時間:2023-03-22 17:34:31
導語:在大跨度橋梁工程論文的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞:橋梁工程;卓越工程師;教學改革;課程建設
為滿足國家對高層次工程人才的需求,國家把培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程師計劃上升為高等工科教育改革的國家戰(zhàn)略,并列入國家長期發(fā)展改革綱要。創(chuàng)新型卓越工程師計劃要求通過高等工程教育培養(yǎng)一大批創(chuàng)新性強、能夠適應國家經(jīng)濟和社會發(fā)展需求的各類工程科技人才,著力解決高等工程教育中的實踐性和創(chuàng)新性問題,提高科技創(chuàng)新能力,最終為社會培養(yǎng)一大批具有卓越人才特征的高級專門人才和拔尖創(chuàng)新人才。本文介紹針對卓越工程師培養(yǎng)計劃的要求以及先前的橋梁工程教學中存在的問題和不足,進行《橋梁工程》課程教學內(nèi)容、教學方法、教學手段及成績評價標準的創(chuàng)新研究和改革的情況
一、創(chuàng)新型卓越橋梁工程師培養(yǎng)體系與課程建設的重要意義
同濟大學橋梁工程系的本科土木工程專業(yè)橋梁工程課群組、研究生橋梁與隧道工程專業(yè)歷史悠久,辦學特色鮮明,特別強調(diào)理論聯(lián)系實際,過去多年中參與了國內(nèi)眾多特大橋梁工程項目的建設和科研工作,解決了許多技術(shù)難題,培養(yǎng)出一批批優(yōu)秀的本科生、碩士生和博士生,其中多數(shù)已成為國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的領(lǐng)導和技術(shù)骨干?,F(xiàn)今國家進一步加大基礎設施建設投入,大量鐵路、公路橋梁項目投入建設既為橋梁工程專業(yè)提供了廣闊的實踐平臺,但同時也給本專業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。為了更好地面對國際化、創(chuàng)新型、競爭性的社會,保持專業(yè)的特色和優(yōu)勢,為社會培養(yǎng)出更多有用的人才,我們必須落實同濟大學提出的“卓越工程師”的培養(yǎng)計劃,建立一個完善的課程體系、實踐教學平臺、國際交流平臺。作為土木工程學院下屬的重要單位之一,橋梁工程系應當著眼于土木工程專業(yè)的未來發(fā)展方向,根據(jù)《同濟大學深入開展高等工程教育改革實施方案》的精神,著力于培養(yǎng)具備人文精神、創(chuàng)新精神、國際視野和專業(yè)特色的卓越工程師。通過對當今社會需求以及橋梁工程學科發(fā)展需求的透徹分析,橋梁工程系在原有基礎上,經(jīng)過教授沙龍的多次討論,最終對本科生培養(yǎng)計劃做了大幅度調(diào)整。由于學生選擇專業(yè)方向之前的大部分課程由其他系老師教授,故新修訂的培養(yǎng)計劃主要針對專業(yè)課和實踐環(huán)節(jié)課程設置。新修訂的培養(yǎng)計劃中,大部分課程自2009年以來首次開課,部分課程由原有課程局部修訂而來,只有極少部分課程沒有改動,所以在未來四年中,新修訂的課程都將納入到“教學質(zhì)量工程”建設中。同濟大學橋梁工程系將繼續(xù)堅持不懈、全面深入地進行本科“教學改革與教學質(zhì)量工程”建設,以全面提升橋梁工程系的教學水平和質(zhì)量。因此,開展創(chuàng)新型橋梁工程系卓越工程師培養(yǎng)體系與課程建設項目的教學改革研究,對該領(lǐng)域卓越工程師的培養(yǎng)是非常有必要和實際意義的。
二、先前的橋梁工程教學中存在的不足及原因
