分阶段施工桥梁的无应力状态控制法-秦顺全

8 桥梁建设 2008年第 1期 文章编号：1003--4722(2008)01--0008—07 分阶段施工桥梁的无应力状态控制法 秦顺 全 (中铁大桥局股份有限公司，湖北 武汉 430050) 摘 要：利用能量法建立分阶段施 工桥梁结构的力学平衡方程，引入构件单元的无应力状 态 量建立分阶段施工桥梁结构过程状态与过程状态、过程状 态与成桥状态之间的联 系。安装计算时 通过无应力状态量直接解算施工中间状态的内力和位移，在分阶段施工桥 梁施工过程 中实现 了多 工序并行作业和温度、 临时荷载影响的 自动过滤。 关键词：分阶段施工桥 梁；无应力长度 ；无应力曲率；施工控制 ；结构 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 中图分类号：U445．1 文献标识码 ：A Unstressed State Control M ethod for Bridges Constructed in Stages QIN Shun—quan (China Zhongtie Major Bridge Engineering，Inc．，Wuhan 430050，China) Abstract：The energy method is used to set up the mechanical equilibrium equations for bridge structures constructed in stages and the unstressed state amount of structural elements is introduced to establish the relations between the process state and process state，and between the process state and completion state of the bridge structures．At the time of calculation for erec— tion。the internal force and displacement in the interim state of construction are directly calculated by means of the unstressed state amount and the parallel operation of multiple working proce— dures and the automatic filtration of influences from temperatures and temporary load can be therefore well realized in the construction process of the bridges constructed in stages． Key words：bridge constructed in stages；unstressed length；unstressed curvature；construc— tion control：structural analysis 1 概 述 上世纪 5O年代至 60年代大规模兴起的桥梁节 段施工技术和拱桥的无拱架施工技术在很大程度上 丰富了桥梁上部结构的建造方 法，促进 了桥梁技术 的发展。分阶段施工桥梁一个比较大的难题就是桥 梁施工过程和由这一过程形成的成桥状态的结构分 析问题。经典的结构分析方法是不考虑结构的形成 过程的，或者说经典力学的分析方法是在 已经形成 整体的结构上施加外荷载，计算桥梁结构内力和变 形的响应。为了解决节段施工桥梁内力和变形计算 问题，传统的分阶段施工桥梁结构分析方法是：用经 典力学的结构分析方法分别计算施工阶段在该阶段 桥梁结构体系上施加本阶段外荷载增量产生的结构 内力和位移 ，并把各阶段计算 出的内力和位移进行 数值 累加 ，从而得到桥梁施工中问过程和成桥状态 的结构 内力和变形 。 