大跨度桥梁工程论文范文
时间：2023-11-16 22:08:34
大跨度桥梁工程论文篇1
关键词：梁格理论；连续箱梁；试验荷载；承载能力；
中图分类号：U446.1 文献标识码：A
Loading Test and Analysis of a Variable-width Continuous Box Girder Bridge Based on Grillage Method
Lin Baicheng.etc
（Department of Civil Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006,China）
Abstract: Based on beam grillage theory, The paper established a finite element model of continous box girder bridge, calculated and analysed the static and dynamic response of the bridge. Based on the comparison and analysis of test data and inspecting indicator, the load-bearing capacity was processed by comprehensive evaluation and appraisal.
Keywords：beam grillage theory ; continuous box girder; test load; load-bearing capacity
0引言
在公路互通和城市立交中，为适应复杂线形及宽度变化，变宽箱梁桥得到广泛的应用，这种结构常采用现浇预应力混凝土箱梁，箱室逐渐变宽的形式，由于内力分布不均匀，其结构受力分析比一般直线箱梁桥复杂很多。本文利用MIDAS/Civil软件和汉勃利(hambly)梁格理论[1]对一座变宽连续箱梁桥进行结构分析并评价其承载能力。
1工况概况
全桥总长248.14m，为4×30.5m+4×30.5m的两联八跨预应力混凝土等高度连续箱梁，箱梁采用单箱双室截面形式，梁高1.7m。桥面横向布置为0.5m（防撞栏）+12.25~15.75m（车行道）+0.5m（防撞栏）。下部结构为双柱式或独柱式圆形桥墩，框架桥台，钻孔灌注桩基础。该桥设计活载等级为城—A级汽车荷载，平面布置见图1。
图1桥梁平面布置图（单位：cm）
2有限元模型分析
汉勃利(hambly)梁格理论其于中性轴一致和刚度等效原则，将桥梁的上部结构用一个等效的梁格来模拟，把每一区域的抗弯和抗扭刚度集中在最邻近的梁格内，纵向刚度集中到纵向构件内，横向刚度集中到横向构件内[2]。由于梁格法容易在有限元软件中实现，且具有足够的精度，因此可以应用于工程计算分析。
基于梁格法划分原则，采用MIDAS/Civil软件建立主桥第二联4跨连续梁的空间杆系有限元计算模型，模型共划分为660个节点，1088个空间梁单元，梁格划分形式及有限元模型见图2。本文在模型建立过程中主要考虑了以下几点：
（1）纵梁划分
在进行箱梁结构的纵梁划分时，纵梁的中性轴应与原结构腹板重合，对于斜腹板的梁格布置，应设置在水平投影长度的中心。基于刚度等效原则，变宽箱梁在梁格划分后，各梁格截面特性总和应与箱梁整体截面的截面特性相吻合，使得等效梁格抗弯、抗扭刚度一致。此外，为了加载方便和准确计算桥型的自振频率，在悬臂端部设置虚拟纵梁，虚拟纵梁没有质量且刚度设置为一个很小的值，仅起到传递荷载的作用。
（2）横梁布置
横梁包括刚性梁与虚拟梁[3]。虚拟梁可采用工字形，顶底板各取箱梁上下板厚度，腹板取一很小值。虽然工字形的虚梁能很好地吻合实际结构，但仍需根据桥型结构，计算虚拟梁的刚度和抗扭系数，然后对各虚拟横梁的截面特性值进行调整，以达到对横向联系梁的模拟。对于跨中及墩顶部位的横隔板，采用刚性横梁进行模拟。
（3）边界条件
边界条件采用与实桥的支座形式一致，支座的模拟采用弹性连接法。在梁底支座实际支承的位置建立节点，并将支座节点向下复制一个支座高度生成支座底部节点，在新建立的梁底节点和支座底部节点间用一般弹性连接模拟（本文盆式支座刚度取1×108kN/m），最后将支座底部节点完全固结[4]。
（a）梁格划分
（b）梁格有限元模型
图2梁格划分形式与有限元模型
3 荷载试验与结果分析
3.1加载效率
本次试验根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》[5]（下文简称《评定规程》）的要求，由荷载效率η来确定试验的最大荷载，η取值在0.95~1.05之间。根据《评定规程》的建议，结合桥型特点、内力计算结果及现场实际情况，选取Z6#~Z8#轴两跨作为加载试验对象。加载方式采用逐级递增加载，共需要5辆重约360kN的重车，在Z6#~Z7#轴跨内，通过工况1~3使A-A截面正弯矩达到加载效率；在Z7#支点，通过工况4~6使B-B截面负弯矩达到加载效率；在Z7#~Z8#轴跨内，通过工况7~9使C-C截面正弯矩达到加载效率，加载载位见图3。
（a）工况1~3
（b）工况4~6
（c）工况7~9
图3试验加载车辆布置图（单位：cm）
3.2量测方案
试验内容包括：梁体控制截面的挠度、应变、固有频率及阻尼比。
（1）挠度测试截面选择在试验桥跨的支点、四分点及跨中位置等关键截面，共布置13个挠度变形测点，挠度测量采用二等水准测量，测试精度为0.1mm。
（2）应变测试截面选择在Z6#~Z7#跨中处的A-A截面、Z7#支点处的B-B截面及Z7#~Z8#跨中处的C-C截面，各测试截面布置5个应变测点，共计20个应变测点。应变测试采用钢弦应变计。
（3）动载测试的测点布置在试验桥跨的四分点及跨中位置处，采用DASP动态测试与分析系统进行。
3.3试验结果与分析
（1）挠度测试结果
在最大试验工况下，试测桥跨各挠度测点实测值与理论值对比见表1。可见，各加载阶段满载阶段下，Z6#~Z7#桥跨主要测点挠度校验系数在0.58~0.74之间，Z7#~Z8#桥跨主要测点挠度校验系数在0.67~0.77之间，均能满足《评定规程》的要求。
表1最大试验工况下挠度实测值与理论值
（2）应变测试结果
在最大试验工况下，试测桥跨各应变测点实测值与理论值对比见表2。可见，各加载阶段满载阶段下，各截面主要测点应变校验系数在0.57~0.60之间，均能满足《评定规程》的要求。
表2最大试验工况下挠度实测值与理论值
（3）动载试验结果
测试桥跨动力特性试验结果见表3。
表2试验桥跨动力特性试验结果
可见，该桥的实测一阶自振频率在4.29~4.49之间，阻尼比在1.48%~2.16%之间，而对应的理论一阶频率为3.88Hz，实测频率大于理论计算值，说明该桥振动响应较小，行车性能良好。
4 结论
（1）结合上述试验结果，该桥各项试验检测指标均能满足《评定规程》的要求，表明其行车及静力工作性能良好，并具有一定的承载能力储备。
（2）通过对实测数据与理论计算数据变化趋势的比较，说明本文所采用的基于梁格法的有限元模型能较好的反映单箱双室变截面箱梁桥的受力特点。
（3）由于梁格法对刚度等效的要求，给变宽箱梁的截面划分及刚度调整带来一些麻烦，但与板壳、实体单元相比，梁格法更加简便、实用，且精确也能满足工程要求，因此可以很好地用于变宽箱梁桥的计算分析。
参考文献
[1] E. C. 汉勃利［英］． 敦文辉，译. 桥梁上部构造性能[M]. 人民交通出版社. 1982
[2] 尹树桃，许福友. 基于梁格法的变宽异型箱梁结构分析[J]. 山东交通学院学报. 2010，03：52-56
[3] 勾风山，胡朝辉. 基于梁格法的某斜交变宽连续箱梁桥荷载试验分析[J]. 铁道观察. 2011，05：90-92
[4] 邱顺冬.桥梁工程软件midas Civil常见问题解答[M]. 北京：人民交通出版社,2009.
[5] JTG/T J21-2011 公路桥梁承载能力检测评定规程[S]
大跨度桥梁工程论文篇2
关键词：桥梁；施工；安全风险
中图分类号：K928 文献标识码：A 文章编号
Abstract: in this paper, the large span bridge main construction method is discussed, and the bridge construction with the risk in the factor, put forward the large span bridge risk response measures.