創(chuàng)新型卓越工程師的培養(yǎng)內(nèi)涵就是著力于創(chuàng)新能力的提高,創(chuàng)新意識的訓練,特別是重視強化培養(yǎng)工程意識、工程素質(zhì)和工程創(chuàng)新精神,以達到提升學生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭力為目標,同時高等教育要在培養(yǎng)過程中和行業(yè)企業(yè)深化合作,創(chuàng)新高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)卓越人才的機制,理論與實踐相統(tǒng)一的工程教育人才培養(yǎng)模式,構(gòu)建布局合理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、類型多樣、主動適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的創(chuàng)新型卓越工程師的培養(yǎng)機制。針對這一要求,現(xiàn)行的橋梁工程教學存在以下問題。
1.教學內(nèi)容滯后于橋梁發(fā)展現(xiàn)狀。目前,各專業(yè)在總的課程學時保持不變的情況下,通過大幅度精簡課程學時,來增加課程的數(shù)量。由于授課學時有限,橋梁工程課程的授課內(nèi)容仍然重點講授簡支梁橋和拱橋的構(gòu)造與計算,對于其它橋型只作簡要介紹。根據(jù)對學生的調(diào)查訪問,我們發(fā)現(xiàn)很多學生對橋梁建設技術(shù)水平的認識還停留在十幾年前,對最新的科研方向和技術(shù)水平知之甚少。
2.對橋梁施工與養(yǎng)護技術(shù)不夠重視。近年來,隨著我國交通事業(yè)的快速發(fā)展,需要修建更多的大跨度橋梁以跨越江河海峽等。橋梁跨度越大,其施工難度也越大。另外,我國既有橋梁坍塌事故頻頻發(fā)生,橋梁病害問題令人堪憂,種種現(xiàn)象表明,建國后第一個橋梁養(yǎng)護高峰已經(jīng)來臨,而養(yǎng)護管理是解決養(yǎng)護工作的靈魂。然而,在教學中我們對這兩方面的重視還遠遠不夠。
3.師生互動交流不足。在國家大力發(fā)展教育的背景下,各大學紛紛擴招,專業(yè)人數(shù)大幅增加。很多學校往往把同一專業(yè)的學生們集中在一個大教室中,集體授課。由于在上課時,老師要面對更多的學生授課,從而無法顧及到每個學生具體的學習狀況,師生之間就專業(yè)問題也會缺乏充分的交流。
4.實習內(nèi)容繁雜,缺乏針對性。為了讓學生能夠把所學理論與實踐相結(jié)合,教學中學生往往會被安排很多的實習內(nèi)容。然而,由于教學實踐環(huán)節(jié)總學時保持不變,從而使每個實踐活動安排的時間減少,這就使得學生對所參加的實踐項目缺乏充分的準備,往往草草了事。
三、針對創(chuàng)新型卓越橋梁工程師培養(yǎng)而進行的課程改革
1.調(diào)整橋梁工程課群方向的專業(yè)課設置。進一步提高本科教學質(zhì)量和辦學水平,針對當前社會需求以及橋梁工程學科發(fā)展的需求進行透徹分析,在原有的基礎上對本科生培養(yǎng)計劃做適當調(diào)整,對本科生教學的課程進行完善,同濟大學橋梁工程系在2009年2月20日、26日和3月3日分別召開討論會和教授沙龍專題討論土木工程專業(yè)(橋梁課群方向)專業(yè)課設置調(diào)整。經(jīng)過再三討論決定,在學生的培養(yǎng)計劃任選課部分增加“橋梁施工與養(yǎng)護”、“橋梁工程發(fā)展與展望”和“軌道交通橋梁”三項內(nèi)容,相應取消了“橋梁抗震與抗風”、“橋梁電算”和“箱梁分析”三項可選內(nèi)容;在實踐環(huán)節(jié)將“簡支梁橋課程設計”、“連續(xù)梁橋課程設計”、“拱橋課程設計”和“墩臺與基礎大作業(yè)”四項內(nèi)容穿插在“大跨度混凝土橋梁課程設計”和“鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁課程設計”中。
2.所有課程開設小班教學。在專業(yè)課總學分和總學時不變的情況下,為了提高專業(yè)課教學效果,鑒于目前土木工程專業(yè)(橋梁課群方向)學生人數(shù)已達80人左右,滿足開設兩個平行班的基本條件,因此,擬將所有專業(yè)課限選課由原來的一個班,修訂為平行開設兩個班。
