景德镇某大桥施工过程控制仿真

xxxx大桥施工过程控制仿真1引言xx大桥位于xx市xx大桥下游约1km，为连接东岸西瓜洲、西岸韭菜园的重要工程。大桥亦是规划外环线的重要结点，按双向四车道城市主干道标准建设。大桥全长795m，其中桥梁范围为487m，桥面总宽度为29m。如图1所示：图1xxxx大桥主桥布置xx大桥主桥结构形式为三跨连续单索面独塔无背索竖琴式斜拉桥，主跨跨径为120m，两边边跨跨径为45.29m，总长210.58m。主梁为钢梁，采用连续结构，在塔梁处与塔、墩固结。钢梁采用封闭型扁平钢箱梁加大挑臂结构形式，横隔梁及大挑臂横向间距3.75m，梁高2.7m，箱梁顶宽29m。其中封闭钢箱宽20m，挑臂为2×4.5m。索塔的主体结构为矩形钢箱三室结构，桥面上垂直高度74.628m，塔身倾斜58度。索塔顺桥向截面尺寸由塔顶端5.6m渐变到根部的8m，横桥向宽3.5m。索塔钢箱内填充C30微膨胀砼，采用焊钉来加强钢箱与砼的连接。顺桥向翼缘板钢板厚度为12-25mm，横桥向腹板厚10-20mm，纵向加劲采用I型扁钢，横向设环向加劲和横隔板。钢梁钢塔均为全焊接结构，钢材为Q345q-D。斜拉索采用竖琴式平行钢索，主梁上索距为7.5m，全桥共12根。斜拉索水平夹角约25度，规格为SNS/S-7×187高强度低松弛镀锌钢丝，标准抗拉强度为1670Mpa。该桥钢梁采用顶推法施工，钢索塔在国内首次采用扳起法竖向转体施工，竖转全过程采用计算机控制液压同步整体提升技术。为保证施工过程中的结构安全以及成桥后的线型满足要求，对各施工阶段钢梁、斜拉索、钢塔的应力、变形进行了计算分析，为该桥的施工控制提供理论依据。2施工控制的目的、内容与方法2.1施工控制的目的斜拉桥属高次超静定结构，所采用的施工方法和安装程序与成桥线型和结构恒载内力有着密切的联系。在施工阶段随着结构体系和荷载状态的不断变化，结构内力和变形也随着不断变化。无背索斜拉桥作为斜拉桥的一种变形，其结构除了具有常规斜拉桥的特点外，还具有其独特之处。其中最主要的就是施工过程中必须严格控制塔、梁的平衡、变形及主要截面的内力，为了确保大桥在施工过程中结构（含钢梁、钢塔等）的内力和变形始终处于安全的允许范围内，线形符合设计要求，结构受力合理，必须在斜拉桥的每个施工工况中进行施工监控，将施工过程中实际测量的数据与理论值进行分析比较，选用合理的控制方法在施工中加以控制、调整，以指导斜拉桥按设计意图顺利建成[1-2]。2.2施工控制的主要内容根据xx大桥的结构形式，简化为平面杆系结构采用桥梁博士V3.0对xx大桥结构建立有限元分析总模型和施工阶段模型，模型中钢梁截面考虑了纵向加劲肋的影响，横隔板和斜拉索锚箱的重量作为荷载计入。根据施工方案和钢梁钢塔设计截面形式，共划分104个单元，94个节点，55个施工阶段。其中65个钢梁单元，17个钢塔单元，4个主墩单元，12个拉索单元，竖转临时结构6个单元。另外，根据结构设计特点和本桥施工特点，模型中有7个主从约束，其中钢梁顶推施工为两岸同时顶推方案，在主墩0b节段钢梁两端合拢，所以节点86和87、89和88为主从固结；塔梁固结处节点50分别和48、49、51、52号节点主从固结约束；钢塔竖转合拢口节点65和90为主从固结约束。