Keywords: bridge; The construction; Safety risk
0.前言
由于桥梁工程特别是大型复杂桥梁工程的建设往往是在复杂多变的自然和社会环境中运作的，其本身具有规模大，施工期长，内部结构复杂、外部联系广泛等特点，这些特点决定了桥梁工程建设阶段必然存在很多不确定因素，所以风险也始终存在于桥梁建设的全过程。近年来，一些研究调查表明，桥梁施工期的风险远远高于使用期。桥梁在任何施工阶段都有可能发生坍塌、变形等事故，而且事故发生的可能性贯穿桥梁施工的整个过程，同时也会造成极大的损失。桥梁施工损失类型包括结构损坏、人员伤亡、施工延误、经济损失等多种形式，而且往往多种损失同时发生，影响范围甚广。造成事故的原因多种多样，经常会同时发生，因此必须系统的了解桥梁在施工中存在的风险因素，提高桥梁施工安全，应对桥梁施工风险。对确保大跨度桥梁安全施工有着重大的意义。
1. 大跨度桥梁施工方法
改革开放以来，我国桥梁工程的发展进入了一个高速的发展时期，主要体现在桥梁总体数量大幅度增加，桥梁的结构体系多样化，桥梁的跨度也越来越大，而桥梁的施工环境却越来越复杂，所以对大跨度桥梁的施工方法有了更高的要求。在桥梁工程中，施工是非常重要的一个环节，合理的施工方法，能有效的提高施工组织和管理的水平。施工方法的选择要根据工程结构的跨度、孔数、桥梁总长、截面形式和尺寸、地形条件、设备能力、气候条件、运输条件、设备的周转使用等多方面条件。常见的施工方法主要有以下几种：
(l)就地浇筑施工法，是一种现场浇注的传统施工方法，在支架上安装模板，绑扎及安装钢筋骨架，现浇混凝土的一种施工方法。施工特点：整体性好，施工平稳、可靠，不需要大型起重设备；施工中无体系转换；预应力混凝土连续梁桥可以采用强大预应力体系，使结构构造简单，方便施工；需要大量施工支架，跨河桥梁搭设支架影响河道的通航与排洪，施工期间支架可能受到洪水和漂流物的威胁；施工工期长，费用高，需要较大的施工场地，管理复杂，不太适合大跨度桥梁。
(2)悬臂施工法，是在建成桥墩上沿桥梁跨径方向逐段施工的方法。在施工过程中，要保证墩梁固结，能够充分利用材料的力学性能，提高桥梁的跨越能力。悬臂施工通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装两种。悬臂浇筑法：在桥墩两侧依次对称安装节段，张拉预应力筋，使悬臂不断接长，直至合拢。施工特点：无须建立落地支架，无须大型起重与运输机具，主要设备是一对能行走的挂篮。挂篮可在己经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段上移动，绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土、预施应力都在挂篮上进行。完成本段施工后，挂篮对称向前各移动一节段，进行下一节段施工，如此循序前进，直至悬臂梁段浇筑完成。悬浇施工方法特别适合于宽深河流和山谷，施工期水位变化频繁不宜水上作业的河流，以及通航频繁且施工时需留有较大净空等河流上桥梁的施工。但悬臂浇筑法在施工中也有不足：梁体部分不能与墩柱平行施工，施工周期较长，而且悬臂浇筑的混凝土加载龄期短，混凝土收缩和徐变影响较大。
(3)逐孔施工方法，是在城市高架桥广泛应用的方法，该方法从桥梁一端开始，采用一套施工设备或一、二孔施工支架逐孔施工，周期循环，直到完成。施工特点：移动模架不需要设置地面支架，不影响通航，施工安全性大，可靠；有良好的施工环境，保证施工质量，一套支架可多次周转使用，具有可在类似预制场生产的优点；机械化、自动化程度高，节省劳力，降低劳动强度，缩短工期；通常每一施工梁段的长度取用一跨的跨长，接头的位置一般选在桥梁受力较小的地方；移动模架设备投资大，施工准备和操作都比较复杂。此法宜在桥梁跨径小于50m的桥上使用。
(4)顶推施工法，是沿桥纵轴方向的台后设置预制场地，分节段预制梁，并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体连成整体，然后通过水平千斤顶施工，将梁体向前顶推出预制场地，然后继续在预制场进行下一节梁段的预制，直至施工完成。施工特点：顶推法可以使用简单的设备建造长、大桥梁，施工费用较低，施工平稳、无噪声，可在深水、山谷和高桥墩上采用。大跨度桥梁施工方法还有很多。全面的了解大跨度桥梁的施工方法，有助于全面的认识桥梁施工过程，更能有效地识别大跨度桥梁施工过程中潜在的风险因素，从根本上了解桥梁的施工风险，发现桥梁施工风险发生的原因。
2. 大跨度桥梁施工中存在不确定性
随着桥梁的发展和跨径的不断增大，桥梁的结构刚度、结构的几何非线性效应越来越高，影响桥梁安全的因素越来越多。目前，国内外学者己对结构中的确定性问题进行了大量的研究，但是，对于影响结构安全的各种不确定性问题研究依然较少。而事实上，和其它结构物一样，大跨度桥梁结构中也存在着大量的不确定性。同时，由于大跨度桥梁结构体系复杂，施工难度大，施工工序多，施工工艺复杂，施工周期又短，各种不利因素进一步增加了大跨度桥梁在施工中的不确定性。
(l)材料性能的不确定性
桥梁结构构件的材料性能，包括材料的强度、材料的弹性模量、泊松比、膨胀系数等，在不同的材料质量、制作工艺、外形尺寸及环境条件下，会产生不同的性能，这就是材料性能的不确定性。
(2)几何参数的不确定性
结构构件的尺寸，如构件的高度、宽度、面积及间距等，受制作和安装工艺等因素的影响，会产生一定的变异性，从而导致实际构件尺寸与标准设计尺寸之间存在一定的差异，这是结构构件几何参数的不确定性。
(3)荷载的不确定性
大跨度桥梁结构在施工过程中，会承受各种施工荷载的作用，而无论是桥梁结构的恒载，还是施工中存在的活载或其它的施工荷载，都或大或小与设计值有偏差，是很难控制的，所以说施工荷载具有一定的不确定性。
(4)非线性带来的不确定性
大跨度桥梁结构复杂，非线性对桥梁也有较明显的影响。主要体现在材料非线性、几何非线性和时变非线性三个方面。材料非线性主要是指混凝土构件开裂等弹塑性变形行为，而由于在施工阶段计算中一般不研究结构的极限承载力，没有考虑进入弹塑性或构件开裂后的情形，所以由此会引起结构的不确定性；大跨度桥梁的几何非线性如在斜拉桥中，斜拉索的垂度效应、大位移效应以及塔梁的梁一柱效应，每一施工阶段都可能伴随结构构形的变化，几何非线性影响尤为突出；时变非线性主要是指混凝土收缩和徐变所引起的随时间变化的非线性变形，在混凝土桥梁的主梁施工中，如果结构为超静定，收缩和徐变不但引起结构变形，还可能产生次内力，因此对其合理的考虑是十分必要的。
（5)人为因素的不确定性
在桥梁工程的设计、施工、使用等各个阶段都是有人的参与，人是建设活动的主体，因此，在工程建设过程中，不能不考虑人为因素的影响。在大跨度桥梁施工过程中，人为失误的种类很多，主要包括：①施工操作失误，如施工方法选择不当、施工顺序失误及机械操作行为失误等；②技术管理失误，如不按设计图纸施工、不按照施工规范施工、不按照施工方案施工与技术措施不当等；③组织管理方面的失误，如组织设计与措施混乱、现场指挥人员素质不够、不认真执行施工组织设计、现场指挥不明确、组织协调不力及检查督促不力等；④制度管理失误，如各类管理体制不健全、人员管理松懈、教育培训不到位等。施工期间的人为失误具有多维性、广泛性，涉及范围广、难以控制等特点，应当予以足够的重视。
3. 风险因子与应对措施
在大桥的施工过程中，主要存在四个主要风险因子，按风险重要性依次是管理风险，技术风险、经济风险和自然风险。
管理风险，主要包含材料供应、材料浪费、交通运输、供水供电、管理施工组织协调、材料管理、施工人员水平、技术人员水平、管理人员水平。在桥梁施工过程中，要合理的控制管理方面，在对材料的检查、运输和应用的过程严格监控，没有及时使用的材料要安全保管，防止老化和失效；在施工前需要对人员进行严格的培训，在施工中，要求人员严格按照施工规范进行施工，监理人员要对工程安全严格把关，施工指挥人员要有全局意识，各个单位严格紧密合作，要求人员对工程项目都有主人翁的精神。
技术风险，主要包含设计资料变更、设计资料的有效性、施工工序控制、设备操作、设计资料准确性、承载力不足、细部处理不当、工程项目计划准确性、场地排水、施工工艺、机械调配。在桥梁技术风险中，我们要重视施工前期的勘测工作，细致镇密的对地质的勘察，周围环境的勘察，可以减少施工中的投资，减少设计变更和设计结构的误差。同时，在施工过程中，对施工机械严格安全检查，防止施工时施工机械出现故障，导致事故发生。在施工技术方面，要按照施工规范安全施工，采取的新技术一定要进行试验。
经济风险，主要包含建设单位储备资金、国家利息调整、职工工资和福利、提高预算不足、工程清单的错误和遗漏。保证资金充足，是大型工程项目的基本要求。要个控制对资金的应用，对项目要有个合理的概预算。
自然风险，主要包含地质因素和气候因素。在大桥施工前，要对多年的气象和水文资料进行详细的统计分析，确保做好足够的准备。
4. 结论
通过上述的分析可知，在大跨度桥梁施工期间存在大量不确定性，桥梁施工期间存在着高风险，必须给予足够的重视，否则工程事故一旦发生，将会带来不可预估的损失，例如结构失效、人员伤亡等，同时给社会和自然环境带来不利的影响。因此，为了降低大跨度桥梁施工期间的风险，避免工程事故的发生，可以采取积极有效的措施，控制和降低风险发生概率，保障桥梁施工的安全。另外，开展大跨度桥梁施工风险分析研究，对于确保大跨度桥梁工程建设的安全性和科学性、提高桥梁工程施工的经济性和合理性以及推动桥梁设计理论及桥梁保险体系的发展，都有十分重要的理论价值和现实意义。
【参考文献】：
[1]张谢东等.山区高墩大跨桥梁施工过程中的风险识别.桥梁建设，2008.6.