3.創(chuàng)新教學評價方法。創(chuàng)新型卓越工程師人才的綜合素質(zhì)綜合了知識、能力及人格的培養(yǎng)要求,在教學評價上不僅要重視書本理論知識、專業(yè)知識的評價,也要考查學生的自我學習能力、實踐能力及創(chuàng)新能力,要實現(xiàn)能力的培養(yǎng)就要改革傳統(tǒng)的考試方式,重視對學生獲取能力的考核與評價,為不同類型的能力制定相應的操作標準和評價方法,明確能力考核目標。通過建立興趣團隊小組共同完成一個工程實踐或研究項目,學習團隊建設以及團隊成員間的分工合作,討論、答辯以提高運行效率。專業(yè)知識通過課堂講授、實驗、訓練、習題練習、課程設計等多種形式進行教與學,具體內(nèi)容根據(jù)課程大綱要求,結(jié)合專業(yè)課程要求確定實施;專業(yè)知識的評價方法可以期中、期末考試成績?yōu)橹?,參考平時能力及人格的表現(xiàn)能力,可采用多種形式如專題論文、課程設計、平時訓練、小組合作完成課程課題等進行單獨或綜合評價。
4.加強師資隊伍、教材方面建設。安排知名教授擔任各課程建設的項目負責人,參與和督促各課程教學大綱的修訂和執(zhí)行。在教學中,原則上每位教授所帶課程不超過2門,其中專業(yè)課老師優(yōu)先考慮教授。在調(diào)研和分析國外著名大學同類課程授課教材的基礎上,參考編著適合本課程的雙語教材,制作、完善各課程的多媒體教學課件。
實踐證明,通過改進課程教學內(nèi)容、教學方法、教學手段及成績評價標準的創(chuàng)新,同濟大學橋梁工程系形成了具有鮮明特色的創(chuàng)新型卓越工程師課程教學標準方法與途徑,在教學實踐中取得了良好的效果,提高了橋梁工程各課程的教學質(zhì)量,激發(fā)了學生的興趣和積極性。學生的學習熱情,無論是在橋梁工程的理論學習還是在課程實踐方面都有很大的提高,同時學術(shù)能力和職業(yè)能力得到普遍提升。
參考文獻:
[1]趙洋,焦紅波,趙順波.橋梁工程課程的教學內(nèi)容改革研究[J].華北水利水電學院學報,2011,27(3).
橋梁工程在土木工程(道路橋梁方向)中具有重要地位。它不僅是結(jié)構(gòu)力學與混凝土結(jié)構(gòu)基本原理等課程的延伸課程,還對以后學習橋梁電算、大跨度橋梁等課程打下基礎。此外,它還直接關(guān)系到道路橋梁方向?qū)W生的畢業(yè)設計。通過分析現(xiàn)階段橋梁工程課程教學現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)目前橋梁工程課程教學中還存在著以下問題:1.教學方式單一,學生缺乏學習興趣;2.課程內(nèi)容理論性較強,實用性較弱;3.實踐教學流于形式;4.課程考核不能準確反映學生能力,不能有效促進學生自主學習。基于目前橋梁工程教學中存在的問題,如何深入改革橋梁工程課程教學已經(jīng)成為工程教育界亟待解決的課題之一。
一、橋梁工程課程改革方案
針對目前橋梁工程教學中存在的問題,圍繞教學方式、教學內(nèi)容、實踐環(huán)節(jié)和考核方法四個方面,對橋梁工程課程改革進行了探索和實踐。
(一)教育方法改革
1.生動化教學,總結(jié)與提問相結(jié)合
教材語言作為一種書面語言陳述單調(diào),如果將這種語言直接搬到課堂上,老師講得枯燥乏味,學生聽得更是艱澀難懂,毫無興趣。不僅老師在臺上照本宣科感覺如同嚼蠟,學生在臺下也是如坐針氈,哈欠連天。因此,教師應該在課前認真準備授課內(nèi)容,將呆板難懂的書面語言轉(zhuǎn)化成生動有趣的教學語言,并將抽象的語言形象化、生動化,不能拘泥于教材而沒有自己的理解體會。如此一來,上課時就可以充分提高學生興趣,將教學內(nèi)容層次分明、條理清晰的表達出來。除此以外,還能使所教的內(nèi)容條理清楚、重點突出。
此外,在每堂課的最后,對所學內(nèi)容進行總結(jié)歸納,給出簡要結(jié)論。這不僅可以充分利用課堂時間強化學生的記憶,也使得教學系統(tǒng)性更強,授課效率顯著提高。在每次上課之前也針對上次課所學的知識提問學生,有效復習鞏固所學知識,促使學生養(yǎng)成課后復習的良好習慣。
2.有效引入多媒體技術(shù),豐富教學方式
