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文档简介
1、钢筋混凝土拱桥的施工控制 钢筋混凝土拱桥是跨越河谷或深谷理想的拱桥。然而,拱肋的施工往往是非常最重要的方面,可能会影响桥梁的可行性。现场浇注混凝土的模板和脚手架上直接支持的山谷往往是出了问题。近年来逐渐流行的一种方法是使用预制混凝土管片竖立悬臂施工方法与回接。由于回接是暂时的,因此可收回的,该方法被认为是非常经济的。本文介绍了一种施工控制方法。它使用在调整索力的影响系数矩阵的概念中的应力保持在可接受的范围内,以及拱肋,以确保拱肋构造线和水平。它是观察到所要求的最低回接力变化在悬臂施工进度。的张紧回接的各种不同的策略进行了研究,并且发现,一个两阶段的的张紧方法给出可接受的结果。最近的应用所提出的
2、方法和结果也有所说明。 CE数据库关键词:桥梁,拱,施工管理,混凝土,钢筋介绍在中国的西南部分广阔的山区,大部分的溪流和河流是陡坡,且水流快。基岩主要是石灰石和覆盖在山谷非常甚至不存在的薄粘质土壤。拱桥因此非常适合在这种情况下,的确有大量在该地区已建成的拱桥。自从1400岁的赵周桥修建后,见证了桥的拱形式一直是自古以来最流行的桥梁方式。拱桥往往被视为审美形式的桥梁。林顿(1977),本伯格(1084)等人的拱形桥的历史和发展的各个方面进行了讨论。然而,拱肋的施工往往是非常最重要的方面,可能会影响桥梁的可行性。为了克服勃起问题,可以构建现代拱桥钢筋混凝土(伯格等1984a,b;赫德1997),钢
3、(克努森1997)或复合技术,采用钢桁梁悬臂和大梁(池田等1992),或钢管(奥胡拉和加藤 1993)。然而,在中国这样一个发展中国家,钢筋混凝土仍然是相对更经济。对于一个深谷的情况下,现场浇注混凝土的模板和脚手架上直接支持的山谷往往是出了问题。近年来逐渐流行的一种方法是使用预制混凝土管片,并竖立他们从每个桥墩悬臂施工方法与回接。技术已在斜拉桥以及一些拱桥的建设取得成功尝试。由于回接是暂时的,因此可收回的,该方法被认为是非常经济的。 在拱肋悬臂施工过程中,在回接的拉力将影响拱肋和其配置文件中的应力。由于混凝土是一个具有强大压缩和弱张力能力的材料,因此预防拱肋悬臂架设过程中的有害作用时的应力过大
4、的拉应力最重要的。要控制在可接受的范围内,拱肋的应力行使应有的谨慎调整在回接的拉力。尤其是,拉伸应力,从每个桥墩跨度,可能会发生在拱肋顶部内。消除过大的拉应力,需要桥台旋转限制放宽以及在桥台附近放宽一定的回接拉力。同样,拱肋的轮廓也被控制调整回接部队以及预置在原勃起。值得特别注意的是英国公同时控制拱肋应力和其轮廓。 对于类似的问题在施工的预应力混凝土斜拉桥中,肖翔(1998)提出索力优化的影响矩阵的方法使用。随后,陈某等(2000)提出了一种初始索力的决心,对于给定的设计甲板型材力的平衡方法。 本文介绍了一种拱肋应力,是使用调整索力的影响系数矩阵的概念中的应力保持在可接受的范围内,以及拱肋,以
5、确保拱肋构造线和水平。下面对近期的应用所提出的方法和结果进行说明。应力平衡方法 图1显示了一个在拱肋悬臂架设一座桥梁典型的阶段,该塔相邻的拱座或暂时延长往往是用于锚定在施工期间的回接。对于施工过程中的每一个阶段,它是必不可少的,以确保不仅稳定的组件,而且保证该应力是在允许限值内。不完整的拱肋的应力,可以被认为是叠加的在两种情况下的内力,即来自桥台的拱肋悬臂自重的作用(a);和回接力(b)。假设一个不完整的拱肋由n段回接,我们可以选择N段控制区域来监测应力,如图2。向量 t和 b含有应力场的顶部和底部的纤维,分别控制部可以写为:如果不完整的拱肋被假定为从桥台悬臂;,那么由于顶部和底部的纤维的静载
6、作用,向量 t和 b分别控制不同区域。A和B分别是顶部和底部的纤维由于回接力的控制部分的影响矩阵;T是包含回接力,特别是,影响矩阵A和B的典型元素的Aij和Bij是定义为在顶部和底部的纤维,分别在第i个控制部分,在第j个回接的单位张力引起的应力。压应力混凝土拱肋被视为阳性,而在回接被视为积极的拉力。由于索力是用在这里,因此没有必要考虑到在此阶段的非线性行为。向量P t和P c,分别形成为上面的控制部分允许拉应力和压应力。 在拱肋的悬臂架设中,至少在施工期间,肋端部被有效地固定在支承上。因此,静载引起的弯曲力矩分别总是在顶部和底部的纤维诱导的拉伸和压缩应力。此外,在较早的阶段中的回接力将不会影响