大跨度桥梁工程论文篇3
关键词:石砌拱肋板桥；荷载试验；静载试验；动载试验
中图分类号：C33文献标识码：A 文章编号：
随着国民经济的发展，作为命脉的交通运输凸显越来越重要的作用，而交通运输网的安全状况也是一个不能忽视的难题。石拱桥在我国桥梁建筑史上有举足轻重的作用，直至今天仍有一部分处于服役状态。石拱桥坚固耐用、造型美观，但是在后期运营中常常会因拱肋的变形、腹拱圈的开裂等原因对拱桥的受力性能和承载能力产生影响。本文基于一在役石砌肋板拱桥的现场荷载试验，详细介绍了本次荷载试验的过程和方法，并对试验结果进行了相应的分析。
1 工程概况
观音大桥为四跨石砌肋板拱桥，主桥跨径组合为54.5+2×55.5+53.5=219m，桥面宽：净12+2×3+2×1.5 m。主拱轴线采用悬索线，净矢跨比1/8。桥台为重力式空心桥台，桥墩基础为无承台大直径人工挖孔桩。原设计荷载等级为：汽-20，挂-100。
图1观音大桥立面图（单位：cm）
在2007年例行检查中发现本桥出现如下问题：主拱圈局部砂浆空洞；腹拱圈顶部普遍存在横向裂缝和渗水现象，拱上立墙存在竖向贯通裂缝；桥面局部破损、伸缩缝杂物堵塞等现象。于是在2008-2009年针对本桥主墩、主拱圈、腹拱圈和桥面等部位进行了相应的维修加固处理。本次检测的目的是依据相关规范[1-2]通过静载和动载试验检查加固前后桥梁工作性能的提升情况，评估本次加固工作的效果。
2 静载试验
桥梁静载试验主要是通过在桥梁结构上施加与设计荷载或使用荷载基本相当的外载，利用专业仪器测试桥梁结构控制截面在试验静荷载作用下的裂缝、变形和应力，并与有限元仿真软件计算的理论值进行对比分析，从而评定桥梁结构的承载能力和实际工作状态。
2.1 试验加载原则
试验荷载的大小，通过荷载效率系数控制。荷载效率系数计算公式为：
其中：为试验荷载作用下检测部位变位或力的计算值；为设计标准活载作用下变位或力的计算值；为设计取用的动力系数。
参考文献[3]规定，的取值范围为0.8-1.05。
2.2 工况设置
本次荷载试验，选择主结构外观质量较差以及腹拱圈开裂较严重的第4跨进行静载试验，通过4台3轴标准重车实施加载。通过专业桥梁设计软件Midas-Civil建立三维有限元模型，分析各工况控制截面内力最不利状态时车载的布置位置、轴重以及各测点的变形和内力理论值。本次静载试验工况的设置如下表所示。
表1各级工况及具体效应
2.3 试验结果
试验测试内容包括加载和卸载过程桥面的变形和主拱圈拱肋的应力，主要控制截面为跨中（L/2）、1/4跨、3/4跨和两侧拱脚5个截面。
桥面变形通过电子水准仪进行量测，拱肋的应力通过在测试截面表面安置的电阻式应变片结合东华DH3815应变测试系统进行测试。
表2各级工况控制截面挠度值
由上表各级工况控制截面的挠度值结果可以看到各工况的控制截面挠度值均在理论允许范围之内，并有一定的强度储备；相对残余值均在20%范围之内，桥梁处于弹性工作状态。本桥经过加固修复之后，主桥的工作性能达到原设计水平。
各测点应变结果如下表所示，表中“－”代表受压，“+”代表受拉。
表3各级工况下控制截面的应变值（单位：με）
表4各级荷载作用下控制截面的应变值（单位：με）
从表3实测应变值可以看出，主拱圈下缘纵向应变值与拱圈变形情况吻合；从表4各级荷载用下，实测应变值没有发生突变等情况，说明在试验荷载作用下，测试截面未发生开裂，主拱肋截面强度基本满足要求。
3 动载试验
桥梁结构的动力荷载试验主要考察桥梁结构的自振特性和车辆动力荷载与桥梁结构的联合振动特性。桥梁结构在移动荷载作用下的动力反应不仅反映桥梁与车辆本身的动力特性，也与桥面的平整度、行车速度有关，因此，其测试结果是判断桥梁结构承载特性和运营状况的重要指标。用汽车变速行驶以及汽车制动，获得桥梁的各项动力特性参数（如振动频率等）、动荷载本身动力特性、结构在动荷载作用下的强迫振动的响应（如动应力、冲击系数等），从而判断桥梁结构在动力荷载下受冲击和振动影响程度，并间接反应桥梁的整体工作性能。
3.1 动载试验内容
动态应变增量测量方法是利用加载车的1号车，分别以不同的速度进行跑车、刹车及原地跳车试验，测试桥梁的动应变；桥梁固有频率采用脉动法测试。试验采用DH5935/DH5936动态采集系统采集试验跨动态响应，试验跨动应变测点布置如下图所示。
图2试验跨动应变测点布置
动载试验包括以下三个工况：
（1）跑车试验：用加载车的1号车，分别以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h的速度在行车道上行驶，主要用于测定在车辆荷载以不同速度作用下桥跨结构的动力反应。
（2）刹车试验：用加载车的1号车，分别以10km/h、20km/h的速度在行车道上行至试验跨测试截面时刹车，主要用于测定车辆荷载以不同速度紧急刹车时桥跨结构的动力反应。
（3）跨中跳车试验：在跨中设置2个高度为10cm的钢垫板，使重车后轴轮胎压在垫板端部，然后突然落下，测试竖向激励引起桥梁振动的强迫效应，反映了结构抵抗瞬间强迫振动的性能。
3.2 试验结果
汽车以不同的车速行驶在测试桥跨以及刹车、原地跳车时，测试跨跨中截面测点产生的动态挠度及冲击系数，见表5。从表5中可知，以不同的速度匀速行驶时，动态挠度冲击系数为0.132，理论计算值为0.136，满足要求。
表5测试跨跨中截面在各工况下的动挠度测试结果
利用脉动试验测量桥梁一阶竖向振动固有频率见表6。
表6观音大桥固有频率测试结果
从表6可知，桥梁一阶竖向振动固有频率实测值大于理论值，说明桥梁实际刚度大于理论计算时的取值，桥梁刚度满足设计要求。
4 结论与建议
静载试验结果表明，在等效设计荷载作用下，测试截面仍基本处于弹性工作状态，加固后桥梁满足原设计水平。
动载试验结果显示测试跨主要受力结构各项动力性能指标正常；测试跨实测一阶频率实测值大于理论值，说明实际结构刚度大于理论计算采用值，结构刚度仍满足要求。
因石拱桥主拱圈为坞工结构，在试验及运营过程中要注意防止超载对结构产生的不可修复性损伤。
参考文献
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大跨度桥梁工程论文篇4
关键词：桥梁工程；发展历程；发展展望
中图分类号：U44 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）04（b）-0000-00
引言：
交通对于世界的意义不言而喻，桥梁在其中起着至关重要的作用。它可以拉近世界的距离，减缓解决城市的拥堵问题，带动经济的发展，同时也是国家经济实力，科技实力的象征。因此，桥梁建设的多元化，经济化以及安全性能成为我们的重要目标。随着时代的发展，桥梁建设也日益现代化，无论是从设计、建设还是验收、维护，科技的运用越发重要。因此，我们必须了解当代桥梁工程的发展。
1.桥梁的重要性
随着全球经济一体化的逐步实现，交通工程和工具的发展受到了来自各方面的压力。建立全面、完善的交通网络，大力发展交通事业成为了我们的当务之急。而桥梁建设作为交通建设中较为关键的一步，发挥了无可替代的作用。尤其是二十世纪中期以来，科学技术的发展以及人们生活水平的提高，敦促了桥梁的高水平建设。连接各城市的适合快速行驶的高速铁路桥和高架桥，解决城市拥堵路况的城市高架桥和立交桥，跨越海峡、河流的跨海、跨河大桥等主要的交通建设除了方便我们的生活外，无一不对我们当代的桥梁技术形成了严峻的考验。提高桥梁设计、建设技术，研究更为安全、方便的桥梁成为了交通建设者夜以继日的工作。因为桥梁建设不仅是交通建设重要的一部分，在经济建设飞速发展的时代，桥梁建设也常常作为一个国家建设技术甚至是科学技术、综合国力的体现。