由于多媒體教學可以利用聲、像、圖、文等特點,所以利用多媒體教學可以極大改善傳統(tǒng)教學中存在的問題。例如,課堂上僅僅是老師講解學生讀書、講解呆板、缺乏趣味性與直觀性等問題。多媒體教學既豐富了教學的表現(xiàn)形式,又將抽象的知識形象化、直觀化,促使了學生積極自主學習。使課堂不再是傳統(tǒng)中的照本宣科,新知識理解起來更為容易。橋梁工程這門課程與實際結(jié)合緊密的特點,需要我們盡快了解這方面在材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面最新的前沿發(fā)展動態(tài)。與傳統(tǒng)授課方式相比,多媒體課件含有更大的信息量,可以將該領(lǐng)域發(fā)展的前沿動向充實在課件中。這既能彌補教材內(nèi)容有限與內(nèi)容滯后的不足,延伸拓展教材的內(nèi)容,也能使學生接觸到最新的知識。
(二)教育內(nèi)容改革
從土木工程人才培養(yǎng)的實際要求出發(fā),及時更新教學內(nèi)容、改革教學體系。在整個課程體系中貫穿橋梁工程設計與施工,使內(nèi)容完整連貫、重點突出。同時也提高了教學內(nèi)容的實用性、針對性。在這方面,高校土木工程教科研組織可以以目前橋梁工程建設基本要求作為標準,結(jié)合自身長期積累的教學經(jīng)驗,確定該課程的教學體系。
(三)重視實踐教學
實踐教學是學生增強橋梁設計能力、全面發(fā)展的重要階段。通過課程設計、畢業(yè)實習和畢業(yè)設計三個部分進行實踐。所謂實踐教學,就是讓學生通過課程設計、畢業(yè)實習和畢業(yè)設計等形式運用專業(yè)基礎課上所學知識。使其可以利用專業(yè)知識對橋梁結(jié)構(gòu)進行理論分析,并且能夠解決簡單的實際橋梁設計問題。實踐教學主要可以從課程設計實踐和橋梁模型設計競賽兩方面展開。
1.課程設計實踐
橋梁實踐課程是培養(yǎng)橋梁工程專業(yè)人才的重要途徑,它對學生所學的知識的感性認識、提高實際運用能力與增強創(chuàng)新意識都有重要作用。此外,通過它也可以了解學科的最前沿知識,更新教材知識。工程實踐作為夯實理論知識、養(yǎng)成工程意識和能力的關(guān)鍵過程,對提高學生的橋梁結(jié)構(gòu)理論的分析能力和簡單設計能力有重要作用。
課程設計應結(jié)合已經(jīng)學過的材料力學、混凝土結(jié)構(gòu)設計原理、結(jié)構(gòu)力學等書,并且盡量選擇常見的梁形。教師提前準備任務書和指導資料,以便學生提前預習,進行全面的橋梁設計。此外,教師也應監(jiān)督輔導設計過程。
2.橋梁模型設計競賽
為增強學生的工程創(chuàng)新能力,提高學生對課程知識的熟練運用和理解,我們積極組織學生參加橋梁結(jié)構(gòu)模型設計競賽。
橋梁結(jié)構(gòu)模型設計與制作需要參賽者對選擇結(jié)構(gòu)、計算、制作工藝等多種知識熟練的掌握和應用。結(jié)構(gòu)合理的受力形式對模型承載力的大小有重大影響。學生需要了解掌握各種橋梁結(jié)構(gòu)形式,并了解其受力特點與傳力途徑,準確計算其受力情況,以找到最佳的結(jié)構(gòu)。此外,設計制作過程中選擇適合的材料也十分重要,不同的材料結(jié)構(gòu)導致的破壞形式也有所不同,這也要求學生掌握了解各種材料的特性并進行選擇。
通過參加橋梁結(jié)構(gòu)模型競賽,參賽學生在對橋梁結(jié)構(gòu)形式、受力分析、結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性,以及細部構(gòu)造等各方面都有深刻的認識和理解,同時也鞏固了力學和材料學等基礎知識,對學生的課程學習具有很好的促進作用。在選擇結(jié)構(gòu)的過程中,學生不但對橋梁理論有了更深的理解,而且對以前所學的知識進行了很好的溫習。除了材料和結(jié)構(gòu)的選擇之外,制作工藝對結(jié)構(gòu)能否達到預期的受力設計也有很大的制約。為了防止由于制作工藝而導致結(jié)構(gòu)模型的承重受到影響,參賽者必須細致處理細小構(gòu)造與節(jié)點,使之與計算結(jié)果吻合。制作工藝既是學生對結(jié)構(gòu)受力知識掌握情況的考核,也提高了學生對橋梁構(gòu)造的理解。
