探究大跨度鋼箱梁斜拉橋的施工控制

王金梁

摘 要：為了保證跨海大橋主橋橋體，建設(shè)成型之后的內(nèi)力和線型之間的拉力，滿足設(shè)計的要求，采用無應(yīng)力的狀態(tài)為理論基礎(chǔ)的施工控制方法。對于結(jié)構(gòu)非線性和參數(shù)評估識別以及平差分析的結(jié)果進(jìn)行測算，根據(jù)跨海大橋的橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在施工的過程中應(yīng)該控制好大橋結(jié)構(gòu)的無應(yīng)力夾角，并確定大跨度鋼箱的斜梁現(xiàn)場安裝設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：大跨度；鋼箱梁；斜拉橋；施工控制

中圖分類號：U445 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0051-02

前言

采用單側(cè)推的方式，配合跨海大橋的合龍方案，根據(jù)跨海大橋的實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和建設(shè)施工過程中的溫度變化，有效的控制大橋合龍過程中的風(fēng)險，通過全面的合格的施工工藝控制，才能夠?qū)崿F(xiàn)跨海大橋高精度的順利合龍操作。因此，探究大跨度鋼箱梁斜拉橋的施工控制是為了能夠滿足橋梁線形及內(nèi)應(yīng)力幅度，作為施工設(shè)計要求的基礎(chǔ)和保障，跨海大橋不僅需要外形美觀，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，而且更重要的是必須非常堅固。

1 跨海大橋的設(shè)計特點(diǎn)

跨海大橋一般采用的是斜拉橋的設(shè)計，斜拉橋本身外形非常美觀，而且具有良好的經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)于其合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)，因此，在大跨徑橋梁過程中具備非常好的競爭優(yōu)勢，因此很多跨海大橋都采用的是這種斜拉橋的設(shè)計?？缍却笥?00米的斜拉橋的橋梁一般來說都會采用鋼箱梁的形式來進(jìn)行設(shè)計，這種設(shè)計形式由于施工工藝相對工序較多，工藝比較繁瑣復(fù)雜，在建設(shè)期間可能會面臨一定的風(fēng)險。但是由于其成功合龍之后斜拉索較長，主梁剛度較小，整體構(gòu)造美觀大方，而且結(jié)實(shí)耐用，合龍成功之后的跨海大橋使用壽命非常長，因此，受到了國內(nèi)外很多跨海大橋設(shè)計單位的青睞。

2 大跨度鋼箱梁斜拉橋線性控制特點(diǎn)

2.1 非線性效應(yīng)非常明顯

大跨度鋼箱梁拉橋的非線性效應(yīng)是比較明顯的，這是由于其施工控制和常規(guī)的混凝土斜拉橋的施工控制工藝是完全不同的，在這種控制的過程中，由于非線性效應(yīng)的明顯性特質(zhì)，使得大跨度鋼箱梁斜拉橋的跨度較大，因此在斜拉索很長，主梁剛度非常小的情況下，主梁和橋塔之間的位移量必然是非常龐大的數(shù)字。斜拉索具有明顯的垂直效應(yīng)，保證了整個橋體的穩(wěn)固。但是這種非線性效應(yīng)需要的，是在大橋的大跨度合龍過程中，尤其是對于大橋的大跨度鋼箱梁斜拉橋的施工初期，一定要注意焊接每一個步驟的精確性。

2.2 大跨度鋼箱梁拼裝時梁段的調(diào)整范圍不大

大跨度的鋼箱斜梁拼裝的過程中，由于全焊接的鋼箱系梁是通過頂?shù)装搴附涌p的寬度來改變整個的標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)高尺寸，大跨度的鋼結(jié)構(gòu)變形和傾斜角的調(diào)整，哪怕是只要有微小的調(diào)整都有可能極大程度上影響到跨海大橋的整體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的變形程度。大跨度的鋼箱前斜梁調(diào)整的栓焊結(jié)合和全雙接口的焊接準(zhǔn)確度。由于角度調(diào)整的范圍不大，所以整個的鋼結(jié)構(gòu)變形可調(diào)整范圍非常小。因此，在進(jìn)行跨海大橋的合龍工程和整個的建設(shè)過程中，都要注意對于鋼箱梁拼裝時梁段的調(diào)整范圍不宜過大，在對接時要注意精確的調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)的拼裝角度和每個拼裝結(jié)構(gòu)的距離。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)的變形程度和溫度效應(yīng)

正是由于大跨度的鋼箱梁斜拉橋結(jié)構(gòu)主要是鋼結(jié)構(gòu)制成，因此在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計和組裝過程中，要注意橋梁的安裝季節(jié)和水面溫度的溫度效應(yīng)，由于大跨度鋼箱梁斜拉橋的施工工藝對于溫度效應(yīng)的依賴性較強(qiáng)，這是由于鋼結(jié)構(gòu)變形對于溫度變化非常敏感，跨海大橋的長度可觀，斜角角度也較大，而鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)微變形都有可能影響整個跨海大橋的穩(wěn)固和質(zhì)量。因此，對于鋼結(jié)構(gòu)變形和溫度變化之間的關(guān)系，在施工控制過程中周密考慮，進(jìn)而控制溫度的影響是非常有必要的，具體情況如圖1所示：