2.桥梁工程发展历程
18世纪以前，桥梁以木材和石材作为主要材料，最有名的当属中国的赵州桥（跨度37.02米，公元605年）。科学的设计、优秀的施工成就了百年屹立的美名。18世纪末19世纪初，随着西方国家炼铁技术的发展，使得铁元素融入到桥梁建设中，其中以位于英格兰中西部的世界首座铸铁桥（跨度30米，1779年）和法国巴黎塞纳河上的亚历山大三世铸铁拱桥（跨度107.5米，1899年）最为著名，以此为例，欧洲也真正的进入了工业社会。期间，中国也建设了大渡河铁索桥（跨度100米，1803年）。19世纪中叶，随着建筑钢材和钢丝的发明，人工建筑材料实现了飞跃，桥梁建设也实现了历史的跨越。桥梁建设的主跨长度由百米飞跃到五百米左右。二十世纪初期，欧美国家的工业发展盛况空前，国家日趋发达，大跨悬索桥的建设此起彼伏。美国纽约华盛顿桥（跨度1607米，1931年）、旧金山金门大桥（跨度1280米，1937年），都显示出了西方国家在桥梁建设领域的绝对实力。二战后，德国、日本再度崛起。五十年代初期，复苏的德国经济使得德国的桥梁发展更上一层楼，斜拉桥结构展现出“星星之火，可以燎原”的趋势。六十年代，日本、丹麦率先实施了跨海工程计划。日本以关门桥为起点，建设具有东中西三条通道的本州―四国联络线工程；丹麦则以小海带桥为起点，最终建成连接领土两岛的大海带桥（1642米，1997年）。八十年代初期，我国改革开放的政策，使得综合国力显著增强，杨浦大桥、南浦大桥的成功建成重新确立了我国在桥梁界的世界地位。
3.桥梁工程发展现状
如今，桥梁工程已作为一门独立的学科被认可，成为了各大知名工科院校不可或缺的专业，抛弃了初期紧靠经验和智慧创造的方式。并且不断吸取相关科目的优秀经验，不断开拓新领域，完善桥梁工程建设系统。与此同时，关于桥梁施工质量控制和管理的相关学科也在不断增加，例如桥梁抗风、抗震、桥梁CAD等等。而且，计算机技术的不断更新也使桥梁结构三维线性分析成为可能。
对桥梁技术体现最明显的还是桥梁工程规模和建设速度。我们以悬索桥和斜拉桥为例。仅在20世纪一个时代内，悬索桥的跨度便从威廉斯堡桥（跨度488米，1903年）到明石海峡大桥（跨度1991米，1998年），实现了4倍跨度的增长。在这里我们还应特别提到20世纪50年代就开始计划的意大利墨西拿海峡桥。这个跨海工程前后经历了40多年的准备工作，考虑了当地地震活动频繁等多种地理因素，经多次修改方案，设计方最终确定了主跨3300米的单孔悬索桥方案。这将是世界跨海大桥工程的丰碑式建筑。斜拉桥则从斯特伦松德桥（跨度183米，1955年）发展到至今为止承重量最大的斜拉桥―厄勒松大桥（跨度490米，2000年），再到多多罗大桥（跨度890米，1998年），斜拉桥跨度增加近5倍。由此看见，桥梁工程在20世纪至21世纪初这段时间内发展迅速。
谈到桥梁建设，就不得不提到桥梁设计，由于计算机等高科技的出现和发展，桥梁设计可使用的工具日益增多，至今已取代绝大部分的手工设计。桥梁设计也从最初简单的浮桥、拱桥发展到如今的钢桥、塔桥等，形式繁多，为国家建设、城市建设增添了一道美丽的风景，也为历史发展增添了浓墨重彩的一笔。
4.桥梁工程发展展望
在20世纪，世界桥梁工程的发展取得了巨大的成就，大部分国家完成了本国桥梁建设任务，小部分国家实现了跨国、跨海桥梁建设。实现了全球交通网络连通的初级目标，桥梁建设还有巨大的进步空间。21世纪，桥梁发展应以20世纪的成就作为基础，在完善基础的同时开拓创新。如上所述，桥梁工程已经发展成为一门独立的学科，其主体框架基本构筑，但羽翼远未丰满。可以预见，在桥梁建设未来的发展中，学科分支将逐步完善，且独立发展直至成熟。例如在桥梁抗风领域，大跨度桥风致振动控制技术将成为研究的热点，试验将依托风洞，随着计算机技术的迅猛发展，数值风洞技术将有望突破瓶颈。
说到计算机技术，我们不得不谈论一下其在桥梁建设发展中的未来。随着计算机技术的不断发展，桥梁设计、评估、施工和管理将不断使用计算机软件。一来降低工作量，二来实现了对桥梁工程的立体化管理。从建立模型展示最初的设计到成型展示，再到施工管理控制以及最后的使用管理，计算机技术将近乎完美的展示桥梁建设的魅力。
至于桥梁本身的发展，我们可以看到，在20世纪，桥梁已经从最初的100米左右的跨度发展到现在的2000米左右的跨度。但是这还远远不够，为了建设全球交通网络，我们还需要不断突破现有瓶颈，挑战极限。加大跨度，丰富桥型将是桥梁工作者不变的课题。桥体轻型化、结构简易化等问题也将随着更大跨度桥梁的出现而解决。
总结：我国从古至今桥梁发展呈现良好事态，古人的伟大智慧以及国外的先进经验都对我国桥梁建设起着推动作用，最重要的还是我国科研人员，工程师们的辛勤探索。虽然桥梁本身的发展略有不足，但我相信经过更深入的研究，我国桥梁工程会更上一层楼。
参考文献：
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大跨度桥梁工程论文篇5
关键词桥梁施工控制灰色理论
1 引言
大跨桥梁的施工控制是指，在大跨桥梁成桥设计期望确定以后，再对施工过程中的每一施工阶段进行模拟实际工况的仿真分析和计算，求得桥梁在每一施工工况下的主梁挠度以及结构内力、应力等控制参数的理论值，以确定桥梁施工全过程的理论参考轨迹；如果二者相差超出预定的限值，就应分析产生差异的原因，并对桥梁施工过程中悬浇节段或悬拼节段前端的立模或安装标高等控制参数进行相应的调整，以确保施工过程中，桥梁的实际运行轨迹尽量沿着理论参考轨迹平顺地运行，并最终达到其预定的成桥状态。因此，大跨桥梁的施工控制，实际上是对施工过程中的桥梁进行分析监测比较调整的过程。
高速铁路桥梁施工控制的一个重要目标，是保证梁体顺利合拢和满足无砟轨道铺设精度的要求，最终保证轨道线路的高平顺性、高可靠性和高稳定性，以确保高速行车的安全性、平稳性和舒适性。因此，高速铁路桥梁施工控制面临很多挑战。本文首先通过理论比较，认为灰色理论更适用于高速铁路桥梁的施工控制；然后针对杭州至长沙铁路客运专线HCHNⅠ标段绿豆坡特大桥主桥进行了实践应用。
2 施工控制理论
目前，大跨度桥梁施工控制采用的理论主要有设计参数识别法[1]、最小二乘法[2]、Kalman滤波法[3]和灰色理论[4,5]，其中，设计参数的识别法经常和最小二乘法一起应用，可以统称为参数识别法。下面对这些理论进行比较分析。
2.1 参数识别法
参数识别法是根据施工过程中应力、挠度（位移）的实测值对某些设计参数（如混凝土的容重、弹性模量、收缩徐变系数以及构件截面的几何特征等参数）进行最小二乘识别，然后根据识别出来的参数对结构进行实时分析，基于分析结果对原有设计值进行校核和调整，重新给出标高的施工控制值，借此而形成一种比较实用的大跨桥梁施工控制方法。
虽然参数识别法比较简单实用，但是，将实际结构和设计状态不一致的原因，在尽可能减小环境因素和量测误差影响的前提下，全部归咎于设计参数取值的变异性，则有时显得比较牵强，主要原因是：环境因素的影响、混凝土收缩徐变的影响、计算模型与量测误差的影响。
2.2 Kalman滤波法