(四)課程考核改革
對考核方式的改革要能夠客觀評價學生的綜合素質(zhì),加強對實踐操作能力、知識運用能力與創(chuàng)新能力的考核比重。以橋梁工程特點和應用型人才培養(yǎng)要求為標準建立一套符合人才選拔的科學系統(tǒng)的考核體系。要使考核方式多樣化,考試內(nèi)容更側(cè)重對綜合能力的考察,而不只是局限于只是記憶方面的考核,成績評定更全面,促使學生積極主動的學習。提高作業(yè)、課上表現(xiàn)、論文以及資料閱讀等多個方面在成績中的比重,而不局限于最后的卷面成績。力爭使考核形式向著多樣化、多種形式、多階段的方向發(fā)展。
1.改革考核內(nèi)容
考核方式改革是為了改變傳統(tǒng)考核方式存在的種種弊端。針對傳統(tǒng)考試考核內(nèi)容局限于教材、筆記,以及老師劃定的范圍重點等缺點進行改革??朔鹘y(tǒng)考核方式偏重知識記憶、缺乏對創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)的考察而導致上課記筆記、課下抄筆記、考核背筆記、考完全忘記的情況出現(xiàn)。改革應該以培養(yǎng)應用型人才培養(yǎng)要求為標準,考核偏重學生對學過知識的理解和獨立思考的能力。這主要體現(xiàn)在減少單個知識技能考核,增加對創(chuàng)新應用與知識能力體系的考核。
2.改革考核形式
現(xiàn)行的考試在形式上多以閉卷筆試的考核方式為主,內(nèi)容以教材理論知識為主。改革考試形式可以結(jié)合專業(yè)特點,進行開卷、閉卷、開閉卷相結(jié)合、實踐操作、撰寫專題報告、模型制作、答辯以及學術(shù)論文等多種形式的考核。并且將考核分散在平時測驗、期中期末、課堂課外多階段。改革制度多樣化發(fā)展。鼓勵學生在課外學習,提升作業(yè)、課上表現(xiàn)、論文以及資料閱讀在成績中的比重。最終達到提高專業(yè)水平、綜合素質(zhì)的目標。
關(guān)鍵詞:斜拉橋;索力監(jiān)控;溫度測定;應力監(jiān)控;施工監(jiān)控
1.大跨度斜拉橋施工監(jiān)控的任務和目標
1.1施工監(jiān)控的概念
橋梁施工控制就是對橋梁施工過程中結(jié)構(gòu)的受力、變形及穩(wěn)定性進行監(jiān)控,使施工中結(jié)構(gòu)處于最優(yōu)狀態(tài),保證施工過程安全和成橋狀態(tài)(包括內(nèi)力和線形狀態(tài))符合設計、規(guī)范要求。
1.2施工監(jiān)控的主要任務和目標
1.2.1橋梁施工控制的主要任務
橋梁施工控制的主要任務,就是橋梁施工過程中的安全控制和橋梁結(jié)構(gòu)線形與內(nèi)力狀態(tài)的控制。橋梁施工控制,由于橋梁的結(jié)構(gòu)形式、施工工藝和具體控制內(nèi)容的不同。其操作方法也不相同??偟恼f,橋梁施工控制方法可分為事后控制法、預測控制法、自適應控制法、最大寬容度法。也有文獻從控制思路上將施工控制分為:開環(huán)控制、反饋控制和自適應控制。
1.2.2橋梁施工控制的目標
(1)施工過程中和竣工后結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)滿足設計要;
(2)成橋結(jié)構(gòu)線形、索力滿足設計要求;
2.大跨度斜拉橋施工監(jiān)控的主要內(nèi)容
根據(jù)大跨度斜拉橋結(jié)構(gòu)和施工方法的特點,施工監(jiān)控的工作內(nèi)容主要包括:①施工過程的仿真計算;②施工過程的現(xiàn)場測量;③施工過程的參數(shù)識別;④施工過程的標高和索力調(diào)整。第①項工作的目的是獲取施工過程大橋的理論數(shù)據(jù),第②項工作的目的是獲取施工過程大橋的實測數(shù)據(jù),在上述兩項工作的基礎上即可進行第③項工作,對大橋的有關(guān)參數(shù)進行識別。上述三項工作均是為第④項工作服務的,通過第④項工作即可對大橋的施工實施控制。
2.1大跨度斜拉橋施工控制仿真計算基本內(nèi)容