对于连续梁而言 ，由于结构形成过程经历 的施 工阶段少，过程相对简单 ，且可变因素少 ，在连续梁 的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 阶段就对连续梁的悬臂施工过程、合龙、体系 转换以及施工中的主要施工荷载作出预估并规定下 来 ，并以此为依据进行施工阶段 和成桥阶段的结构 设计和检算 。这样 的做法是可行 的，也是连续梁桥 收稿 日期 ：2008--01—08 作者简介：秦顺全(1963一)，男，教授级高工，1 984年毕业于西南交通大学铁道工程专业，工学学士，1987年毕业于西南交通大学桥梁与结构 工程专业 ，工学硕士 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 专业编写标 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ，写论文，编预算，提供单位资质，进行投标攻关，联合投标 020-31334179 赵先生,全国服务 标书网 biaoshu.com 长年提供上百家企业，帮您投标，代您操盘 13022067895 赵先生 标书网 biaoshu.com 投标 攻关，操盘 分阶段施 工桥 梁的无应力状态控制法 秦顺全 9 设计中的普遍做法 。 分阶段施工的斜拉桥采用上述连续梁的做法是 否可行 ，答案基本上是否定 的，主要因为 ： (1)大跨度斜拉桥的施工阶段多，体系转换过 程复杂，要在设计阶段就作出切合实际的考虑，难度 很大； (2)斜拉桥施工中一个最大的特点就是可以通 过斜拉索的索力调整 ，控制结构的线形和内力，施工 过程中的索力控制较难在设计阶段确定 ； (3)也是最重要 的一点 ，设计者往往希望斜 拉 桥成桥后的恒载状态是满足某种条件最优的理想成 桥状态，也就是说 ，大多数情况下斜拉桥的恒载成桥 状态是指定的。 基于上述 3个方面的原因，一般情况下，斜拉桥 成桥恒载状态的结构 内力和线形是指定 的，并在此 基础上进行结构设计和运营阶段各种荷 载的检算。 但斜拉桥又是分阶段施工形成 的，计算斜拉桥施工 中间阶段的结构内力和线形是斜拉桥施工前必须解 决的问题。传统 的安装计算方法是“倒退分析法”。 斜拉桥的安装计算解决了满足成桥目标要求的 斜拉桥中间施工过程理想状态的结构内力和线形的 分析计算问题，理论分析的主梁线形和斜拉索索力 怎样在实际结构上实施也是斜拉桥施工中必须解决 的问题。桥梁结构的设计状态是有温度条件的，一 般桥梁设计状态 的温度是桥址处的年均温度，也就 是说，安装计算确定的主梁线形和斜拉索索力的张 拉值也是桥址年均温度下 的数值。桥梁施工时 ，大 气温度和桥梁构件温度不可能就是在桥址处的年均 温度(桥梁设计温度)，而大跨度斜拉桥温度特别是 温差对主梁线形和斜拉索索力 的影响又非 常大 ，怎 样保证主梁高程放样和斜拉索张拉后，结构状态回 归至设计温度时，线形和索力符合设计值是一个很 大的难题。另外 ，桥梁施工时 ，桥上不可避免地有施 工临时荷载 ，量值和作用位置明确 的施工荷载可在 安装计算时预先考虑其影响，但实际施工操作时，桥 上施工荷载的移动又有不 确定性 ，怎样在桥梁 的施 工中尽量减小临时施工荷载对成桥内力和线形的影 响也是桥梁施工中需解决的问题 。 斜拉桥的一个最大的特点就是可以通过施工过 程中斜拉索索力 的调整来控制结构 的内力和线形 ， 但是实际施工中的调索工序又是比较费时的，节段 混凝土浇注过程的调索如果操作不 当还会影响已浇 注混凝土的质量 ，如果能实现斜拉索的索力调整与 其他工序同步并行操作 ，对提高工效 和保证施工质 量都是有好处 的。 传统的分阶段施工桥梁分析方法通过分阶段计 算出的结构内力和位移的数值累加建立起过程状态 和最终成桥恒载状态的联 系，解决过程状态温度和 荷载变化的效果较差 。