卡尔漫波是美国学者Kalman于1960年首先提出的，他将状态空间的概念引入到随机估计理论中，把信号过程视为在白噪声作用下一个线性系统的输出，这种输入输出关系用状态方程来描述。当新的数据被观测到后，只要根据新的数据和前一时刻的估计量，借助于信号过程本身的状态转移方程，按照一套递推公式，即可算出新的估计量。它被广泛应用于空间技术和工艺自动化系统。在桥梁施工控制中，一般用到的是离散线性系统的Kalman滤波法。
2.3 灰色理论
灰色系统论是我国邓聚龙教授于1982年首先提出的，他写的《灰色控制系统》是灰色系统理论的奠基性著作。
灰色系统建模是根据系统的行为特征数据，来寻找因素之间或因素本身的数学关系。为了解决连续微分方程建模的问题，灰色系统提出了一种新的观点，即认为任何随机变量看作是在一定的幅值范围内变化的灰色量，将随机过程看作是在一定范围内变化的、与时间有关的灰色过程。
灰色理论就是以灰关联空间为基础的分析体系，它以现有信息或原始数列为基础，通过灰过程及灰生成对原始数列进行资料加工与处理，建立灰微分方程即灰模型(GM模型)为主体的模型体系，来预测体系未来发展变化的一种预测控制方法。
2.4 各理论比较结果
桥梁的施工过程是一个典型的非平稳随机过程，因为，在大跨桥梁的施工过程中，各种输入以及各种状态变量均是随机过程或随机变量。而这些变量随机性的影响在设计阶段一般没有也无法完全考虑和计及，只有在施工过程中根据结构的实际反应予以考虑，这就是大跨桥梁施工控制所面临的也必须解决的问题。如果将施工中的大跨桥梁作为一个系统，则该系统亦为一个随机系统，因此大跨桥梁的施工控制是一个典型的随机系统控制。
根据大跨桥梁施工过程中的特点以及各控制理论的优缺点，可以看出，灰色理论更适用于桥梁的施工控制。
3 工程概况
理论分析表明，灰色理论更适用于桥梁的施工控制。下面以绿豆坡特大桥施工过程中的高程控制为例，对灰色理论的应用效果进行实践验证。
3.1 结构布置
杭州至长沙铁路客运专线HCHNⅠ标段绿豆坡特大桥中心里程DK872+851.84，该桥全长1149.34m。全桥孔跨布置为：1-24m简支梁+9-32m简支梁+1-24m简支梁+10-32m简支梁+1-(40+56+40)m连续梁+10-32m简支梁。
主桥结构体系为3跨一联变高度变截面预应力混凝土连续箱梁，跨径组合为40+56+40m，立面布置如图1所示。图1中， 从左至右，4个桥墩的墩号为21～24号。对于主梁，支点处梁高4.35m，跨中梁高3.05m，梁高变化采取二次抛物线的形式。
图1 绿豆坡特大桥主桥立面布置图
3.2 施工概况
箱梁节段施工分0＃现浇段、1～6＃悬浇段、边跨膺架施工及合拢段。其中，每个“T”梁段均为：3×4.0m（6～4号块）+3×3.5m（3～1号块）+9m（0号块）+3×3.5m（1～3号块）+3×4.0m（4～6号块），两边跨均有11.75m的现浇段，边、中跨合拢段均为2m。
施工步骤为：先支架现浇0#块；然后采用挂篮悬臂施工“T”梁段，期间，采用支架施工两边跨现浇段；最后，采用吊架施工合拢段，先两边跨合拢，再中跨合拢。
4 施工控制方法
下面以绿豆坡特大桥施工过程中的高程控制为例，对灰色理论的应用方法进行阐述，分为初步确定立模标高和通过施工控制实时调整立模标高两部分。
4.1 初步确定立模标高
桥梁悬臂施工中，科学合理地确定每一待浇筑的梁段的立模标高是至关重要的，它关系到主梁的线型是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。只有提出的立模标高合理，才能保证在一个跨径内将要合拢的两个悬臂段保持在同一水平线上，保证结构达到设计所期望的标高线形。立模标高并不就是桥梁成桥状态的标高，总要设置一定的预拱度以抵消施工中产生的各种变形，其计算公式可概括为：
（1）
上式中： 为第 节段立模标高； 为第 节段设计标高； 为各梁段自重在第 节段产生的挠度的总和； 为张拉各梁段预应力在第 节段产生的挠度的总和； 为混凝土收缩徐变在第 节段产生的挠度；其中挂篮变形值是根据施工单位挂篮加载试验的各项测试结果分析而得。而 、 、 、 、 等五项在前进分析中已经加以考虑。
绿豆坡特大桥施工控制计算采用平面杆系有限元程序进行，通过模拟施工过程进行结构内力和变形分析以确定在施工阶段结构运行的参考轨迹。在进行结构分析时，将各梁段离散为梁单元，分为30个施工阶段。全桥共分50个单元，其计算模型如图2所示。
图2 结构计算简图
4.2 施工过程中实时调整立模标高
施工初期，在施工前的计算分析基础上，预报0号节段立模标高，搭设临时支架施工。然后，安装挂篮，根据挂篮变形理论值、试验值和前进分析结果，预报1号块的立模标高，并在施工中，实时监测图3中的A、B、C、D点的标高。根据A、B、C、D点的标高，可以确定挂篮变形值、预应力引起的主梁变形值以及对应施工队伍的施工水平等信息，其中，施工监测得到的挂篮变形值比理论计算值以及挂篮加载试验值都更有现实意义，而预应力引起的主梁变形值比理论计算值也更有意义。
施工中期，根据1号块的施工效果，实时调整2号块的立模标高。然后按照类似方法依次调整3、4号块的立模标高。
施工后期，在获得4个循环的测量数据的基础上，对结构进行参数识别。一般情况下，根据前4个循环得到的式（1）中的部分参数具有一定的离散性，这时需要寻找最优解以确定5号块和6号块的立模标高。
一般情况下，根据上述步骤，5号块和6号块的施工效果要远远好于1~4号块。这样，不但可以实现逐渐提高施工精度的目标，而且可以保证主梁的最终顺利合拢。
图3 施工过程中的高程监测点
5 标高控制结果
采用灰色理论，对绿豆坡特大桥的标高进行控制，主梁合拢后，实际高程与理论高程的误差较小。总体上，随着主梁的施工进度，从0#块到6#块，高程误差逐渐减小，并且，最大误差在15mm以内。而且，通过对主梁上表面的合理收面施工，主梁上表面的误差可以远小于梁底误差。
另外，对于绿豆坡特大桥的边跨合拢段、中跨合拢段，合拢前，合拢段两端标高误差最小值为2mm，最大值为9mm，达到合拢要求，满足顺利合拢条件。
6 结论
通过对各种主要施工控制理论的分析比较，以及灰色理论在绿豆坡特大桥施工过程中的标高控制实践，可以得到以下主要结论：
（1）桥梁的施工过程是一个典型的非平稳随机过程，可以看做一个信息部分明确、部分不明确的系统，灰色理论适用于桥梁的施工控制。
（2）采用灰色理论，可以不严格追究桥梁施工过程中的微观因素，仅仅通过把握宏观因素就可以达到较好的施工控制效果。
（3）一般情况下，随着桥梁的施工进展，采用灰色理论，施工过程中的规律会越来越明显，因此，施工控制精度可以逐渐提高，有利于主梁的最终顺利合拢。
参考文献
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大跨度桥梁工程论文篇6
关键词:大跨度连续梁；悬臂浇筑；线形控制
Abstract: this paper combined with practical engineering, the large span prestressed concrete continuous girder bridge cantilever construction process of construction monitoring and the linear control and analysis.