橋梁施工過程的仿真計算已成為現(xiàn)代橋梁確定靜力狀態(tài)的主要手段。施工控制仿真計算是施工控制的基礎,它的實質(zhì)就是通過建立合理的模型,采取行之有效的結(jié)構(gòu)分析方法,對橋梁的成橋狀態(tài)和施工狀態(tài)進行一定精度的模擬分析過程。后者也就是橋梁的施工過程計算,即在成橋設計目標狀態(tài)確定后,再對成橋過程中的每一施工階段進行模擬實際工況的仿真計算,求得斜拉橋在每一施工工況下主梁截面的應力、斜拉索的張拉力、主梁撓度、塔柱位移以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力等控制參數(shù)的理論值,以確定斜拉橋從上部結(jié)構(gòu)施工開始至二期恒載施加完畢后的成橋狀態(tài)這一施工全過程的理論參考軌跡。無論在實際施工中采用哪種控制理論,采取恰當?shù)氖┕み^程模擬分析方法,得出相對準確的施工控制參數(shù),是保證施工控制精度和施工進展速度的關(guān)鍵。
橋梁施工仿真計算都是為橋梁施工過程中的監(jiān)測監(jiān)控服務的,也是為施工控制所服務的。橋梁施工控制就是對橋梁施工過程中結(jié)構(gòu)的受力、變形及穩(wěn)定性進行監(jiān)控,使施工中結(jié)構(gòu)處于最優(yōu)狀態(tài),保證施工過程安全和成橋狀態(tài)(包括內(nèi)力和線形狀態(tài))符合設計和規(guī)范要求。橋梁施工控制的主要任務,就是橋梁施工過程中的安全控制和橋梁結(jié)構(gòu)線形與內(nèi)力狀態(tài)的控制。
2.2大跨度斜拉橋施工過程的現(xiàn)場測量
施工過程的現(xiàn)場測量內(nèi)容主要包括索力測量、主梁與墩塔應力測量、主梁標高與塔頂位移測量、混凝土容重與澆筑量測量、混凝土彈模與收縮徐變系數(shù)測量以及溫度影響測量等。
2.2.1索力測量
斜拉橋索力測量的準確與否是關(guān)系到斜拉橋施工控制能否順利實施、斜拉橋能否成功修建的幾個關(guān)鍵問題之一。在工程實踐中,常用的索力測定方法有油壓表量測法、壓力傳感器量測法、振動頻率量測法(常用方法)、磁通量法。其中振動頻率量測法是常用的方法,用該方法測量拉索的索力時,需首先設法測出拉索的振動頻率,因拉索的振動頻率與拉索的索力之間存在一定的關(guān)系。對于某一根給定的拉索(即已知拉索的長度、拉索的線密度及拉索兩端的支承條件),只要測定拉索的自振頻率就可以求得拉索的索力。
2.2.2應力測量
在斜拉橋上部結(jié)構(gòu)的控制截面布置應力測點,以觀察在施工過程中這些截面的應力變化及應力分布情況,根據(jù)當前施工階段向前計算至竣工,預告今后施工可能出現(xiàn)的狀態(tài)并預告下一階
當前已安裝構(gòu)件或即將安裝的構(gòu)件是否出現(xiàn)不滿足強度要求的狀態(tài),以確定是否在本施工階段對可調(diào)變量實施調(diào)整。由于電阻應變傳感器在混凝土振搗時極易被損壞,即使不損壞,其絕緣度也無法保證,另外,在混凝土表面貼片也不能保證可靠,容易發(fā)生漂移,不能保證長期監(jiān)測時讀數(shù)的可信性。所以,在主梁各斷面應力監(jiān)測用鋼弦應變計,鋼弦應變計為一密封式自保證體系,與外界物質(zhì)并不直接相關(guān),測試是,通過測其頻率即可得到混凝土的應變,從而得到應力。
在應力測量中,測量得到的應力要經(jīng)過處理分析后才能應用,因為在測量的應力中包含混凝土收縮、徐變引起的應變計變形。所以測量得到的數(shù)值一般偏大。因此,在施工現(xiàn)場用混凝土做一個試驗塊,在試驗塊中埋應變計,這樣可以測量出在相同情況下不同時間混凝土的收縮量。
單索面斜拉橋是大懸臂箱梁,由于拉索的布置方式及錨固點偏向箱梁頂板及預應力布置有關(guān),存在一定的剪力滯效應,因此,布置應變計是要注重測量箱梁截面的剪力滯效應。應變計的布置如圖所示。
2.2.3溫度測量
斜拉橋的溫度場測試包括:主梁截面的溫度場測量、主塔截面的溫度場測量、斜拉索內(nèi)部溫度場測量以及溫度對主梁標高、索力、塔頂偏位、相關(guān)截面的應力應變的影響測量。