无应力状态控制法则用构件 单元 的无应力长度(结构受荷载变形后单元节点之 间的几何距离是单元有应力时的长度 。假设卸除该 单元的轴向力 ，单元轴 向变形恢复，此时单元节点的 几何距离定义为构件单元的无应力长度)和无应力 曲率(结构受荷载变形后单元任意截 面挠度曲线 曲 率是单元的有应力曲率 ，假设在此基础上卸除该单 元的弯矩 ，单元的弯曲变形恢复，此时单元挠度曲线 的曲率称之为构件单元的无应力曲率)2个固有的 状态量实现成桥 目标 的 自动逼近 ，实现桥梁施工过 程的多工序并行作业和温度差异与临时荷载影响的 自动过 滤 。 文中以斜拉桥为例对分阶段施工桥梁的无应力 状态控制法的基本原理及应用予以介绍。 2 分阶段施工桥梁结构力学平衡方程 对如图 1所示的斜拉桥，结构分阶段施工形成 ， 但不指定桥梁结构 的形成过程 ，研究最终状态结构 的内力和位移 。 ‘ P1 P 2 Pt 图 1 分 阶段 施 工 的 斜 拉 桥 假设通过分阶段施工形成 的桥梁最终状态节点 位移为 M 、 和 0 ( 一1，2，3，⋯，m )。 最终状态结构的总变形势能应是每个单元变形 势能之和 U总一∑UJ J=1 多个外荷载作用下 ，图 1结构的外力功为 W一∑P ·△ = l 式中，m 为节点总数； 为单元总数；z为外荷载 总 数 ；△ 为 P 对应的节点位移 ，可理解为代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 节点位 移 M、 和0的广义位移 。 结构体系总势能 " Z ／／一U总一W一∑UJ一∑P ·△ 维普资讯 http://www.cqvip.com 专业编写标书，写论文，编预算，提供单位资质，进行投标攻关，联合投标 020-31334179 赵先生,全国服务 标书网 biaoshu.com 长年提供上百家企业，帮您投标，代您操盘 13022067895 赵先生 标书网 biaoshu.com 投标 攻关，操盘 10 桥梁建设 2008年第 1期 结构最终状态的平衡条件是 31-1=3 +3W = O a∑U， a∑ P ·△女 一 一 一 1，2，3，⋯ ，3m (1) a△， a△ ’ ’ ’ 不论图 1结构形成过程如何 ，构件单元何阶段 安装 ，最终状态构件单元的变形势能只与单元的最 终变形和零应力(无应力)时的长度和曲率有关n 。 如图 2，最终状态单元( ， )的轴向变形 ： Al一 “，一 Ui+ f— f0 式中，z。为构件单元 的无应力长度。 VJ — — — — 一 O1 日』 L——————— ————一 (a)总体坐标系 (b)局部坐标系 图 2 单元变形 一 ．△2 一 E A - U 一 +(2 )] T == — 一 7"3 COS口 S1not ‘—— Slna coSo／ 0 0 0 0 0 0 0 0 一 0 0 0 COS口 — — S1no／ 0 0 0 0 0 0 0 sina 0 COSO~ 0 0 1 式中，T为坐标转换矩阵。取 s—sina，c—COSO~。 一 掣[C2Ui+S~'Ui--C2U)--S~'Uj--(卜2。) ]d U． ￡ 一 删 +S2"Ui--SCUj--S2"U)--(卜2 ] d ． ￡ aU轴向 一 ■一 (2a) (2b) (2c) Ouj — EA[-c2ui--SCvi+C2U1+ f +(z一 ] (2d) 一 [--SCUi--$2Vi + 。 +(2 ) ] (2e)d 72。 ￡ 。 aU轴向 一 一 (2f) 单元 (i，J)上无单兀荷载时，曲率 K 沿单兀长 度方向的变化一定是线性的。设 i端的曲率为K ， 端的曲率为 K ，则 K(z)一 K + ．z △K (z)一 AK + —AK — j — -- - 一 AK~ ． z 当( ，J)杆仅受杆端荷载时 ，( ，J)杆的变形 曲 线是 3次曲线。单元变形后的几何曲率可 由单元两 端节点的位移来计算 引。 ’ K 一吾(3 一3 一2 一 ，) K 一吾(3 一3 + +2 ) 设单元( ，J)端无应力时的曲率为 K 。和KIo’则 9 一 一 一 一 AK 一鲁(3 ～3v 一2／0 一／8 )一K o 9 一 一 一 一 AK 一鲁(3v 一3v +lO +210 )一K o 单元 的弯曲变形势能 u弯曲一 EI △K ( )出 = (△ +△K △ +△ ) =丁12EI 一 1 --S2 f 一丢z )一(K 。一K，。)．了EIs (3a) =丁12EI( +C2~Ji+11以 一 c +1 1c )+(K 。一K，。)．丁EIf (3b) = 2EI． 3 一 3cv，+lo，)+K o·EI (3c) =丁12EI(--S2U i + +S2Ujh + 1 z )+(K 。一K妒)．丁EI (3d) ：丁12El 2 i lcOi--SCUj+ c 一 1c )一(K 。一K 。)．E 丁 I f (3e) ： ( 3 +3suj--3cvj+ 2ZOj)一K 。·EI (3f) 式(2)+式(3)，代入式(1)，并写成矩阵形式 ∑D8一{P)+∑L。 (4) m 让 嘶 毗 一 一 一 一 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 专业编写标书，写论文，编预算，提供单位资质，进行投标攻关，联合投标 020-31334179 赵先生,全国服务 标书网 biaoshu.com 长年提供上百家企业，帮您投标，代您操盘 13022067895 赵先生 标书网 biaoshu.com 投标 攻关，操盘 分阶段施 工桥梁的无应力状态控制法 秦顺全 11 D ： Lo一 (_cEA + s ) (丁EA一丁12EI) 6 一 (一 EA 2一 ) (一 + ) (丁EA一丁12EI) (丁EAs + c ) 6 (一 +丁12EI) (一丁EAs 丁12EIc ) l b 』 b 』 l — 。 (1-- l。) EA_c+(K 。一K 。)丁EI (1--f0) 一(Kf0一K)o _cEI — K o·E1 ～ (1-- z。)E丁Ac一(K 一K ,o )丁EI5 一 (1--z。)丁EA +(K 。一K,o)丁EIc (5) 式(4)的平衡方程也可写为 [K]{ }一 {P}+{L。} (6) 式(6)就是分 阶段施工桥梁结构 的平衡方 程。 对于空间结构也可推导出类似的平衡方程。 3 无应力状态控制法基本原理 由式(6)的平衡方程可以看出，分阶段施工的桥 梁结构最终状态的内力和位移 由下述 4个条件惟一 决定 ： (1)外荷载(结构恒载)的作用位置和大小。 (2)结构体系。组成结构的构件单元的几何尺 寸、位置和刚度。 (3)边界条件。 (4)构件 单 元 无应 力 状 态 下 的几 何 长度 和 曲率 。 对于任意 的分 阶段施工桥梁结构 ，当上述 4个 条件一定时 ，组成的桥梁结构的内力和变形是确定 的，惟一的，与结构构件单元的安装形成过程无关。 这个结论对考虑几何非线性的结构也是适用的口]。 传统的分阶段施工桥梁结构分析中之所以会得出桥 梁的最终内力和位移状态与结构的施工过程紧密相 关的结论 ，是因为其分析过程未关注组成结构的构 件单元的无应力状态量。换句话说，分阶段施工的 桥梁结构最终状态的结构内力和位移与组成结构的 (一丁EAc 2一丁12EIs ) (一 +丁12EI) 6Er 一 1 2" (丁EAc + ) (丁EA一丁12EI) 6 (一 +丁12EI) 一 6EIs (一丁EAs2一丁12EIc ) 6EIc — — — 6 — — E ． — I — ， — 2 — — E ． — I — Z ／EA 12EI 1 6EI ＼丁 一丁 (丁EAs 十 c )一 c 6EI EI 一 丁 构件单元在无应力时的几何长度和曲率有关。由此 可得无应力状态控制法原理一：一定的外荷载、结构 体系、支承边界条件 、单元 的无应力长度和无应力曲 率组成的结构，其对应的结构内力和位移是惟一的， 与结构的形成过程无关。 