Keywords: big span continuous beam; The cantilever; Linear control
中图分类号：TU37 文献标识码：A文章编号：
随着世界经济和科学技术的高速发展，大跨度桥梁的建设出现了前所未有的高潮，桥梁施工质量的好坏直接影响道路的使用性能和安全性能。随着桥梁跨径的逐步增大，桥梁结构的柔性化趋势日趋明显，桥梁结构的安全性、行车舒适性等一系列问题开始变得愈来愈突出，如何更好地解决伴随着桥梁跨径增大而出现的这些问题，成为桥梁工作者共同面对的挑战。目前，我国大跨度预应力混凝土连续梁主要使用的施工主要方法为悬臂挂篮浇筑。文中对大跨度预应力混凝土连续梁桥主梁悬臂浇筑施工过程中的施工监控和线形控制进行探析。
1工程概况
某铁路大桥为双幅预应力混凝土变高度直腹板连续箱梁桥，单箱单室。其跨度布置62 m+125m+125m+62m。主桥下部采用直径5m的半圆形柱式桥墩接承台，基础采用直径2m钻孔灌注梅花桩。引桥部分为双幅预应力混凝土连续T梁。箱梁1~9号块分别独立采用挂篮悬臂浇筑法施工。梁体采用三向预应力体系:纵向预应力束用15-Φ15.24钢绞线和19-Φ15.24纲绞线，两端张拉，张拉时锚下钢绞线控制应力σ≤0.75fpk，精轧螺纹钢锚下控制力σ≤0.9fpk（fpk为预应力钢绞线抗拉强度标准值），设计荷载为：1、恒载（梁体自重，二期恒载：有渣轨道线路设备重，以及防水层、保护层人行道栏杆等附属设施重量），2、设计活载（列车竖向静活载、横向摇摆力、底板预应力索径向力），3、附加力（风力、结构温度变化应力、列车制动力），4、特殊荷载（列车脱轨荷载、地震力）。荷载组合分别以最不利组合进行设计。
梁体变形极值：1、中-活载静力作用下，梁端竖向转角不大于3.0‰，竖向绕度不应大于：边跨：≤L/1200，中跨：≤L/1000；ZK荷载静力作用下，梁端竖向转角不大于2.0‰，竖向绕度不应大于：边跨：≤L/1400，中跨：≤L/1400（L为计算跨度）2、列车横向摇摆力、风力作用下，梁体的绕度应下于活等于计算跨度的1/4000。3、当由恒载及静活载所引起的竖向绕度等于或小于15mm或跨度的1/1600时，可不设预拱度，大于上述数值时应设预拱度；预拱度的数值曲线与恒载及1/2静活载所产生的绕度曲线基本相同，但方向相反。
2线形控制计算与分析
在对主梁施工过程中的各阶段实施控制时，可将其简化成平面结构，主墩为固定铰结，两边跨端部为活动铰支座，其悬臂施工状态和成桥状态的结构计算图式见图1所示。
图1连续梁悬臂施工状态结构计算图式
本工程的结构计算分析采用同济大学桥梁工程系研究开发的结构分析软件桥梁博士V3.0，根据设计参数和控制参数，结合桥梁的结构状态、施工工况、施工荷载、二期恒载、运营活载等实际情况，将主梁离散成多个单元及节点。经过施工分析和荷载分析，按照“前进分析法”的原理输入总体信息、单元信息、预应力信息、施工阶段信息、使用阶段信息进行计算，输出计算结果，从而获得主梁按施工阶段进行的每个阶段的内力和挠度及最终成桥状态的内力和挠度，进而计算各施工阶段的预抛高值及立模高程，混凝土浇筑前和浇筑后、预应力张拉前和张拉后的预测高程。
在建立了正确的模型后，将有关参数及桥梁施工工况、施工荷载、二期恒载、活载等输入施工控制计算分析程序进行理论计算，得到桥梁悬臂施工各节段的理论预拱度，如图2所示。
图2与主梁单元相对应的理论预拱度图
3立模高程值的确定
3.1立模高程的理论计算确定
理论立模高程为
（1）
其中，为梁段理论立模高程；为梁段设计梁底高程；为已浇各梁段自重在梁段产生的挠度总和；为各节段张拉应力在梁段产生的挠度总和；为混凝土收缩、徐变在梁段产生的挠度；为施工临时荷载在梁段引起的挠度；为使用荷载在梁段引起的挠度；为梁段施工挂篮的弹性变形值。
3.2高程计算式中各项取值的确定
(1)设计高程是根据主桥竖曲线和纵断面每节段梁端点梁底的设计高程。
(2) 是由设计人员和测控小组成员结合施工提供的混凝土龄期、强度、容重、弹性模量、施工荷载、日照温差等诸多因素，通过结构分析计算确定，该综合值统称为预拱度抛高值。
(3) 是根据两片三角主桁架对拉加载试验测试结果所得各悬浇梁段自重下的挂篮变形值（模型构造与现场使用的三角挂篮模型一致）。加载方法：将已经拼装好的两片三角主桁架对称平放在平台上，前支点处用型钢对顶，后支点用2根Φ32mm精轧螺纹钢筋对拉(符合实际应用时的受力情况)，前端受力点(即前吊点)用YCQ-65型千斤顶通过1根Φ32mm精轧螺纹钢筋对拉两片主桁架，如图3所示。
图3三角桁架片对拉加载试验
张拉力按照每100 kN为一级逐级加载，每加载一级量取变形距离读数，最后一级加载到600 kN。张拉和卸载每一级都量取变形读数，反复2次，对采集的变形数据结果绘制挂篮荷载--挠度曲线图，再按内插法计算即可得出各悬浇梁段自重下的挂篮变形值。
4高程和平面测控的布点
4.1高程布点
在0号块梁面的正中心位置设置高程基准点，采用Φ20mm光圆短钢筋垂直落到顶板底与顶板的上、下层钢筋点焊牢固。基准点钢筋露出箱梁混凝土面10mm左右，测点磨平并用红油漆标记。采用精密水准仪将绝对高程联测至0号块布设的高程基准点并每月联测一次。
1~9号每个悬浇梁段顶面设置3个测点DW1、DZ1、DN1(图4)。顶点测点设置在距离每个悬浇梁段前端10cm处(纵向)，沿横向设置在梁面中间位置和翼缘板中间位置，采用Φ16mm光圆短钢筋垂直落到翼缘板底与翼缘板的上、下层钢筋点焊牢固。测点钢筋露出箱梁混凝土面10mm左右，测点磨平并用红油漆标记。根据在每个悬浇梁段翼缘板上布置的
2个对称高程观测点，不仅可以测量箱梁的挠度，同时可以观测箱梁是否发生扭转变形。各悬浇梁段的立模高程控制点布置:每个梁段前端的底模上设2个高程控制点(DB1、DB2)，具置见图4所示：
图4悬浇梁段高程测点布置
4.2平面布点
主梁的中轴线和梁体平面坐标的测量控制在0号块混凝土浇筑前，依据已有的桥梁中心控制点引测至0号块中心梁面上，该点亦是0号块施工时在梁面上设置的高程测控基准点，即该点兼作平面控制导线点，该点顶部十字交点为坐标点。0号块上的平面控制导线点与已有的桥梁中轴线控制点组成平面控制网，每施工一个对块时联测一次并每月联测一次。
5线形控制的实施
5.1实施办法
桥梁施工控制是一个预告施工量测识别修正预告的循环过程，本工程由测控小组完成循环的过程控制，主要负责原始数据的采集、整理、汇总、分析和预控处理，其工作程序为:按设计文件进行主梁的施工结构计算与分析提出理论立模高程挂篮变形及施工过程中主梁高程的实测和其他数据采集控制分析和误差分析调整计算确定当前节段梁的立模高程。
(1)建立观测制度，提高测量精度，须做到四定:定人、定时、定点、定仪器。及时准确地实施平面控制测量和高程控制测量。工况观测在工序完成后6~12h完成观测，若急需测量应待工序完成2 h后进行。施工观测宜选择在早上6∶00~8∶00完成外业测量。
(2)对每节梁段施工进行跟踪观测，发现实测值与设计或计算值有差异时，如果高程差值小于20mm，可在下一梁段调整；如果高程差值大于20mm，可在下一梁段调整1/2高差，其余差值在再下一个梁段施工中调整，使结构挠度偏离设计值的误差控制在设计范围内。
(3)重视施工荷载计算和保持施工荷载的稳定，重视立模高程的计算和实测，重视施工气温的掌握，重视对相关实测参数的收集整理、汇总并与计算值对比分析，做到“四重视”的同时还要密切注意施工过程中的梁体线形变化。
(4)挂篮前移、钢筋安装和混凝土浇筑应对称、平衡，实际不平衡重偏差不得超过8 t。材料设备堆放要尽量在墩顶的0号块件上或纵向居中对称摆放。
5.2测控工况
(1)观测以悬臂施工的挂篮前移阶段、浇筑混凝土阶段和张拉预应力阶段这三个阶段作为挠度观测的周期，对每一节段梁实施4个工况观测:混凝土浇筑前；混凝土浇筑后(亦在纵向预应力钢束张拉前)；纵向预应力钢束张拉后；挂篮前移定位后。
(2)主梁平面位置和中轴线控制的主要工况:挂篮调整就位后；每节梁段立模时及立模完成后；混凝土浇筑后进行平面位置或中轴线复核，以便及时调整误差。