通過溫度測試提供主梁、索塔、斜拉索的各測試斷面的溫度短期變化曲線(即測量出比較有代表性的某一天或幾天24h內(nèi)結(jié)構(gòu)溫度變化情況)和季節(jié)性溫差變化曲線以及索內(nèi)外溫差和中心點溫差的對應關(guān)系曲線。結(jié)合塔柱偏移和主梁線形以及索力的測量結(jié)果,總結(jié)出結(jié)構(gòu)日照溫差變形規(guī)律和季節(jié)性的溫差變形規(guī)律。 主梁及主塔的溫度測試采用在測試斷面預埋測量元件(熱敏電阻),用數(shù)值萬用表測量熱敏電阻的電阻值,然后根據(jù)電阻與溫度的標定曲線,由所測電阻值推薦出溫度值。
斜拉索的溫度測量,采用特制的長約2m的試驗索段,試驗索段的構(gòu)造方法與實際索完全相同。在試驗索段的內(nèi)部鋼絲上埋設熱敏電阻,用數(shù)值萬用表測量其電阻值,然后根據(jù)電阻與溫度的標定曲線,由所測電阻值推薦出索的內(nèi)芯的溫度值。
2.3施工過程的參數(shù)識別
2.3.1參數(shù)識別的特點
大跨度斜拉橋結(jié)構(gòu)一般采用節(jié)段懸臂方法施工,施工階段多,工況復雜,影響參數(shù)眾多。由于施工因素的不確定性,施工誤差不可避免,造成實際結(jié)構(gòu)參數(shù)往往偏離設計理想值。而在大部分情況下,受場地條件和測量儀器所限,實際結(jié)構(gòu)參數(shù)往往無法直接量測得到。此時,為了更好地對當前及后續(xù)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行把握和控制,需要進行結(jié)構(gòu)辨識工作。換言之,必須通過結(jié)構(gòu)響應的某些可觀測量,采用間接的數(shù)值分析方法來對實際結(jié)構(gòu)參數(shù)進行識別估計。
2.4施工過程的標高與索力調(diào)整
斜拉橋節(jié)段施工過程中主梁標高(撓度)及結(jié)構(gòu)內(nèi)力的控制至關(guān)重要,它直接關(guān)系到成橋線型及成橋內(nèi)力的控制以及各施工階段相應的調(diào)整措施的準備。預應力混凝土斜拉橋主梁施工控制主要是通過對主粱標高(含立模標高)與索力的調(diào)整來實現(xiàn)的,這種調(diào)整是相對于設計值而言的。
2.4.1主粱標高的調(diào)整
主粱標高的調(diào)整包括主粱每節(jié)段施工完畢后當前節(jié)段的標高(簡稱階段未標高)的調(diào)整以及主梁立模標高的調(diào)整等。
(1)階段末標高的調(diào)整
階段末標高的調(diào)整量必須控制在一個較小的范圍之內(nèi),同時要確保主梁線型平順,即既要保證主梁各節(jié)段絕對標高的精度,也不能讓主梁出現(xiàn)明顯的折點。
(2)立模標高的調(diào)整
主粱立模標高的調(diào)整量由四部分組成:
①階段末標高的調(diào)整引起的立模標高調(diào)整量,取為階段末標高調(diào)整量;
②牽索掛籃施工具體方案(掛籃剛度與牽索方案)以及識別后的主梁階段重量與調(diào)整后的施工索力引起的立模標高調(diào)整,可以通過前述的主梁牽索掛藍施工模擬計算活得;
③掛籃的非力學因素變形引起的立模標高調(diào)整量,可根據(jù)經(jīng)驗確定,一般在5mm~lomm左右;
④溫度效應引起的立模標離調(diào)整量。
2.4.2施工索力的調(diào)整
所謂的施工索力是指主梁每節(jié)段施工完畢后當前節(jié)段的斜拉索張拉力。根據(jù)控制理論,可以適當?shù)恼{(diào)整施工索力來及時消除或者減少施工誤差引起的影響。這種調(diào)整方式可以理解為是一種單索力調(diào)整方式,他的一個最大的好處就是索力調(diào)整與節(jié)段施工同步完成,不需要占用額外時間,可以確保
工期。
施工索力的調(diào)整有兩個作用:
①及時消除主梁節(jié)段超重的影響;
②當上一節(jié)段的階段末標高實測值與設計值的差異超過±30mm時,可以消除一部分差異,使下一節(jié)段的階段末標高調(diào)整量可以同時滿足絕對標高與線性平順兩方面的要求。施工索力的調(diào)整量可以通過理論值計算獲得。
