-[0]
10'号/9'号
28.0
3500
34000.0
17326.0
-3
1.9
3.8
10.0
2.0
7.6
-13.0
9.5
17335.5
13835.5
9'号/8'号
29.0
3500
30500.0
17329.5
-5
2.0
4.0
10.9
2.0
升级会员 