无应力状态控制法原理一描述的是分阶段施工 桥梁结构施工过程与最终状态的关系 。下面再来研 究过程状态 的内力 、位移 与无应力 状态量 之间 的 关系。 如图 3所示是分阶段施工桥梁的 2个过程状 态 ，当结构施工过程荷载变化时 ，结构内力和位移也 会随之发生变化 ，其增量可由式(7)来计算 [K]{ ～ }一 {P ～P } (7) ／／ ＼＼ 1 l 0 200 200 2 — — — — ／／ ＼＼ ． 1 l )0 300 30o 3‘ (a) 过程状态 l(P·) (b)过程状 态2(P 2) 图 3 施工过程状态 依据分阶段施工桥梁结构 的平衡方程 ，对于过 程状态 1(P )有 [K]{ }一 {P }+{L。 } (8) 对于过程状态 2(P )有 [K]{ }一 {P }+{L。 } (9) 式(8)一式(9)得 [K]{ 1一 }一{P 一P }+{L。 }一{L。 } (10) 式(10)一式(7)得 {L。 }一 {L。z} 结构构件单元 的无应力长度和无应力曲率是结 构本身的固有量，不会随结构的加载和结构体系的 改变而变化 。要改变结构构件单元的无应力长度和 维普资讯 http://www.cqvip.com 专业编写标书，写论文，编预算，提供单位资质，进行投标攻关，联合投标 020-31334179 赵先生,全国服务 标书网 biaoshu.com 长年提供上百家企业，帮您投标，代您操盘 13022067895 赵先生 标书网 biaoshu.com 投标 攻关，操盘 12 桥梁建设 2008年第 1期 无应力曲率必须对构件单元的 “外形”有实质的“物 理”改变，如斜拉桥 中，若要减少斜拉索单元 的无应 力长度必须通过张拉千斤顶人为地拔出斜拉索端锚 头 ，以减小梁 、塔锚固点之间斜拉索的长度。 由式(10)可以看出 ，当两过程状态无应力状态 量变化，而荷载不变时，结构无应力状态量的变化会 惟一对应一个结构内力和位移的变化。 [K]{ 一 }一 {L。 }一{L。 } (11) 式(11)描述了单元无应力状态量调整对结构内 力和线形的影响，考虑到斜拉索调索计算的习惯，下 面来研究一般的斜拉桥结构无应力索长变化与索力 变化之间的关系。 如图 4所示 ，结构状态 A：斜拉索的几何长度 S ，无应力长度 S 。，面积 A，弹性模量 E，索力 T1； 通过用千斤顶主动张拉斜拉索成为状态 B：索的几 何长度 S ，无应力长度 S2。，索力 7"2一T +AT1 。 状态 A： Sl— Sl。+Tl·Sl。／EA (12) 状态 B： S 一 S 。+ T2·S2。／EA (13) (a)状态A (b)状态B 图 4 斜拉桥调索 式 (13)一式(12)并忽略二阶量得 ： S2一 Sl— S20一 S10+ ATl2·S20／EA 设在 A、B两点施加沿 AB方向的 1对反向单位 力 ，A、B两点沿 AB方向的几何位置变化设为 ￡，则 S20一 Sl0+ △丁l2·S20／EA = AT12·￡ AT12一 (S10一 S2。)／( 一￡) (14) f 式(14)说明了在外荷载和结构体系不变时 ，无 应力索长的调整 与索力变化的对应关系。斜拉索 AB的无应力长度从 S 。调整到 S 。对整个结构的效 应与 AB索张拉力增加 △丁 等同。 综上所述 ，可得出无应力状态控制法原理二：结 构单元的内力和位移随着结构的加载 ，体系转换 和 斜拉索的张拉而变化，单元无应力长度 只有人 为的 调整才会发生变化。当荷载和结构体 系一定时 ，单 元的无应力长度的变化必然惟一地对应一个单元轴 力的变化。 利用无应力状态控制法的 2个基本原理，可以 非常有效地解决分阶段施工桥梁结构分析计算和施 工过程控制中的若干问题 ]。 4 无应力状态控制法的工程应用 4．1 斜拉桥安装计算问题 依据无应力状态控制法原理一，只要外荷载、结 构体系、支承边界条件和单元 的无应力长度和无应 力曲率确定 ，则最终恒载完成后的成桥状态的内力 和线形是确定的、惟一 的。