7、在组装之后的段的横截面的应力。因此,影响矩阵A和B是上三角矩阵,此外,在正常情况下,矩阵A中的非零元素是正的,B中的非零元素是负的。回接,主要是为了抵消这些应力造成的不利影响,顶部和底部纤维的拉伸和压缩的应力条件,可以写成如下四个不等式:鉴于矩阵A和B的特性,最低的回接应力可以由式(3)和式(6)得出,而最大的回接应力可以由式(4)和式(5)得出.,这种极端值,可以计算出使用一种特殊的回代过程。为了从式(3)和(6)得到最小的回接力,可以从回接力T n如下:其中的一个下标表示向量中的一个元素的位置和双下标表示的矩阵中的一个元素的位置。如果任何回接力算出是负的,这意味着,这个特殊的回接的力不再需
8、要,可以将其设定为零。这是第三项为零的原因,使用回接力计算,其他最小的回接力可以用相似的方法一个个计算出来直到桥台。因此,向量Tmin中的最小回接力Tmin可以获得。 同样的,式(4)可以决定最大的回接力,式(5)可以决定最小的回接力如下:此外,每个回接力存在一个可行区域。否则,它表示的缆索安排是不适合的。张法 通常情况下,为了保证安全和减少蠕变,可以采用最小回接应力,上面检查的可行性和工作的最低回接应力的程序必须对每个阶段进行实施。然而,对于每个回接,最小张力通常随不同的施工阶段而变化,如果每个阶段的每个部分必须调整到最小回接应力,这将是非常繁琐的。此外,应当注意到的是,对于这种悬臂施工,大
9、幅提升在最低回接力都集中在几个相邻的回接新段。对于那些靠近桥台的部分,最小的回接应力通常越来越小甚至为负值,有效地需要完整的张拉。不过,这种现象是适合在悬臂施工斜拉桥施工的。张紧回接的各种方法调查后,发现一个两阶段的张紧方法是最实用的,例如,在第n个安装阶段期间的第n段竖立时,由式(7)看出第n回接锚定段的前端被张紧式确定所需的最小力Tn的最小,而力从第21段回接挂靠到前面的阶段增加,是从初始值(式8)最低回接段落各施工阶段进行的。除过张力是必须的,所有其他的回接静置,必须要控制不利应力,就和式(10)中的变为零一样,这些步骤然后重复在下一个安装阶段上,本质上,每个回接段被张拉在两个阶段,但有
10、需要时,一个回段也可能被松弛。图3示出了一个流程图,显示出有多少张力减少和张力确定。如果每次最外层的回接被拉紧到一个值,而该值是高于最低值,那么经验证明,最常见的一个区域的拉伸力将会下面几个新的阶段的拉伸力。这是为什么需要两阶段张拉法的原因。需要指出的是,最外层回段的张拉,重绕的倒数第二回接,和若干回接的去张力的张紧,如果有必要,影响拱肋和其余部分上的应力,仿照后节段等效模量,考虑到凹陷效果可以得到平面框架分析。案例研究下面介绍一种应用上述方法分析的最近建成的桥梁的参考文献。选择的桥是莫东红水河大桥(王和金2001),是组成南宁,柳州,广西省在中国的西南部分之间的双程三线高速公路的一个至关重要
11、的环节。这是中国最长的钢筋混凝土拱桥之一,桥面是一个28米宽的桥面净宽,包括双向六车道和两边人行道。主要的支承横跨结构是具有主跨度180米的钢筋混凝土拱肩墙和柱的四个拱肋。每一个的方法是由由三个各16米简支跨度组成,桥的总长度为308米,如图4和5 所示。每个拱肋从28预制钢筋混凝土段的矩形的箱形截面,带有2.6米和3.5米的深度与广度。拱的矢跨比是1:6,图6显示了安装程序预制悬臂施工段回接。预制段和回接的编号从左边开始。拱肋的垂直剖面的控制,是通过在垂直平面内的回接来控制的,而两侧的附加回接是用来控制水平对齐,并保持稳定。闭合后的拱肋在冠完成后,整个勃起系统,然后移动到下拱肋的位置。在一般
12、情况下,第一阶段i表示第i段阶段14的勃起,阶段15是指由现浇混凝土缝200毫米宽度来封闭的,而第16阶段包括去除所有的回接。桥面的两个不同的系统使用上面的拱肋,中央58米的桥面拱上方由一个原位实心板支持纵向拱肩墙拱肋以上来组成的。其余部分是由一系列钢筋混凝土栈桥进行简支梁板和甲板13米跨度连续预制预应力箱梁在原地组成的。支持车道的拱的部分是有拱肋横向钢筋混凝土系梁连接在支架上,为了保障横向性和稳定性。每个拱肋的横截面面积是2.867平方米而其面积的二次矩为4.8 m4,凝土是基于立方体强度近似筒体强度为42 MPa,杨氏模量为35,000 MPa的C50 混凝土。允许的压缩和拉伸应力取为13
