施工监控作业.docx
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施工监控作业
桥梁施工与控制大作业
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指导教师:
一、工程概况1
二、主要技术指标2
三、计算依据和参考3
四、分析模型和参数4
4.1计算模型4
4.2计算模型参数4
4.3设计高程的计算5
五、悬臂浇注7
5.1标高控制的基本概念7
5.2立模标高的确定8
5.3预拱度的设置8
六、悬臂拼装15
6.1制造线形的确定15
6.2安装线形的确定15
6.3Midas/Civil中的纯位移和总位移15
七、心得体会19
参考文献20
附录一:
安装线形计算结果21
附录二:
制造线形计算结果24
一、工程概况
南渡河特大桥为一座预应力混凝土变高度连续刚构桥,左幅跨径组合为(53+90+57)m,右幅跨径组合为(57+90+53)m,桥梁立面布置见图1-1。
请选择一幅桥按悬臂浇筑与悬臂拼装两种施工方法来确定节段施工时的梁底立模标高(悬浇)或预制线形(悬拼)。
(注:
挂篮变形按2.0cm计)
主梁采用C50砼。
半幅桥宽13.48m,采用单箱单室箱形断面,其中箱宽6.88m,两侧翼缘板悬臂长3.3m。
主梁根部梁高
,跨中及边跨端部梁高
,主梁梁高变化采用2次抛物线。
主梁腹板厚度0#块采用80cm;1#梁段为过渡段,2#至5#梁段采用70cm,6#梁段为过渡段;7#至10#梁段采用60cm,11#梁段为过渡段;12#至13#梁段采用40cm,14#现浇梁段中,57m长边跨侧梁端部6.8m腹板厚采用55cm,53m短边跨侧梁端部4.8m腹板厚采用55cm。
主梁底板厚度变化采用2次抛物线,由主梁根部80cm渐变到跨中30cm;主梁顶板厚0#块采用50cm,其余均采用28cm。
图1-1桥梁立面布置图(单位:
m)
二、主要技术指标
1、公路等级:
双向四车道高速公路,整体式路基断面,标准宽度28.0m。
2、设计汽车荷载:
公路―I级。
3、设计速度:
120km/h。
4、设计基准期:
100年。
5、设计安全等级:
一级。
6、桥面铺装:
10cm沥青混凝土铺装。
7、环境类别:
I类。
8、路线线型标准:
主桥位于直线段,竖曲线半径20000m,纵坡:
左侧为1.19%,右侧为-1.17%。
9、地震:
地震动峰值加速度为0.123g,相应地震烈度为VII度,桥梁按VIII度设防。
10、设计基本风速:
V10=39.4m/s。
11、设计洪水频率:
1/300。
12、航道等级:
内河Ⅵ级航道。
13、通航标准:
双向通航孔尺寸要求为:
通航净宽69m,净高6m,设计通航水位:
4.838m(1985年国家高程系统)。
三、计算依据和参考
1、《公路工程技术标准》JTGB01-2003
2、《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004
4、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007
5、《公路路线设计规范》JTGD20-2006
6、《公路勘测细则》JTGC10-2007
7、《公路桥梁施工技术规范》JTJ041-2000
8、《公路桥梁抗震设计细则》JTG/TB02-01-2008
9、《公路桥梁抗风设计规范》JTG/TD60-01-2004
10、《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T50283-1999
四、分析模型和参数
4.1计算模型
本桥箱梁有2%的单向横坡。
为了建模方便,在不影响计算精度的情况下,计算模型中箱梁截面没有考虑单向横坡,而是以箱形截面中部梁高作为整个截面的梁高,其余截面参数不变,这样保证了截面面积不变,对强轴的惯性矩不变,对弱轴的惯性矩变化很小。
根据设计图纸采用桥梁计算软件MidasCivil2013建立结构有限元模型,全桥共分为99个结点,84个单元,有限元模型如图4-1和图4-2所示。
图4-1Midas模型结构图
图4-2Midas模型离散图
4.2计算模型参数
4.2.1材料特性
4.2.1.1混凝土
主桥箱梁及主墩墩身均采用C50混凝土。
混凝土材料特性值表4-1
强度
等级
抗弯拉强度/MPa
抗压强度/MPa
标准值
设计值
立方体抗压强度标准值
轴心抗压强度标准值
设计值
C50
2.65
1.83
50
32.4
22.4
4.2.1.2钢绞线
预应力钢绞线采用符合GB/T5223-1995标准的高强低松弛270级钢绞线,抗拉强度标准值
,弹性模量为
,公称直径15.2mm钢绞线,张拉控制应力
。
4.2.2荷载取值
①永久荷载
一期恒载:
梁体混凝土容重按
计;
二期恒载:
C50现浇混凝土10cm+沥青混凝土铺装10cm(净宽12.58m)+两侧防撞护栏(面积之和为0.74m2)
②挂篮荷载及压重
设计说明中要求挂篮自重不得大于最重梁段自重的0.4倍,挂篮自重加全部施工荷载应控制在550kN以下,悬浇最重梁段重1228.05kN,
安全起见,挂篮荷载取:
合拢段压重:
③可变荷载
设计汽车荷载:
公路―I级。
4.3设计高程的计算