(3)为防止已浇梁体变形发生突变，3号段以后的块件施工除必要的工况观测外，还需每天进行全梁已完各块体的观测。
(4)悬浇节段完成后，对边跨合龙前、后，边跨合龙钢束张拉后，边跨支承体系解除后；次中跨合龙前、后，次中跨合龙钢束张拉后，次中跨支承体系解除后；中跨合龙前、后，中跨合龙钢束张拉后，中跨支承体系解除后；吊架全部解除后这13个工况实施观测。
5.3线形控制标准
预应力混凝土连续梁桥悬臂施工阶段过程控制偏差值:立模标高[0，+10]mm；轴线偏差≤5 mm；尺寸偏差[-5，+15]mm。
悬臂端合龙口允许偏差:相对高差：合拢段长的1/100且不大于15mm；轴线偏差15mm，顶面高程偏差±10。
6结束语
大跨度连续梁桥的悬臂施工中，挠度的计算和控制(即线形控制)、稳定性和可靠性控制(即应力控制)是极为重要的两个环节，对施工状态进行实时识别(监测)、调整(纠偏)、预测，这关系到成桥合龙精度和施工线形与设计线形的吻合程度、桥梁的施工安全和最终使用寿命，做好施工过程中的监测监控工作是十分重要和必要的。
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大跨度桥梁工程论文篇7
关键词：连续刚构桥;收缩徐变;挠度;有限元分析
0 前言
大跨度连续刚构桥，具有结构整体性能好、抗震能力强、抗扭潜力大，桥体简洁明快等优，在我国桥梁建设中占有重要地位。但是，由于墩梁固结，对温度变化与混凝土收缩、徐变等比较敏感。近年来，已建的大跨径连续刚构桥中普遍出现了主梁跨中下挠过大的问题。主梁的过度下挠影响了桥梁的行驶舒适性和安全性，同时对桥梁的景观效果产生影响，进一步影响了桥梁的安全性和使用寿命。主梁下挠的特点表现为:
(1)挠度长期增长，增长率随时间可能呈加速、降低或者保持匀速变化的趋势。
(2)结构的长期挠度远大于设计计算的预计值。
大跨径连续刚构的主梁过度下挠，不仅导致养护费用的大幅增加，破坏桥梁的美观，更重要的是造成桥梁交通运营和结构安全度的降低。 同时跨中下挠会进一步加剧箱梁底板开裂，而箱梁梁体裂缝增多使结构刚度降低，进一步的加剧了跨中下挠，这两者互相影响形成了恶性循环。因此对连续刚构桥下挠成因的分析就显得的尤为重要。鉴于混凝土的收缩和徐变是混凝土材料本身固有的时变特性，会导致混凝土结构受力与变形随着时间的变化而变化，在持续荷载作用下，徐变会降低相对于该荷载而言的梁体刚度。本文主要通过建立有限元模型讨论了混凝土的收缩徐变对连续刚构桥的下挠随时间的影响规律。
1 工程背景
某桥分左右两幅，主桥部分为66m+120m+66m预应力混凝土连续刚构桥，如图1所示。主桥上部为变截面单箱单室连续梁，箱梁顶板宽13.5 m，底板宽7. 0 m，外翼板悬臂长3. 25 m ,箱梁顶板设为2%单向横坡。箱梁0号段长4 m，每个“T'构纵桥向划分为15个对称梁段，梁段数及梁段长度从根部至跨中分别为3m+4×3.5+10×4m,累计悬臂总长57m。 1号~15号梁段采用挂篮悬臂浇注施工，全桥共有6个合拢段(两幅桥)，分别是4个边跨合拢段和2个中跨合拢段，边跨现浇段长度为5.5m，合拢段长度为1.5 m。
有限元分析
2.1 计算模型
2.1.1 单元划分
某大桥为三跨连续刚构桥，在单元划分上，根据MIDAS程序中各种单元类型的特点，该桥的主梁单元和桥墩单元 “Beam Element”梁单元来进行模拟。 大桥主跨为（66米+120米+66米），两个“T构”的悬臂各分为15对梁段 ，即3m+4×3.5m+10×4m进行对称悬臂浇筑，在模拟时，每一施工块段作为一个梁单元，两边跨合龙段各为一个单元。由于零号块受力复杂，截面形状变化大，因此对其进行了细分。将1#墩与2#墩零号块的单元分别划分为（2m+2m）共2个单元。全桥共划分了121个单元，其中桥面系81个单元，桥墩20个单元。全桥单元划分、单元及节点单元编号如图2所示。
2.1.2 边界条件
由于连续刚构桥在墩顶和梁的接触位置处始终是固结状态，因此本模型在墩梁固结处采用刚性连接，在墩底宜采用固定约束处理。施工过程中主墩和箱梁刚性连接，模型分别作为独立的静定悬臂结构；边跨现浇段采用5.5m满堂支架施工的现浇段，在支座处设边界条件起到约束作用。为了简化计算模型没有建立主桥与引桥之间的过渡墩，而是采用嵌固墩的方式来模拟边跨约束，合拢通过满堂支架处边界条件的激活和钝化实现体系的转化。
3 运营期收缩徐变对桥梁位形的影响
3.1 对主梁挠度的影响
利用有限元程序Midas/civil对该桥运营期收缩徐变进行计算，分别取成桥后1个月、3个月、6个月、1年、3年和10年6个阶段为分析对象，假定其他影响因素均不存在的情况下，仅在荷载工况为收缩与徐变作用下进行有限元分析并绘制全桥主梁挠度图如图所示。符号规定：“+”表示上挠，“-”表示下挠。
4 结论
由图3可知如下规律:
（1）随着时间的增长，混凝土的收缩徐变使主梁挠度不断增大，主梁各点均发生下挠。
（2）主梁的最大挠度出现在跨中位置，边跨跨中挠度要小于主跨跨中挠度;桥墩处主梁挠度很小。
（3）成桥后前3年收缩徐变对主梁挠度的影响大，主梁挠度随着收缩徐变的进程变缓而变化减慢。前3年收缩徐变产生的主梁挠度占前10年收缩徐变产生的主梁挠度的大部分。
如果以挠跨比：挠度(mm)\跨径（m）做为评价量来分析收缩徐变将更加明确和直观。取成桥后1个月、3个月、6个月、1年、3年、10年，对该连续刚构桥计算运营期收缩徐变产生的挠跨比绘图如图3所示。由图4可知随着运营时间的增加，曲线的斜率绝对值逐渐变小，说明混凝土收缩徐变的速度也随时间的增加变缓，对主梁挠度的变化影响随时间的增加逐渐减小。但并没有终止，还有一定的发展空间，国外的收缩徐变理论是到20年后收缩徐变基本停止。
在成桥后10年时，主跨跨中下挠达到6cm多。并且笔者相信如果跨径增大时，下挠值也会相应增大。因此混凝土的收缩徐变是影响连续刚构桥主梁下挠的一个重要因素，我们必须高度重视这一问题。
5 展望
本论文的研究过程实际上是作者对混凝土收缩、徐变的一个初步探索。限于作者的水平，许多问题还有待于进一步解决，本文的工作对于更进一步的试验和研究来说，仅是个起点。收缩徐变对混凝土桥梁的影响，不仅与时间及环境因素有关，而且与结构形式、构件截面组成方式，以及施工内容等因素有关。由于混凝土材料的性质、混凝土结构所处的环境状况以及结构所承受的载荷都在处在不断变化中，因此，准确的分析各种内外因对混凝土的收缩徐变的影响，改进现有的收缩徐变的预测模型和计算方法有大量的工作要做。
大跨度桥梁工程论文篇8
关键词：连续梁桥；徐变；有限元分析
中图分类号：K928文献标识码： A
The analysis of the concrete creep for Jiang Han bridge
Huang Hai-bin , Wu Zhen-Rong
（Ningbo urban construction design&research institute , Ningbo 315012 ,China）
Abstract: The south bridge is located in Xiantao, Hubei province in the form of continuous girder bridge. Combined with the characteristics of its construction, the effects of its concrete creep is caculated by the way of finite element analysis. the results demonstrates that the calculation for the effects of concrete creep in theory correponds very well to the results in practice.. Creep actually has quite an effect on the shape of bridge vertically.
