PC梁桥顶推施工过程分析软件的开发

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PC梁桥顶推施工过程分析软件的开发PC梁桥顶推施工过程分析软件的开发PC梁桥顶推施工过程分析软件的开发高学忠等:PC梁桥顶推施工过程分析软件的开发PC梁桥顶推施工过程分析软件的开发高学忠(广州市第二市政工程有限公司广州510060)邹小江(广州市广园路建设公司广州510010)摘要:作为预应力砼连续梁桥一种快捷有效的施工工艺,顶推法施工的应用前景较为广阔.而在顶推过程中方便及时地确定各种施工参数和监控限值,是现场施工安全和进度的重要保证.由此,笔者编制了一套预应力砼连续梁桥顶推法施工的仿真程序,用户可以

2、利用该程序方便地得到指导施工和进行监控的各种参数.关键词:连续梁桥;顶推法;施工过程;仿真分析DevelopmentofAnalysisSoftwareforConstructionProcesswithIncrementalLaunchingMethodforPCContinuousBridgeGAOXuezhong(GuangzhouNo.2MunicipalEngineeringCo.Ltd.,Guangzhou510060)ZOUXiaojiang(GuangzhouGuangyuanConstructionCompany,Guangzhou510010)Abstract:Beinga

3、quickandeffectiveconstructionprocess,theincrementallaunchingconstructionhasanextensiveprospectofapplicationItisimportantforconstructionsafetyandprogresscontroltoconvenientlyprovideallnecessaryconstructionandmonitoringparametersduringthelaunchingprocess.Sothesimulationanalysisprogramisdevelopedforsim

4、ulatingconstructionprocesswithincrementallaunchingmethodforPCcontinuousbridge.WiththeGUIofthisprogram,theuserscanquicklyobtainedvariousparametersabletoguidethelaunchingconstructionandconstructionmonitoring.Keywords:continuousbridge;incrementallaunchingmethod;constructionprocess;simulationanalysis1前言

5、预应力砼连续梁桥是目前我国中等跨度桥梁广泛采用的桥型之一.而顶推法作为预应力砼连续梁桥一种快捷有效的施工工艺,与其它施工方法相比具有很多优点:可以使桥梁上部结构的施工不受桥位处现有交通状况的影响,降低桥梁的施工成本,缩短结构的施工工期;可以减少混凝土徐变和收缩的影响,提高结构断面的使用效率.目前,预应力砼梁桥顶推法施工工艺已经日趋成熟,适用范围也在不断扩大21.是适合我国国情的一种较好的施工工艺【3】.由于梁体结构在施工阶段和成桥运营阶段的受力模式并不相同,采用顶推法施工对施工过程中诸如顶推力,导梁长度等施工参数的确定以及顶推过程中梁体各截面,桥墩控制截面的内力,变形及应力变化情况的控制都提出

6、了严格要求.因此,通过对顶推法施工的仿真分析来预见施工过程中可能出现的各种问题并及早采取应对措施,同时在现场及时提供和调整各类施工参数及监控限值,是施工安全和进度的重要保证,而目前此类有效的仿真分析程序却较少见到.根据这一需要,笔者在参考了顶推法众多成功应用的经验基础上,编制了一套预应力砼连续梁桥顶推仿真分析程序BCCS,经应用于对广州广佛放射线珠江大桥顶推法施工的仿真分析和监控,效果良好.在此基础上,为使用户可以更方便更快捷地得到指导施工和监控的各种参数,笔者继续对该程序的功能进行了完善.本文旨在对该程序进行系统地总结介绍,以期在今后顶推法施工中推广应用.43广州建筑GUANGZHOUARC