变坡点桩号为K454+255,高程为20.4m,
,
,竖曲线半径
。
坡度差:
曲线长:
切线长:
外距:
竖曲线起点桩号=(K454+255)-236=K454+19
竖曲线起点高程=20.4-236×0.0119=17.5916
竖曲线终点桩号=(K454+255)+236=K454+491
竖曲线终点高程=20.4-236×0.0117=17.6388
切线上任意一点与竖曲线的距离:
五、悬臂浇注
5.1标高控制的基本概念
5.1.1设计标高
标高控制的依据是设计标高。
理论上,桥梁在正常使用情况下总体上服从于道路的线形设计的标高即为设计标高。
或者是说,桥梁竣工多年以后,在承受恒载和1/2静活载情况下的标高就是桥梁的设计标高。
5.1.2竣工标高
桥梁刚刚竣工时的成桥标高即为竣工标高。
按照上面所讲,后期徐变变形及活载变形均发生在桥梁竣工后,于是得出:
(1)
其中:
—桥梁竣工标高,下脚标i表示桥梁的纵向位置,以下同;
—桥梁设计标高;
—桥梁竣工后由于混凝土后期徐变而引起的变形,以向下为正;
—桥梁承受1/2静活载所引起的变形,以向下为正。
显然:
5.1.3立模标高
施工时模板的放样标高即立模标高。
立模标高的计算方法随着采用的施工工艺的不同而不同,当然对应的立模标高也就不同。
在这里立模标高仅讨论悬臂浇筑施工方法的。
(2)
其中:
—在立模之后由于以后的施工操作使结构某一点产生变形,这种变形一直持续到成桥竣工时。
因此我们把它记作
(取向下为正)。
根据式
(2)易得如下形式的立模标高:
(3)
在式(3)中,
称为预拱度,表示为
。
则立模标高可表示为:
5.2立模标高的确定
立模标高有两种形式:
绝对高程形式和相对高差形式。
绝对高程形式给出的立模标高表述如下:
(4)
其中:
—由第i号梁段重量引起的挂篮自身挠度(向下为正)。
式(4)是以绝对高程的形式给出立模标高的,因此称为立模标高的绝对高程形式。
由于每一节段的立模标高都是独立计算和放样的,所以此法的一个明显优点就是放样误差不累计。
也就是说,某一梁段放样不准不会影响下一梁段放样的准确性。
立模标高的计算结果见表5-2。
5.3预拱度的设置
连续刚构的预拱度设置值=-(恒载挠度+3650d收缩徐变挠度+1/2活载挠度)。
先定义“预拱度”荷载组合,从该荷载组合下的位移等值线图中可以看出,如果不设置预拱度,全桥在荷载作用下线形无法达到设计线形,在施工中应根据该位移的反号值来设置预拱度就能在成桥后得到较好的线形,保证行车平稳,如图5-1所示。
在“结果>分析结果表格>位移”中,选择“预拱度(CB:
最小)”施工荷载组合,竖向位移DZ的反号值即为预拱度值,如表5-1所示。
图5-1“预拱度”荷载组合下的位移等值线图
“预拱度”荷载组合下的位移值表5-1
节点
荷载
DX(m)
DY(m)
DZ(m)
RX(rad)
RY(rad)
RZ(rad)
1
预拱度(最小)
0.034262
0
-0.00131
0
-0.001847
0
2
预拱度(最小)
0.034064
0
0
0
-0.001804
0
3
预拱度(最小)
0.033321
0
0.002502
0
-0.001683
0
4
预拱度(最小)
0.032563
0
0.004871
0
-0.001543
0
5
预拱度(最小)
0.031823
0
0.006964
0
-0.001349
0
6
预拱度(最小)
0.031082
0
0.008644
0
-0.00111
0
7
预拱度(最小)
0.03031
0
0.009806
0
-0.000862
0
8
预拱度(最小)
0.033786
0
0.01635
0
0.00009
0
9
预拱度(最小)
0.032352
0
0.00445
0
-0.000009
0
10
预拱度(最小)
0.031456
0
0.00347
0
0.000145
0
11
预拱度(最小)
0.03029
0
0.003724
0
0.00034
0
12
预拱度(最小)
0.028883
0
0.005091
0
0.000499
0
13
预拱度(最小)
0.027634
0
0.005967
0
0.000619
0
14
预拱度(最小)
0.026275
0
0.00614
0
0.000724
0
15
预拱度(最小)
0.024673
0
0.005168
0
0.000745
0
16
预拱度(最小)
0.022877
0
0.004066
0
0.000743
0
17
预拱度(最小)
0.021124
0
0.002593
0
0.000762
0
18
预拱度(最小)
0.019155
0
0.000897
0
0.000734
0
19
预拱度(最小)
0.017103
0
-0.001022
0
0.000689
0
20
预拱度(最小)
0.014995
0
-0.002634
0
0.000606
0
21
预拱度(最小)
0.014528
0
-0.003057
0
0.000595
0
22
预拱度(最小)
0.013807
0
-0.003588
0
0.000583
0
23
预拱度(最小)
0.013042
0
-0.004794
0
0.000545
0
24
预拱度(最小)