xx大桥施工监控的计算分析内容包括：⑴临时支墩反力，钢梁阶段拼装、顶推就位后梁顶标高及各截面应力。⑵各施工阶段控制截面应力、斜拉索索力、钢梁控制截面标高以及钢塔的位移。有限元分析总模型如图2所示：图2有限元计算总模型图2.3施工控制方法2.3.1控制思路在各施工阶段中，根据控制截面应力、控制点位移、索力的实测值与理论计算值进行比较，以成桥状态结构控制截面内力为控制目标，对斜拉索索力进行最优控制，以达到满足成桥后标高和线型的要求，即以内力和斜拉索索力为主，标高、变形、斜拉索伸长量为辅的控制方法。斯2.3.劝2辞最优控制镇⑴晨成桥目标驳要满足的死两个要求柿①薄受力要求竟：收反映斜拉阿桥受力的邻因素包括嘱主梁、塔装墩和索三餐大部分的离截面内力喊，通常起罩控制作用诸的是主梁恭的应力，羽在恒载已蜜定的情况牺下，成桥孝索力是影暴响主梁正变应力的主萄要因素，晕成桥后索体力发生小居的变化都慢会对其产训生较大的缸影响。而洪主梁应力随与其截面滥轴力和弯叙矩有关，细轴力是变晒化不大且唯影响较小弦的因素，网弯矩是起须控制作用失的因素。闪塔的情况灭与梁类似俯，只是索改力的变化愚对塔受力矩的影响没折有梁那么挂敏感，塔攀的应力通容常容易得勾到满足。旬②姿戏线型要求赔：成桥后铸主梁的标悬高要满足壮设计要求肯。暑⑵修毁控制手段培在恒载已清定的情况赔下，对于投梁塔内力埋的调整最馒直接的手算段就是调酬整索力。桨由于索力偿较小的变从化就会在屡钢梁内引蔬起较大的统内力变化界，因此，锯索力可作动为成桥后芽内力、线缺型和标高免的调控手杜段。扮3事尘施工控制沙过程锁3.1怜听施工过程才x斧x董大桥上部泄结构施工域过程概略盖如下：旨⑴偷该设水中临屿时墩，边凑跨搭设支折架，主梁雀顶推施工泊。遣⑵漏可钢塔现场栋拼装，整妙体扳起法秩竖向转体开施工。撒⑶议谜钢塔内填号充砼平衡醋重，安装增并张拉斜肚拉索。点⑷输川桥面系施谷工及索力权调整。新xxx拿x梳大桥施工荡监控的重毫点是钢塔临内浇筑砼貌平衡重，映安装并张亦拉斜拉索绪过程中内内力和几何总外形的监佛控。监控贸过程应与天施工过程乳一一对应本，通过各寒项测试取甜得反映结块构状态的栋各种参数脑，与理论板计算值相坐比较，发项现偏离，邻采取相应脾措施及时展纠偏。船3.2鞋捉施工控制砖过程测量寄3.2.到1月钢塔、钢樱梁变形测疗量贺钢塔、钢海梁变形测响量的观测垮点布置见寺图手3名。毙3.2.毫2票钢塔、钢锤梁应力量必测清钢塔、钢攀梁应力测萄量的观测男点布置见杜图晃4描。盐3.2.霜3洋施工控制旺测量时机盐为避开日舰照温度差境对索力，迎尤其对变覆形所造成旋的影响，唐施工控制籍时，变形旺标高、索狠力的量测仿时间应在嘴凌织晨辈0:0矛0斑～浙6:0攀0竟日出之前患进行。踩为了计入根昼夜温度畏变化的影敏响，在施薪工量测时棋应记录气君象、温度痰等环境条嚷件。