下面分别研究斜拉桥安 装计算中的 4个决定成桥最终状态 内力和线形 的 因素。 (1)外荷载。施工过程结构的恒载虽然分次施 加，但最后成桥时所有构件单元恒载一定施加完毕； 施工中结构上作用的施工临时荷载在整个斜拉桥施 工中的大小和位置都在发生变化，但在桥梁施工完 成时均全部拆除。所以，安装计算中斜拉桥成桥时 外荷载(恒载)是确定的。 (2)结构体系。斜拉桥分 阶段施工中，结构体 系多变 ，但斜拉桥施工完成时，其结构体系一定是成 桥理想状态要求的结构体系。 (3)支承边界条件。与外荷载、结构体 系一样 ， 分阶段施工的斜拉桥施工完成后其支承边界也一定 与设计要求的成桥 目标状态一致 。 (4)单元无应力曲率 。节段预制拼装的桥梁结 构，节段在台座上预制时 的几何外形应满足斜拉桥 成桥目标状态该节段无应力曲率的要求；若节段悬 臂浇注 ，则应通过悬浇时节段前后 的高差来控制节 段未受载时的曲率与成桥 目标状态下该节段单元的 无应力曲率相等。 在满足了上述外荷载、结构体系 、支承边界条件 和单元无应力曲率等条件后，只要分阶段施工的斜 拉桥施工完成时斜拉索的无应力长度也和成桥 目标 状态斜拉索的无应力长度相等，依据无应力状态控 制法原理一 ，则通过分阶段施 工形 成的最终成桥状 态的内力和线形一定自动逼近设计要求的成桥目标 状 态 。 是否可以通过控制斜拉索的下料长度来满足其 无应力长度相等的条件呢?答案是否定的!主要因 为：① 斜拉索的下料长度和塔、梁锚固点之间距离 的测量精度往往难以满足要求 。② 更重要的一点 ， 不能只关心建成的斜拉桥是否满足成桥 目标状态内 力和线形的要求 ，而同时更应关注桥梁分阶段施工 过程中，各施工中间阶段结构的状态，即斜拉桥的中 间施工过程结构是否安全 。要解决上述问题 ，必须 应用无应力状态控制法原理二[式(14)]，建立起斜 拉索无应力长度和斜拉索索力的对应关系，检算施 维普资讯 http://www.cqvip.com 专业编写标书，写论文，编预算，提供单位资质，进行投标攻关，联合投标 020-31334179 赵先生,全国服务 标书网 biaoshu.com 长年提供上百家企业，帮您投标，代您操盘 13022067895 赵先生 标书网 biaoshu.com 投标 攻关，操盘 分阶段施工桥梁 的无应力状态控制法 秦顺全 13 工中间过程结构的安全度 。当斜拉桥分阶段施工中 的应力控制 需要 时，斜拉 索 的无 应力 长度应 分步 到位。 综上所述 ，用无应力状态控制法确定斜拉桥施 工中间过程理想状态时，其分析计算过程如下： (1)计算设计指定的成桥 目标状态各斜拉索的 无应力长度。 (2)根据斜拉桥 的实际施工过程 ，对结构进行 分阶段的正装计算 。正装计算过程 中，根据施工阶 段结构受力的需要 ，每根斜拉索可多次张拉或放松 ， 惟最后一次主动张拉(张拉到位)时需将该斜拉索的 无应力长度通过张拉调整至成桥 目标状态的无应力 长度(计算值)。 如果是钢结构斜拉桥或混凝土斜拉桥不考虑混 凝土收缩徐变影响时，按上述第 2步得到 的成桥状 态一定 自动逼近成桥 目标状态 。当考虑混凝土收缩 徐变影响时 ，上述第 2步得到的成桥状态将会偏离 成桥 目标状态，这时需通过人为地 调整斜拉索使安 装得到的成桥状态结构的内力满足成桥 目标状态的 要求 ，重新计算 目标状态无应力长度 ，再按第 2步要 求重新进行正装计算 ，直至收敛。成桥状态位移 的 偏差可通过主梁安装过程 中的预拱度来调整。 需要指出，对于混凝土斜拉桥上述混凝土收缩 徐变影响的迭代过程是必然的。主要因为指定的成 桥理想 目标状态未考虑或未完全考虑斜拉桥分阶段 施工过程的收缩徐变影响。用传统的“倒退分析法” 也有此迭代过程。使用无应力状态法可以很 明确地 表明安装得到的成桥状态的内力完全逼近于成桥 目 标状态 ，收缩徐变的影响主要反应在位移的偏差上， 这种位移的偏差用预拱度来调整 。 