0.012547
0
-0.005403
0
0.000518
0
25
预拱度(最小)
0.010312
0
-0.00779
0
0.000356
0
26
预拱度(最小)
0.008108
0
-0.009631
0
0.000209
0
27
预拱度(最小)
0.005963
0
-0.011377
0
0.000052
0
28
预拱度(最小)
0.004013
0
-0.012923
0
-0.000052
0
29
预拱度(最小)
0.002014
0
-0.015022
0
-0.00014
0
30
预拱度(最小)
0.000232
0
-0.017159
0
-0.000186
0
31
预拱度(最小)
-0.001227
0
-0.020235
0
-0.000149
0
32
预拱度(最小)
-0.002465
0
-0.023751
0
-0.000113
0
33
预拱度(最小)
-0.003876
0
-0.027617
0
-0.000139
0
34
预拱度(最小)
-0.005178
0
-0.02921
0
-0.000288
0
35
预拱度(最小)
-0.006286
0
-0.028085
0
-0.000515
0
36
预拱度(最小)
-0.007921
0
-0.015116
0
-0.001018
0
37
预拱度(最小)
-0.001411
0
-0.021077
0
-0.000043
0
38
预拱度(最小)
0.005417
0
-0.014088
0
0.000962
0
39
预拱度(最小)
0.003851
0
-0.027438
0
0.000443
0
40
预拱度(最小)
0.002756
0
-0.029007
0
0.000203
0
41
预拱度(最小)
0.001435
0
-0.027909
0
0.000027
0
42
预拱度(最小)
-0.000064
0
-0.024538
0
-0.00005
0
43
预拱度(最小)
-0.001387
0
-0.021323
0
-0.000073
0
44
预拱度(最小)
-0.002921
0
-0.018351
0
-0.000097
0
45
预拱度(最小)
-0.004763
0
-0.016153
0
-0.000178
0
46
预拱度(最小)
-0.006809
0
-0.013883
0
-0.000284
0
47
预拱度(最小)
-0.008781
0
-0.012139
0
-0.000384
0
48
预拱度(最小)
-0.010942
0
-0.010189
0
-0.000536
0
49
预拱度(最小)
-0.013156
0
-0.008137
0
-0.000675
0
50
预拱度(最小)
-0.015412
0
-0.005533
0
-0.000829
0
51
预拱度(最小)
-0.015912
0
-0.004868
0
-0.000855
0
52
预拱度(最小)
-0.016684
0
-0.003568
0
-0.000889
0
53
预拱度(最小)
-0.017417
0
-0.002912
0
-0.000905
0
54
预拱度(最小)
-0.017892
0
-0.002414
0
-0.000918
0
55
预拱度(最小)
-0.020026
0
-0.00049
0
-0.001008
0
56
预拱度(最小)
-0.022095
0
0.001751
0
-0.001055
0
57
预拱度(最小)
-0.024068
0
0.003773
0
-0.001079
0
58
预拱度(最小)
-0.025812
0
0.005562
0
-0.001045
0
59
预拱度(最小)
-0.027573
0
0.006996
0
-0.001013
0
60
预拱度(最小)
-0.02911
0
0.008217
0
-0.000927
0
61
预拱度(最小)
-0.030373
0
0.008126
0
-0.000723
0
62
预拱度(最小)
-0.0315
0
0.007131
0
-0.000496
0
63
预拱度(最小)
-0.032716
0
0.00544
0
-0.000256
0
64
预拱度(最小)
-0.033686
0
0.004726
0
-0.00002
0
65
预拱度(最小)
-0.034382
0
0.00499
0
0.00013
0
66
预拱度(最小)
-0.035605
0
0.015771
0
0.000075
0
67
预拱度(最小)
-0.032041
0
0.008513
0
0.001043
0
68
预拱度(最小)
-0.03266
0
0.006079
0
0.001304
0
69
预拱度(最小)
-0.033319
0
0.003132
0
0.001484
0
70
预拱度(最小)
-0.034008
0
0
0
0.001597
0
71
预拱度(最小)
-0.034198
0
-0.001435
0
0.001632
0
悬臂浇筑法施工立模标高计算结果表5-2
截面
桥面设计标高
截面高度
铺装层厚度
梁底设计标高
挂篮变形
变形值
预抛值
梁顶立模标高