泥图殃3兴钢塔、钢攻梁变形测瓣量观测点妖布置图们图鞭4悲钢塔、钢土梁应力测钩量观测点常布置图兆4织隐施工阶段役划分唐乏球根据施工扰工艺流程挂和施工工傲序，将整捐个施工控怪制计算分摧为政5皆5士个阶段，瞒如钱表李1足所示：初表会1谁星施工阶段级计算工况惹施工阶普段数紫阶段施工守内容姿荷载情况栏预计张拉投索力躺（努K扒N坦）池备注梁1俩主墩及边汤墩施工普砼自重饼主墩底固僵结氧2符安类装凤0头b昆阶段，浇激筑钢梁内捏砼卧钢梁以及瘦填芯砼自厦重胃主墩处塔切梁墩固结恰3悦边跨主梁鲁顶推到位奔边跨钢梁快自重征边跨在主僻墩处简支恩支承松4词主跨主梁牵顶推到位她主跨钢梁驳自重枯边墩处竖季向支承、妄水中临时量墩竖向支勿承庄5紧边跨先简三支状态，事主跨合龙建主跨合龙惠处主从固应结欲6黑边跨合龙彻，简支变死连续膛边跨合龙有处主从固洒结馒7塑钢塔扳起丘，调施工帖索力，使弊合龙口受添力均匀角索塔自重灰，施工三霸角桅杆、花加固、锚肉箱等自重父钢塔转角授处主从固讨结慎8虹焊接钢塔房转角处截派面，使钢馅塔形成整工体伙施工阶菌段数赛阶段施工胃内容扁荷载情况都预计张拉票索力耍（倘K零N鄙）链备注范9终挂朽12查#爬索，张拉苗指定索力瓜拉索自重哄1300阿10拦拆除扳起榆三角桅杆刺及施工拉蔬索佩拆除三角立桅杆及拉旨索自重匠11-1舒5流安装部分边拉索，并岔张拉初始派力喉拉索自重骑100测0区，坝2×80集0辨，役2×50来0局16非浇筑索塔找内填芯砼名至骡1政#君拉索（索盟塔垫6袖4虏～搅6鸦9骆单元）香填芯砼共搜计侍56笔6秧方遇17萝张阻拉伙1苦＃拉索绢拉索自重炸3800划18鹊浇筑索塔局内填芯砼什至宇2喜#指拉索（索跟塔透7因0论单元）伶填芯货砼唱144.惜8刻方两19配张品拉伞2痛＃拉索愈拉索自重消3600败20禽浇筑索塔乐内填芯砼联至每3死#细拉索（索章塔洽7拾1挣单元）耗填芯堆砼彩141.针5类方侮21纹张纳拉云3炎＃拉索弹拉索自重薄3600天22恰浇筑索塔吩内填芯砼慢至阵4疤#趴拉索（索僚塔甘7详2椒单元）少填芯璃砼终138.企6椒方弹23陆张电拉斤4粱＃拉索稳拉索自重闯3500老24显浇筑索塔钻内填芯砼事至莫5泰#北拉索（索展塔身7险3染单元）运填芯帖砼责135.惨5录方辜25言张锯拉源5秃＃拉索犁拉索自重嫩3500饶26鸭浇筑索塔句内填芯砼冤至通6谷#河拉索（索希塔季7栗4协单元）缎填芯拒砼侧132.洗4译方寺27色张阶拉谈6凭＃拉索梅拉索自重及3500伏28套浇筑索塔油内填芯砼障至币7炎#然拉索（索住塔菊7京5袋单元）译填芯啦砼号129.有1升方旨29拦张铸拉豪7右＃拉索刚拉索自重也3500阔30扛浇筑索塔傍内填芯砼塔至哀8贿#胞拉索（索葡塔沾7捞6渡单元）与填芯梨砼睬125.酒8线方编31腰张菠拉火8佛＃拉索赛拉索自重杯3500目32县主地跨俩120占m怜范围内设越置压重掠4.3k腰N/m山33馋浇筑索塔腹内填芯砼尾至活9舱#视拉索（索梦塔摊7班7雪单元）孟填芯为砼涝122.广7坟方柿34免张举拉号9扔＃拉索查拉索自重芒3500催35经浇筑索塔鼻内填芯砼闻至忽10永#组拉索（索败塔离7钩8俗单元）纵填芯塘砼忍119.樱7届方练36发张蠢拉饰1疫0效＃拉索发拉索自重扑3500孕37绣浇筑索塔损内填芯砼既至怕11叔#伤拉索（索心塔午7涝9咐单元）兰填芯作砼葡116.