13、和1兆帕,分别的考虑了必要的安全边际和各种来源的不确定性。用于悬臂架设的节段是由拉伸强度为1860兆帕的低松弛钢索组成的。表1显示了所用的段和回接的属性。值得我们学习的一个方面是最低的回接应力悬臂施工进展的变化。在拱圈合拢之前最小的回接应力是从所用节段累计开始的,如图7 所示。因为回接的形状和布置,靠近桥台的回接应力逐渐现将到0,这表示需要去张拉。为了便于比较,具有相同的总长度和线段长度的水平悬臂,被认为是半拱。竖琴和缆索最小的回接应力如图8和9所示。这两个案例表明,随着勃起的进展回接应力往往逐步增长到一定水平。这就没有必要去张拉节段支承着的水平悬臂梁段。假设有两个张拉阶段,在悬臂架设过程中的
14、回接力计算于表2中,而表3示出的相应的垂直方向上的位移。回接段13有的最大的力,这也是直接与倾斜有关的。四分之一点周围的偏转是最大的,如节段9偏转的115毫米的尖端处所示。在悬臂架设的过程中,需要对拱肋的应力和变形,以及回接应力进行严格的控制,拱肋的轮廓是由精密整平来决定的,回接应力的估算是通过测量他们的环境振动来获得的。图1012比较了测量的和估算的回接应力,这表明了他的合理安排。悬臂施工过程中的最大的回接应力如图中13 所示。测量和计算的结果需要再次被监测,施工控制中的一个重要目标是确保整体结构的水平和线路正确。在悬臂勃起的过程中,拱肋上的选定点的垂直位移如图14和15所示,而整个拱肋的总
15、垂直位移如图16所示。在所有的情况下,应该达到合理的精度,差不大于16毫米的垂直廓线应该做以标记和记录。键合到混凝土表面上的应变计,是用于应力测量,拱肋里面的应力沿跨度180米每个22.5米共设九个站点来进行检测。第一拱肋的顶部和底部的纤维的极端应力场示于图17和18 中,测量的应力和计算的应力相当接近,最大的差异为3.0 MPa记录。由于事先预测的好处,混凝土中容许应力的选择值是合适的。总结钢筋混凝土拱桥的悬臂施工,采用用预制混凝土管片和回放应力的方法是可行的,在此过程中应特别强调施工控制。影响系数矩阵的概念已成功地用于调整回接应力,来确保拱肋内应力在可接受的范围内,和保证拱肋施工整体结构的
16、水平和好的线型。明显的可以看到,所要求的最小的回接应力在悬臂施工中是变化的,然而, 这种现象并不存在于斜拉桥的悬臂施工中。目前不同阶段的阶段的张拉已经被研究过了,并且发现,两阶段张拉方法不仅有助于避免过张拉并且使可以现场设施高效运营。近期的应用所提出的方法和结果对其作出了进行说明。呜谢本文中所描述的部分工作是来自 Haking Wong 的捐赠与支持。参考文献1,林顿,D. P.1977! “历史和美学混凝土拱桥。结构化学。 DIV。 ASCE的,2,负担,A.R.1993年! “日本拱桥设计。”PROC。研究所。文明。工程结构。建立,993,243-270。,3.陈,DW,金,FTK,谭,L
17、G,李,库尔德工人党2000!“对于给定的桥面材料使用平衡力法的桥梁的预应力混凝土出事索力的测定方法。 COMPUT。结构,74,1-9。4.赫德,M. K.1997年! “多预制混凝土拱取代旧加菲尔德公园桥在芝加哥。“PCI J.,422,14-195.池田,S.,河村,T.,和田,N.1992! “混凝土拱桥采用复合技术。“PROC。工程基金会会议,波托西,密苏里州,592-607。6. 克努森,C. V.1977年!“新河峡大桥:世界上最长的钢拱桥。土木工程,472!53-567. 本伯格,AC,Truemplemann,五,克拉茨,RD-1984A! 发展在桥梁设计中,特别提到了混凝土
18、拱桥型在南非的桥梁。“民用工程师南非,264,141 - 8. 本伯格,AC,Truemplemann,五,克拉茨,RD1984b! “建筑以及相关的设计方面的大跨度混凝土拱桥桥土木工程师在南非,264,189-204。9. 奥胡拉,T.,加藤,M.1993!“安装和现场测试应用复合管混凝土拱桥。:J.构造。英。管理,1194,666-680。10. 钱,L. X.1987年!“一个古老的石拱桥1,400岁的赵周桥。诠释的新洞察。 J.机甲。科学,2912,831-843。11. ,R. C.肖翔,H.楼1998!“索力优化的影响矩阵电缆斜拉桥。”杂志同济大学,263,235-240在中国!12. 王,J. J.,和Au,楼T. K.2001! Modong红水河大桥,中国。结构。英。诠释。(IABSE,苏黎世,瑞士),112,101-103。
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