梁底立模标高
左16'
18.725
2.3
0.2
16.225
0.020
0.001
0.021
18.546
16.246
左支座
18.729
2.3
0.2
16.229
0.020
0.000
0.020
18.549
16.249
左15'
18.780
2.3
0.2
16.280
0.020
-0.010
0.010
18.590
16.290
左14'
18.789
2.3
0.2
16.289
0.020
-0.016
0.004
18.593
16.293
左13'
18.807
2.325
0.2
16.282
0.020
-0.004
0.016
18.623
16.298
左12'
18.825
2.402
0.2
16.223
0.020
-0.003
0.017
18.641
16.239
左11'
18.842
2.529
0.2
16.113
0.020
-0.004
0.016
18.658
16.129
左10'
18.857
2.706
0.2
15.951
0.020
-0.005
0.015
18.672
15.966
左9'
18.871
2.903
0.2
15.768
0.020
-0.006
0.014
18.685
15.782
左8'
18.883
3.139
0.2
15.544
0.020
-0.006
0.014
18.697
15.558
左7'
18.895
3.414
0.2
15.281
0.020
-0.005
0.015
18.710
15.296
左6'
18.907
3.728
0.2
14.979
0.020
-0.004
0.016
18.723
14.995
左5'
18.916
4.028
0.2
14.688
0.020
-0.003
0.017
18.734
14.706
左4'
18.925
4.357
0.2
14.368
0.020
-0.001
0.019
18.744
14.387
左3'
18.933
4.714
0.2
14.019
0.020
0.001
0.021
18.754
14.040
左2'
18.941
5.099
0.2
13.642
0.020
0.003
0.023
18.764
13.665
左1'
18.943
5.2
0.2
13.543
0.020
0.003
0.023
18.766
13.566
左0
18.946
5.2
0.2
13.546
0.020
0.004
0.024
18.770
13.570
左1
18.949
5.2
0.2
13.549
0.020
0.005
0.025
18.774
13.574
左2
18.951
5.099
0.2
13.652
0.020
0.005
0.025
18.777
13.678
左3
18.958
4.714
0.2
14.044
0.020
0.008
0.028
18.786
14.072
左4
18.965
4.357
0.2
14.408
0.020
0.010
0.030
18.794
14.437
左5
18.971
4.028
0.2
14.743
0.020
0.011
0.031
18.802
14.774
左6
18.976
3.728
0.2
15.048
0.020
0.013
0.033
18.809
15.081
左7
18.982
3.414
0.2
15.368
0.020
0.015
0.035
18.817
15.403
左8
18.987
3.139
0.2
15.648
0.020
0.017
0.037
18.825
15.686
左9
18.992
2.903
0.2
15.889
0.020
0.020
0.040
18.832
15.929
左10
18.996
2.706
0.2
16.090
0.020
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0.044
18.840
16.134
左11
19.000
2.529
0.2
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0.020
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18.848
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左12
19.003
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0.2
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左13
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18.854
16.529
左14
19.007
2.3
0.2
16.507
0.020
0.015
0.035
18.842
16.542
右14
19.007
2.3
0.2
16.507
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