7、HITECTURE2005年第3期2程序编制机理2.1顶推模拟模型根据顶推法施工的工艺流程,程序对预应力砼连续梁桥顶推过程的模拟采用前进梁段模型,即将结构模拟为空间梁系,其中预先将全部梁段划分单元并依照顶推前后顺序依次进行单元编码.在整个顶推过程中,单元划分和编码及各墩的位置坐标均保持不变,仅根据梁段的顶推进程改变梁段各单元节点的空间坐标.顶推计算按用户指定的顶推计算步长自动分阶段进行.采用这种模型的优点是与顶推的实际操作流程完全吻合,可以根据施工进程方便地输出各阶段所需的监控参数,同样也便于统计梁段截面内力,变形及应力,应变的变化情况.2.2计算原理程序在整个模拟过程的各个计算阶段中都是基于

8、结构线弹性假定,根据配置的预应力筋及实际张拉情况,根据文献计算出截面上已施加的有效预应力作为梁体的初始应力,考虑结构上已经施加的恒载进行空间梁系的弹性有限元分析旧,从而得到梁体各阶段的内力和变形以及应变,应力值.同时,程序中利用徐变度概念使用初应力法也考虑了对混凝土徐变收缩影响的计算,但从工程实用和提高计算效率考虑,该部分仅作为附属功能供有验算需要者选择使用.2.3施工及监控参数的确定为保证预应力砼连续梁桥的顺利顶推,需要确定和监控各阶段的顶推力值,同时还需要监控的参数主要有:梁体各截面上下表面的变形及应力应变值,墩身的内力值以及顶推过程中梁体悬臂段的稳定性等.此外,根据选用的导梁形式,还应提

9、供导梁长度的优选范围.(1)顶推力的确定:顶推梁体所需的顶推力主要是与墩顶支座的摩阻力及梁体承受的水平分力相平衡嘲.即认为总的顶推力P为:P=F(1)式中:F为各墩上的摩阻力;梁体的水平分力;当上坡顶推时为+,下坡顶推时为一.(2)梁体截面的变形,应力及应变:可以通过对各计算阶段进行弹性有限元分析后统计得到.(3)墩身内力值:由于梁体支座静摩阻力的存在,开始顶推梁体时会对桥墩产生水平冲击力.为防止造成墩身柔性破坏,程序中认为参与顶推的全部桥墩是以运动的梁体为水平支承,总的顶推力在各墩之间按墩的抗推刚度比来分配,由此得到作用于各墩顶的水平力,加上梁体传来的竖向反力以及墩身自重,即可得到墩身特别是

10、根部控制截面的内力值,据此可以对桥墩的受力情况进行监控.(4)导梁长度优选范围的确定:据统计,国内目前顶推预应力砼连续梁桥选用导梁的经验长度一般为顶推跨度的0.50.7.程序中根据用户指定的导梁形式,长度选择范围以及对比计算的步长,通过多次计算对比,通过统计出导梁的前端挠度,连接断面的挠度和内力以及第一负支座的内力变化等数据,使用户可以对导梁长度的选用做出合理判断与选择.此外,对于顶推过程中悬臂梁段的稳定性状况,参照文献7刚,程序中采用U.L.增量法求解几何非线性有限元方程对悬臂段的稳定性予以核算,此处不再赘述.3程序的特点图1为所编制仿真分析程序各模块的功能示意.功能模块1(根据顶推过程划分

11、阶段进行仿真分析)前处理模块(数据录入,构造结构模型)功能模块2(导梁长度的优选)功能模块3(顶推到指定位置时结构响应的计算及后续推力的确定)后处理模块(计算结果的统计及图形化输出)图1程序各模块的功能示意与以往施工人员用于顶推施工计算的程序相比,该程序具有以下特点:程序基于Windows平台采用Delphi和Fortran语言混合编制而成,数据处理上保留了数据录入和结果输出的数据文件操作模式,同时增加了交互录入和图形化输出以及随机帮助功能,与以往相比,用户与程序间的交互性更为增强,用户更易操作使用.高学忠等:PC梁桥顶推施工过程分析软件的开发可以模拟整个顶推(包括梁体前端过墩前后以及落架成桥