2.4 鋼結(jié)構(gòu)制造的精密程度和鋼箱梁懸臂拼裝

由于目前的跨海大橋很多部件是在工廠組裝成型之后，拿到現(xiàn)場組裝制作的，這樣大大縮短了跨海大橋，在制造過程中的復(fù)雜工藝，縮短了整個橋梁的裝配周期，因此受到了施工現(xiàn)場和施工項目組織人員的歡迎。但是由于工廠的制造精度是延續(xù)一定范圍內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，那么制造精度與大橋的實(shí)際橋梁架設(shè)地址周圍的環(huán)境勘測的結(jié)合度可能有一定的偏差，因此，對于大跨度鋼箱梁懸臂拼裝現(xiàn)行的影響有時會非常明顯。

此時，就需要在整個的施工環(huán)節(jié)過程中應(yīng)對大跨度鋼箱梁斜拉橋的施工過程更加謹(jǐn)慎，尤其是利用先進(jìn)的儀器，制定合理的控制原則，安排專門的監(jiān)理人員從施工計算和分析的角度，從施工初期預(yù)制件的裝配以及施工過程中各個構(gòu)件現(xiàn)場安裝監(jiān)理控制方面，把握住大跨度鋼箱梁斜拉橋的關(guān)鍵性工序，在施工過程中始終要使大跨度鋼箱梁斜拉橋的每一個工序都處于安全值范圍之內(nèi)，保證跨大橋成型之后整個橋梁的線形形態(tài)，盡可能保證出入不大，而且要注意大橋的內(nèi)力狀態(tài)必須嚴(yán)格符合施工圖的設(shè)計要求，從每一個具體方面對于大跨度鋼箱梁斜拉橋的施工控制要點(diǎn)進(jìn)行理論研究和實(shí)踐探討。

3 大跨度鋼箱梁斜拉橋施工控制計算分析要點(diǎn)

3.1 分階段循環(huán)施工方法計算

大跨度斜拉橋采用分階段循環(huán)施工方法，對于大跨度鋼箱梁斜拉橋施工控制必須要經(jīng)歷整個橋梁的逐漸變形轉(zhuǎn)化過程，確定斜拉橋的狀態(tài)和斜拉橋?qū)?yīng)施工關(guān)系，保證施工狀態(tài)的內(nèi)力和線性式對應(yīng)施工設(shè)計圖的要求，就必須要經(jīng)過合理的精確測算，從理論分析的角度來確定橋梁的結(jié)構(gòu)。每一個施工過程的內(nèi)力和線形結(jié)構(gòu)都必須要結(jié)合參數(shù)敏感性分析，對于誤差識別的手段進(jìn)行嚴(yán)格的甄別，最終形成橋線形和受力狀態(tài)，滿足設(shè)計模型的要求。

3.2 跨海大橋非線性因素計算

大跨度鋼箱梁斜拉橋的計算需要考慮到多種非線性影響因素，這些非線性影響因素包括了斜拉索的垂直效應(yīng)，以及在結(jié)構(gòu)大變形中對于彎矩和軸力組合效應(yīng)的考慮。在計算時同樣是使用相應(yīng)的軟件通過修正所得彈性模型，盡可能地處理大橋拉索的垂直效應(yīng)，找出影響跨海大橋非線性計算的因素，滿足對于橋的中跨度影響，這里可以采用借助軟件的仿真計算，從幾何結(jié)構(gòu)和非線形特性的方面來推測大橋可能產(chǎn)生安裝過程中的問題。對于混凝土設(shè)計極限的壓應(yīng)力，為了能夠?qū)蚨战孛孢吘壍幕炷翍?yīng)力達(dá)到材料設(shè)計的盈利，可以采用失穩(wěn)準(zhǔn)則，以墩高為例計算：=F/A+MY/I=2.393+1.969=4.352MPa。

3.3 大跨度橋梁的參數(shù)敏感性分析

在大跨度斜拉橋施工過程中，由于材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)都是與設(shè)計趨勢有差異的，對于敏感性的分析和識別，必須要采用修正理論的計算模型是理論計算和實(shí)際的控制，計算都在重點(diǎn)敏感區(qū)域內(nèi)達(dá)到理想狀態(tài)?？绾４髽虻闹攸c(diǎn)敏感參數(shù)一般集中在斜拉索彈性模型和兩段重要的計算方面，因此，在跨海大橋施工的過程中，應(yīng)該重點(diǎn)控制斜拉索，利用橋梁建設(shè)軟件參數(shù)敏感分析的彈性模型，對于大跨度鋼箱系納涼的鋼箱梁中要進(jìn)行計算，并且將施工階段的由校務(wù)長范圍計算出來。參數(shù)敏感分析主要就是為了能夠控制好制作階段和施工階段對于容許誤差之間的確定并且及時的修正誤差。

4 結(jié)束語

跨海大橋鎮(zhèn)建設(shè)和最終合龍的過程中，對于每一個橋梁的建設(shè)部分都要經(jīng)過精確而縝密的計算，而不能盲目的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來建設(shè)，計算的過程中比較核心的計算方法是有限元計算，有限元計算可以控制整個施工過程和實(shí)踐過程鋼箱梁拼裝和斜拉索的位移情況，通過無應(yīng)力狀態(tài)法提高監(jiān)控的精度，從而實(shí)現(xiàn)施工過程的多工序并行作業(yè)、平穩(wěn)運(yùn)行。

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