斜拉桥 中索力 的变化有 2种 ，一种是改变斜拉 索 自身无应力 长度 (利用千斤顶张拉)时的索力变 化 ，另一种是由于外荷载 、体系改变 、混凝土收缩徐 变和其他斜拉索张拉等引起的变化。无应力状态法 更关注由于斜拉索 自身无应力长度改变引起的索力 变化。所谓“到位张拉”就是指某一根斜拉索最后一 次主动调索，使其无应力长度调整至成桥 目标要求 的长度。斜拉索到位张拉后，后续阶段索力还会发 生变化，但成桥后索力一定会 自动逼近成桥 目标状 态的索力。 4．2 施工过程温度与临时荷载影响的过滤 斜拉桥实际施工时，斜拉桥上一般都布置有应 力、索力 、线形和温度测点。在特定 的监控测试 阶 段 ，选择凌晨 日出前气温较为恒定 的时段同时测试 结构的应力、索力、线形和温度，当桥上有施工临时 荷载时 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 其大小和位置。由于测试的应力、索力 和主梁线形数值有对应的温度和临时荷载，在计算 机里很容易把应力 、索力和线形 的实测值修正至设 计温度和标准荷载条件下的数值。将这些经过标准 化处理后的实测值与对应的中间施工过程理想状态 的计算值进行对 比，可以判断当前结构的状态 ，并决 定下一阶段的操作，下达下道工序的操作指令。 上述施工测试的信息收集和制定控制对策的信 息处理过程在理论上是严密的，实际操作的效果也 是非常好的。但是，第三步信息的反馈一监控指令 的执行却是一个难题 。监控指令中的索力调整是在 设计温度条件下的，不太可能要求现场 的温度就是 设计温度，对施工时的温度预测也是 困难的，即使严 格要求监控指令的施工操作在凌晨气温稳定时进 行，但也只能消除日照的影响，况且这么做也是不实 际的。所以传统做法监控指令 的实施效果很差。 按照无应力状态法与过程无关的原理，如果监 控指令中斜拉索的调整不用索力为调整依据 ，而是 用两状态之间斜拉索无应力长度的差值作为调整的 依据 ，则可完全避开温度和桥上施工 临时荷载变动 的影响。当用伸长量(无应力长度差值)调整时，如 果结构温度和桥上 临时荷载恰巧与设计条件一致 ， 则索力的变化与理论计算值相 同，如果温度和临时 荷载与设计值有差异 ，则桥上的实际索力变化与理 论值也会不一致，但这个实际索力 的变化 回归到设 计温度和标准荷载时 ，索力的变化必然趋 近于理论 计算值。 4．3 斜拉桥施工中的同步作业问题 混凝土斜拉桥主梁节段悬浇时 ，为 了控制节段 混凝土全部浇注完成时主梁上缘的拉应力水平 ，节 段混凝土浇注前必须张拉 C 斜拉索 ，使主梁上缘储 存一定的压应力。当节段混凝土数量较大时，往往 由于 C 索在混凝土浇注前预张拉 时主梁下缘拉应 力控制，使上缘的预压应力不足，这时需要在主梁节 段混凝土的浇注过程中增加一次调索。 如图 5所示 ，传统的做法是 ：节段混凝土浇注前 预张拉 c 索至一定数值，浇注 1／z节段混凝土，再 次张拉 c 索，继续浇注节段混凝土直至完成。 上述的做法存 在如下问题：① 由于 C 索 的调 整是以索力作为调整控制量，而索力与节段混凝土 浇注的数量密切相关 ，1／z节段混凝土数量的估计 在实践中很难准确 ，由于荷载估计不准，索力调整的 实际精度差。② 由于施工现场 的调索需要一定的 维普资讯 http://www.cqvip.com 专业编写标书，写论文，编预算，提供单位资质，进行投标攻关，联合投标 020-31334179 赵先生,全国服务 标书网 biaoshu.com 长年提供上百家企业，帮您投标，代您操盘 13022067895 赵先生 标书网 biaoshu.com 投标 攻关，操盘 14 桥梁建设 2008年第 1期 (a)浇注前状态 (b)浇注1／2状态 (c)浇注完成状态 图 5 节 段 混 凝 土 施 工 状态 时间，为了稳定桥上荷载而暂时中断现场的混凝土 利用结构内力和线形与过程无关 的原理 ，实现 灌注会给施工带来风险。 了多工序并行作业，简化了斜拉桥的现场施工操作， 实践中，也有在 I／2节段混凝土浇注完成 时 C 提高了施工效率和工程质量 。 