高墩大跨PC曲线连续刚构桥施工监控技术研究

摘要

近年来,随着高等级公路向山区延伸,需要建造大量的高墩大跨曲线预应力混凝土(PC)连续刚构桥。这类桥梁集高墩、大跨、弯曲为一体,施工难度较大,施工过程中受力和变形比同类直线桥复杂,对其施工过程进行监测和有效的控制,是确保施工安全和质量的重要条件,同时,这类桥梁的施工监控也与同类直线桥施工监控有很多不同之处。
　　本文以湖北省麻(城)武(汉)高速公路观石河特大桥为背景,对高墩大跨PC曲线连续刚构桥的施工监控技术进行了研究,为这类桥型的施工监控提供参考,研究的主要内容包括:(1)概述了国内外有关大跨PC连续刚构桥、曲线梁桥的发展以及高墩大跨PC曲线连续刚构桥施工监控研究现状,阐述了高墩大跨PC曲线连续刚构桥的结构和力学特点,介绍了大跨度桥梁施工监控的基本理论。(2)应用结构有限元分析软件MIDAS/Civil对观石河大桥施工过程进行了模拟分析,在此基础上改变平弯半径对不同半径曲线连续刚构桥施工过程进行分析,对比分析了墩高、圆心角、结构自重、预应力、温度效应、混凝土收缩徐变等因素对高墩曲线连续刚构桥的内力和变形的影响。(3)结合高墩大跨PC曲线连续刚构桥施工过程中的变形特点,阐述了相应的线形控制方法。这类桥型的线形控制不仅要设置竖向预拱度控制竖向线形,还应该根据高墩的横向变形从墩身施工开始设置横向预拱度,在悬臂施工阶段还要加强对曲线箱梁平面轴线和扭转的控制,分别设置横向预拱度和扭转预拱度。(4)高墩大跨PC曲线连续刚构桥的施工过程中的应力监测要根据曲线箱梁截面应力的特点布置测点,分析了应力测试的主要影响因素进行,消除温度效应和混凝土收缩徐变影响的修正方法在监控实践中应用,取得了较好的效果。针对这类桥型提出了控制预应力张拉效果的措施。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 预应力混凝土连续刚构桥的发展

1.1.1 预应力混凝土连续刚构桥的历史与发展

1.1.2 曲线梁桥国内外发展与研究概况

1.1.3 高墩大跨PC曲线连续刚构桥的发展

1.2 PC曲线连续刚构桥结构特点及力学特性

1.2.1 结构特点

1.2.2 力学特性

1.3 高墩大跨PC曲线桥梁施工监控的目的意义

1.4 PC曲线连续刚构桥施工监控技术研究现状

1.5 本文主要研究内容

第2章 桥梁施工监测监控基本理论

2.1 背景工程概况

2.1.1 设计要点

2.1.2 施工要点

2.2 施工监测监控内容

2.2.1 线形控制

2.2.2 应力监测

2.2.3 稳定监测

2.2.4 安全监测

2.3 施工预测控制法

2.4 施工监测监控体系

2.5 大跨桥梁施工监控的结构分析方法

2.6 施工监控的影响因素

2.6.1 结构参数

2.6.2 计算模型

2.6.3 温度变化

2.6.4 混凝土收缩、徐变

2.6.5 施工监测

2.6.6 施工工艺与施工管理

2.7 本章小结

第3章 PC曲线连续刚构桥施工结构分析

3.1 曲线梁计算基本理论

3.1.1 曲线梁基本微分方程

3.1.2 曲线梁常用计算理论概述

3.2 有限元模型计算

3.2.1 计算模型的建立及说明

3.2.2 材料参数取值

3.2.3 计算荷载

3.2.4 施工工况划分

3.3 PC曲线连续刚构桥内力与变形影响因素分析

3.3.1 墩高

3.3.2 圆心角

3.3.3 结构自重

3.3.4 预应力效应

3.3.5 温度效应

3.3.6 混凝土收缩徐变

3.3.7 各荷载作用对曲线刚构桥位移的影响

3.4 本章小结

第4章 曲线箱梁线形监控

4.1 概述

4.2 高墩位移监测与控制

4.2.1 墩顶预拱度设置

4.2.2 墩身垂直度控制与预偏量设置

4.2.3 墩底沉降观测

4.3 曲线箱梁悬臂施工变形观测与线形控制

4.3.1 悬臂施工曲线梁预拱度坐标转换公式

4.3.2 箱梁变形观测控制点布置与基准点的设立

4.3.3 竖向挠度观测与竖向预拱度

4.3.4 箱梁轴线控制

4.3.5 箱梁扭转角控制

4.3.6 线形控制联测

4.4 本章小结

第5章 曲线箱梁应力监测

5.1 概述

5.2 应力监测

5.2.1 应力测点、温度测点布置

5.2.2 混凝土容重、弹性模量测试

5.2.3 应力测试方法

5.3 应力误差分析与修正

5.3.1 应变计应变调零

5.3.2 混凝土应变滞后

5.3.3 混凝土弹性模量的影响

5.3.4 温度效应与应变计温度影响修正

5.3.5 混凝土收缩徐变影响及其消除

5.4 应力监测结果

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 本文结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文