巡4畅方讲施工阶俗段数穷阶段施工陆内容耻荷载情况涝预计张拉随索力哭（丝K半N苍）滥备注惯38肃张肤拉搁1朽1未＃拉索美拉索自重丈3000落39头浇筑索塔俭内填芯砼脂至质12暖#丰拉索（索恐塔呢8林0厉单元）促填芯羽砼房102.爬7涉方稀40测张私拉舅1钩2番＃拉索经拉索自重层3000勉41窄拆除水中荐临时支墩炭42棍桥面剩余薪二期铺装谨、栏杆等垫恒载安装利48.7针kN/m丝43-5拥4浩全桥索力半调整缸从欲1具#柔至笨12蜜#似依次张拉肆2×38中0病0吨，婆5×36症0遮0绞，稿3×35脂0想0枝，亲2×34霸00亚55胁全桥施工昂完成盾5中克施工控制洒计算分析似主要结果栋银适通过对葵表旁1盖中晃5爪5察个施工阶顾段的分析冶，得到了依各个施工聪阶段钢梁芬、钢塔的喜应力和位席移、斜拉疾索的索力忽。施工阶臂段钢梁上秩缘最大正普应力如疫图捎5煮所示，下耕缘最大正瞒应力如眠图埋6掩所示；钢窝塔主截面瘦下缘最大床正应力如拐图导7保所示，上酸缘最大正的应力如虚图叮8愚所示；钢近塔内砼截们面下缘最暂大正应力简如肯图渐9抵所示，上系缘最大正佛应力如顾图解1搅0阻所示。成姥桥后最大惰位移见暴图留1零1咬，成桥阶鸽段索力调积整见感表页2凑，最终索品力见留表吉3犹。环图恭5产乖施工阶段预钢梁上缘菊最大正应境力凤割支单李位竞MPa滤图丧6耀凳施工阶段吨钢梁下缘肚最大正应屿力粒刊勒单锦位浙M伯p肚a恳图冷7堂导钢塔主截荷面下缘最费大正应业力船根孩图艘8径汤钢塔主截玉面上缘最鹊大正应疗力植纷幕单薯位脊MPa麦图枯9层废钢塔内砼引截面下缘牌最大正应停力饭则俗图友10忧府钢塔内砼污截面上缘耗最大正应惨力做震摊单蕉位椅MPa梁图袜11偷丙成桥后最也大位移趴图成歌龟单位石m逆表未2易土成桥阶段开索力调鼓整严K队N良）敲索号盒1逆2押3净4巩5丛6只7茄8雹9让10鲜11浇12洒索力爪3800苗3800粉3600狭3600膜3600坡3600健3600傲3500凳3500沿3500魂3400笑3400昌表挥3奏凤成桥阶段旗最终索代力辈K跪N证）胜索号卡1品2再3仗4速5如6膛7赏8替9哲10茄11晌12郊索力坚3719敬3707社3496白3495枯3498土3504穴3513坝3415观3409妨3398服3317刺3355宴计算分析狸结果表明砌，钢塔内释砼在施工酸过程中最烫大压应力不为狠5.1M乘P如a说，最大拉予应力泻为喂1.6M晴P腊a宪，砼的应幻力值均在码公路桥规当[3]款的容许范豆围内；钢腰梁上缘最横大压应力劣为霜50.2移MP振a仆，下缘最另大拉应力澡为充50.1冶MP茂a华；钢塔根搜部最大压茄应力袭为筒61.6爽MP建a蜡，最大拉挎应力鹿为宫10MP猫a殃，钢塔上秒缘在浇筑痕塔内砼时旱最大拉应筋力漏为验30MP患a厚。上述应脾力均小于炊公路桥规喊[4]闻的容许应痒力值。拖从扑图引1宪1炼可以看出冒，成桥阶棋段钢梁主皱跨跨中最抗大累计位弊移咏为邀28m狭m休，两边跨惯分别昆为冻26m乓m级、属17m础m根，塔顶位咽移葬为血4m如m猪，满足公踪路桥规贷[4]姐的挠度容在许值。都6体骨结语超肆形简单介绍饼了阻xxx巾x醋大桥无背怠索斜拉桥膀的