只粗略调整(不要求节段混凝土的重量准确)，节段 利用结构单元无应力状态量稳定 的特点 ，避免 混凝土浇注完成时再将 C 索张拉至设计值。这样 了施工中温度和施工临时荷载对成桥状态内力和线 做的最大风险在于节段混凝土浇注完成时，接缝处 形的影响，提高了结构内力和主梁线形的控制精度。 混凝土一般已经初凝，再调索可能会影响节段混凝 无应力状态法适用于所有结构形式和施工方法 土的质量。 的分阶段施工桥 梁。1993年在武汉 长江二桥首次 如果按照无应力状态控制法 的基本思想，图 5 成功应用口。’¨]，目前已大范围推广 ，已建成 的 27座 中的步骤(a)～(c)C 斜拉索 的调索和节段混凝土 各种类型的大跨度桥梁 的应用表明，效果 良好 。 的浇注是可以同步并行操作的。具体做法是 ：节段 混凝土连续浇注，混凝土浇注过程 中同步调整斜拉 索索力，C 索的调整以步骤(c)与步骤(a)两状态之 x 陬： 间的无应力长度差来控制，同时预先通过计算设定 [1] 奥登J T，里帕格 E A．弹性结构力学[M]．北京：中 C 索调索的最早开始调索时间和最迟完成调索时 国建筑工业出版社，1986． 间 ，确保结构的安全。最早开始调索时间：节段混凝 [2] 中铁大桥勘测设计院有限公司．分阶段施工桥梁的无 土浇注至一定数量，如 1／4节段混凝土 ，开始调 C 应力状态控制法与工程实践[z]．2007． 斜拉索，假设此时 C 斜拉索 的调整即告完成，利用 I-3] 唐锦春，孙炳楠，郭鼎康·计算结构力学[M]·杭州：浙 无应力状态控制法原理二计算 C 索的索力，进而检 江大学出版社， 。 。· 些鉴态车梁的拉应力水平是否满足要求，并根据 [4 耋 煮 ’江大22--桥三24．塔斜拉桥舡监控口l桥梁 计算情 况决定是否提前或延后。最迟完成调索 时 [5] 航_武汉白沙洲大桥斜拉桥施工监控[A] ． 中国 间 ：根据 C 斜拉索开始调索的时间，结合斜拉索张 公路学会桥梁和结构工程学会 2O0o年桥梁学术讨论 拉的实际操作时间、混凝土的浇注顺序和初凝时间 会论文集[c] ． 北 京 ：人 民交 通 出版 社 ，2000．409一 综合确定，并越早越好。 412． 由于斜拉索 的无应 力长度在施 工期 间可 以调 [6] 高宝峰，黄燕庆．天津塘沽区海河大桥施工监控[J]． 整，所以本文主要介绍 了无应力状态控制法在斜拉 人民长江，2003，(6)：59--60． 桥中 3个方面典型 的工程应用，实际上无应力状态 [7] 吴运宏．重庆李渡长江大桥施工监控计算[J]．桥梁建 控制法适用于所有分阶段施工的桥梁 2．8． 。 设，2006，(s2)：180--182· [8] 秦顺全．桥梁施工控制——无应力状态法理论与实践 5 结 语 [M]·北京：人民交通出版社，2006· 无应力状态控制法用构件单元的无应力状态量 [9 安 无应力状态控制法[Jl桥梁建 建立起过程状态之问、过程状态与最终成桥状态 的 [1o] 秦顺全 ，谢红兵，刘孝军．武汉长江二桥斜拉桥安装 联系，是确定分阶段施工桥梁结构过程状态与最终 计算及监控管理[J]．桥梁建设 ， 1995,(3)：41—43． 状态关系的方法 ，通过无应力状态量可 以由桥梁最 [11] 秦顺全，林国雄 ． 斜拉桥安装计算——倒拆法与无应 终状态的内力、线形直接求解桥梁施工 中间状态 的 力状态控制法评述[A]．1992年全国桥梁结构学术 内力和线形。概念更加清晰，适应性更强 ，是一种新 大会论文集[c]．上海：同济大学出版社，1992．569一 方法，是 自主创新 的成果 。 573． 维普资讯 http://www.cqvip.com 专业编写标书，写论文，编预算，提供单位资质，进行投标攻关，联合投标 020-31334179 赵先生,全国服务 标书网 biaoshu.com 长年提供上百家企业，帮您投标，代您操盘 13022067895 赵先生 标书网 biaoshu.com 投标 攻关，操盘