12、阶段)的施工过程,得到顶推过程中梁体各截面内力,变形,应力,应变的变化情况.可以对导梁长度的优选范围进行对比,提供量化参考.同时,对导梁的稳定性进行验算.可以确定各顶推节段预制完成后进行顶推所需的顶推力,各节段顶推完成后导梁前端的挠度值及相应所需的上顶矫正力和矫正位移,顶推过程中各墩身控制截面的内力值等参数.为用户提供了顶推梁体至任意位置时结构内力和变形及后续顶推力的计算模块,适用于在顶推过程中,由于某种原因造成顶推中止,经调整后又重新顶推的情况,以得到相关控制参数.考虑了不同工程预制梁段浇注平台设置位置可能不同的情况.可以为临时墩位置的选择给出量化参考,供用户做出合理的判断.可根据用户指令进

13、行考虑混凝土徐变和收缩节点编码I单元编码g茎静影响的计算.综上所述,本文程序对顶推过程的模拟尽可能考虑了用户的实际需求,同时,采用图形化交互界面极大地方便了用户的操作使用.4算例验证珠江大桥西桥为等截面PC梁桥,其节点和单元示意如图2所示,顶推选用长度为35m的变截面钢导梁,临时墩位于距1号墩20m处,梁体共分为98个单元,钢导梁分为14个单元.梁体分11个节段顶推,整个顶推过程划分了334-工阶段.为验证程序计算的可靠性和精度,利用大桥局编制的超静定混凝土桥梁计算程序PRBP,本文程序BCCS和3DBSA空间计算程序按照顶推施工流程分别对珠江大桥西桥进行计算,其部分结果对比如图3图6所示.计

14、算结果表明采用3个程序的计算结果吻合,从而验证了本文程序的可靠性和计算精度.图2珠江大桥西桥单元及节点示意l一匣IAA一八,八/,|/V截面号图3第l0段浇注完毕后各截面弯矩值比较写a-l.a.一日a一开疆P叠m截面号图4第l0段浇注完毕后各截面竖向变形值比较g茎静截面号图5各截面的弯矩包络图比较写?叵一一BO|.?璩一-_?3科IS截面号图6各截面的竖向变形包络图比较广州建筑GUANGZHOUARCHITECTURE2005年第3期膜结构拉索防护与使用-W-13R,关系的探讨李栋(广州建筑工程监理有限公司广州510030)摘要:通过对影响膜结构拉索防护程度因素的分析,提出对应不同受力范围,不

15、同设计使用年限的拉索,考虑不同的防护程度和防护形式的建议.关键词:膜结构;拉索;防护DiscussionoftheRelationshipBetweenProtectionandFixedNumberofYearforAMembraneStructuresCableinUseLIDong(GuangzhouConstructionEngineeringSupervisionCo.,Ltd.,Guangzhou51oo3o)Abstract:Inthisarticle,thectomaffecttodegreesofprotectionforamembranestructureScablewer

16、eanalysed.Basedondifferentscopesofstressanddifferentdesignnumbersofyear,thesuggestionaboutdifferentformsanddegreesofprotectionforthedrawingcableswaspresented.Keywords:membranestructure;drawingcable;protection作为大跨度轻型空间结构,膜结构已广泛应用于我国大中城市的公共建筑,特别是体育,会展,园景等建筑中.目前,各种规范对膜材种类(代表相应材质)与膜结构使用年限的关系已作了明确规定,但拉索防

17、护程度与膜结构使用年限的关系并没有指明.以下试结合工程实例进行分析.1工程实例笔者参与监理施工的某项膜结构工程在2000年lO月完工,采用法国FERRARI一1202T型膜材,5结语本文在国内外顶推法施工连续梁桥取得的众多成功经验基础上,编制了顶推法施工过程分析软件,并经实际应用于珠江大桥的顶推施工监控后,对程序功能及界面进行了完善.由于程序充分考虑了顶推中可能遇到的常见问题,且具有良好的图形交互界面,对于获取现场顶推需要的施工和监控参数以及进而在今后顶推法施工过程中的进一步推广应用具有实际意义.参考文献1陈青译.连续梁桥的顶推施工技术.国外公路,1998(1)2钟启宾.我国连续顶推技术的最新发展概况.桥梁建设,1994(2)3汤俊生.PC梁顶推