Key word : continuous girder bridge ; creep ; finite element analysis
0 引言
徐变效应分析是混凝土桥梁结构设计计算和施工监控预拱度计算的一项重要组成部分。对于大跨度的混凝土桥梁一般采用悬臂法分节段施工，各个节段的加载龄期一般都不相同。混凝土的徐变对结构内力及主梁的长期变形均有很明显的影响。
1 工程概述
汉江特大桥跨南岸堤桥为（50+80+50）米连续箱梁。连续箱梁中跨墩顶支点处平均梁高3.97m，跨中平均梁高1.875m，跨中梁高与跨径之比为1/42.67，支点处梁高与跨径之比为1/20.13，跨中梁高与支点处梁高之比为1/2.12。主梁为三向预应力混凝土箱梁，混凝土等级为C50，采用挂篮悬臂施工。在主墩两侧3.75m处分别设置两根D800mm钢管砼作为临时支撑。
2 南岸堤桥施工工艺
南岸堤桥的施工顺序为：①桩基承台和桥墩；②搭接主墩平台，现浇0号块；③拆除平台，安装挂篮；④对称浇筑10对梁段；⑤现浇边跨尾段混凝土；⑥边跨合龙；⑦拆除主墩两侧临时支架；⑧中跨合龙；⑨附属设施等。
南岸堤桥中跨共有21 个节段，边跨有14个节段 (见图 1) 。
3 徐变介绍
3.1 混凝土的徐变
混凝土的徐变是指在荷载作用下，结构变形随时间而增长的特性。影响徐变的参数有很多，如混凝土配合比、湿度、温度、加载龄期、持荷时间等。
3.2 徐变计算的基本假定
① 当混凝土的压应力不超过抗压强度的50％，拉应力不超过抗拉强度的80％时，混凝土的弹性应变和徐变应变都于应力保持线性关系。目前国内外混凝土桥梁在施工过程中压应力基本都控制在50％的抗压强度，所以在施工阶段的徐变计算可以利用叠加原理。最终总的内力、位移、应力等计算结果是由各阶段各单项影响因素, 即位移叠加和应力叠加。
② 实际预应力混凝土桥梁中都配置构造筋，在计算中，由于预应力混凝土结构的配筋率小，所以忽略构造筋的影响。把结构当作素混凝土，能很好的简化计算。
4 南岸堤桥徐变计算
4.1 计算理论与方法
4.1.1 计算理论
采用按龄期调整的有效模量法。该方法就是利用老化系数来考虑混凝土老化对徐变的影响，根据Trost-Bazant理论，在 到时间内，应力从变化到，混凝土的总应变为 （1）
式中：、分别为加载时刻和任意时刻混凝土的应力；为从加载时刻到任意时刻混凝土的徐变系数。
应用中值定理将式（1）的积分方程化为代数方程。引进老化系数
（2）
可得
（3）
式中：为按龄期调整有效弹性模量，表达式为
4.1.2 计算方法
应用有限元逐步计算法分析预应力混凝土连续梁的徐变，其原理是将梁部结构简化为在节点相接的梁单元组合，划分单元时，使每个单元具有相同的收缩徐变特性，然后将结构的徐变过程按施工过程划分为、、、…、、、…。假设外载荷是瞬时施加上去的，其余时段内无外载荷变化。在每个时间间隔，对当时已形成的全部节点进行全面的分析，求出其节点节点应力增量、、、…、、…。考虑时刻，在即～时间内的变化情况。在时刻，可得出单元内任意一点的应力为
（4）
式（4）反映了在时刻以前的应力历史。在时间内，混凝土应变增量可根据叠加原理推导，其应变增量为
（5）
该增量与本时间开始时的节点应力相加就可得到本时间终了的该节点的位移和应力。按施工顺序，依次计算并累计，就可计算得到结构在各个施工阶段末的应力。
4.2 计算模型
将主梁模拟为平面梁单元，共建立58个单元，共划分了25个施工阶段。将每个阶段各进行一次徐变分析，把得到的结果累加，就可得到每阶段末的总徐变总和。
4.3 计算结果及分析
4.3.1 施工过程中结构的应力
主梁应力是评判桥梁安全性的一项重要指标。以主墩附近的中跨0号块端头截面（断面2）为最危险控制截面，埋入钢弦式应变计进行测量。各工况上下缘应力变化情况如图2～3，其中应力以受压为正。
图2断面2上缘应力理论值和实测值比较
图3断面2下缘应力理论值和实测值比较
由图2、3可以看出，预应力产生的影响大于箱梁自重产生的作用。合龙根部上缘应力为6.19MPa，下缘应力为7.57MPa。计算到成桥1500天后，上缘应力为5.4MPa，下缘应力为8.3MPa。无论在施工阶段还是成桥后期，主梁应力都有足够的安全储备。在施工过程中，箱梁应力理论计算结果和实测结果整体性吻合较好。
4.3.2 施工过程中及后期结构的线性
桥梁挠度计算是桥梁结构计算中一项最重要的组成部分，它将直接影响预拱度设置的大小，关系到桥梁的成桥线性的美观性。
图4为合龙后和成桥1500天后的箱梁挠度比较，挠度以向上为正。由于该桥为对称结构，只取其一半桥垮结构分析。梁体由于长期处于高应力状态，致使梁体的变形随时间而不断增加。
表1为成桥初期和成1500天主梁关键位置竖向变形分析。从可以很清楚的看出混凝土的徐变对桥梁的竖向变形有较大的影响，跨中截面竖向挠度由成桥初期-0.020m增加到-0.035m，增加了75.0%，
图4成桥初期和成桥1500天主梁的竖向变形
表1 成桥初期和成桥1500天竖向变形 单位 m
5.结语
（1）本文的分析揭示了南岸堤桥在各施工阶段徐变位移和应力变化的规律，可为设计和施工提供理论依据。
（2）有限元逐步计算法可以很好的模拟实际的施工过程，考虑各节段混凝土龄期的不同，能很好的分析悬臂法分段施工的混凝土桥梁的徐变。
（3）详细的施工模拟以及现场采样测试材料常数是保证计算结果的精度和实现线性控制目标的前提。
（4）徐变对混凝土桥梁的竖向位移有很大的影响，在桥梁设计时必须予以重视。
（5）在保证结果精度的基础上，应在预拱度设置及应力验算中留出足够的安全储备。
参 考 文 献
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