結(jié)束語:本文僅以綜述的形式概括大跨度斜拉橋施工監(jiān)控的技術(shù)流程,介紹了國內(nèi)外斜拉橋的發(fā)展現(xiàn)狀,斜拉橋的特點,施工監(jiān)控的主要內(nèi)容等。通過學習橋梁施工監(jiān)控這門課程,我們可以對橋梁的施工監(jiān)控有一定的了解,得到了兩個結(jié)論:
(1)橋梁施工監(jiān)控是確保橋梁施工宏觀質(zhì)量的關(guān)鍵;
(2)橋梁施工監(jiān)控是橋梁建設的安全保證。
參考文獻
[1] 向中富.橋梁施工控制技術(shù)[m].人民交通出版社,2001.5
[2] 范立礎.橋梁工程[m].人民交通出版社,1987
[3] 施智勇.大跨度斜拉橋施工監(jiān)控技術(shù)研究.華中科技大學碩士學位論文,2005
[4] 韓大建、蘇成、王衛(wèi)峰.崖門大橋施工監(jiān)控的技術(shù)流程與主要成果.橋梁建設,2003.1
[5] 王衛(wèi)鋒、徐郁峰、韓大建等.崖門大橋施工中的索力測試技術(shù)[j].橋梁建設,2003.1
[6] 韓大建、蘇成、鄧江.崖門大橋施工過程的參數(shù)識別與調(diào)整措施.橋梁設計,2003.1
[7] 王榮輝、薛禮建.矮塔斜拉橋索力測試方法研究.中外公路,2011.4
[8] 譚紅霞、陳政清.大跨度斜拉橋施工階段主梁的立模標高研究.湖南大學學報(自然科學版),2007.8
[9] 顏東煌.斜拉橋合理設計狀態(tài)確定與施工控制.學位論文.湖南大學,2001
[10] 卜一之、吳國勝.大跨度斜拉橋參數(shù)識別方法研究與應用.橋梁建設,2009.2
關(guān)鍵字:波形鋼腹板;體外預應力束;橋梁;布置方式
一、前言
在現(xiàn)代大跨度橋梁中,預應力混凝土箱梁橋因為其結(jié)構(gòu)和受力的優(yōu)點成為常用橋型。但理論研究和實橋建設均發(fā)現(xiàn)其由于腹板剛度比較大,影響了預應力效率,并且上部結(jié)構(gòu)的重量比較大,影響了其跨越能力[1][2]。
而且,預應力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)中腹板開裂的問題卻是我們不能忽略且急需解決的問題。通過分析箱梁的截面構(gòu)成可知,箱梁頂?shù)装迨艿浇Y(jié)構(gòu)受力和施工性能的制約,通過減薄其板厚達到減小自重的效果很不明顯,而腹板的面積占總截面的25%-30%,還有較大的減小空間[3]。
為解決預應力混凝土梁橋的存在的問題,波形鋼腹板PC組合箱梁橋,一種新型鋼――混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁應運而生,本文,結(jié)合國內(nèi)已完成的幾所大橋介紹了波形鋼腹板PC 箱梁橋中體外預應力筋的布置方式。
二、體外預應力束的優(yōu)點
在普通混凝土PC箱梁橋的基礎之上,采用波形鋼腹板代替混凝土腹板而形成的波形鋼腹板PC 箱梁橋,在兩方面進行了改進:第一、采用質(zhì)量較輕的波形鋼腹板代替質(zhì)量厚重的混凝土腹板。第二、鑒于頂?shù)装逦恢玫挠邢扌?,采用體外預應力束代替一部分或者全部體內(nèi)預應力束。
相比體內(nèi)預應力的橋梁,體外預應力橋梁有較為突出的優(yōu)點:能夠相對的減小構(gòu)件截面尺寸,從而達到減輕自重、節(jié)省材料、增大跨度的能力;能夠提高構(gòu)件的質(zhì)量;在更換和維修體外預應力索時更為容易;在預應力鋼索線型的設計上能夠更為理想,更為合理;鑒于體外預應力筋的變形與混凝土截面的不協(xié)調(diào),體外預應力筋的應力沿長度方向分布均勻,變化幅度小,減少因應力引起的疲勞;省去了梁體制孔和壓漿等工序,節(jié)約材料和勞動力,加快施工進度。
三:波形鋼腹板PC 箱梁橋中預應力筋的布置方式
3.1鄄城黃河公路大橋
鄄城黃河公路大橋位于山東與河南兩省交界處,跨越黃河,其主跨為70+11x120+70m,是我國首座波紋鋼腹板預應力混凝土連續(xù)箱梁橋。
縱向預應力筋采用體內(nèi)束和體外束兩種配筋方式,體內(nèi)束用于承受恒載,體外束用于承受活荷載。
波形鋼腹板與混凝土頂、底板采用埋入式連接,通過波形板上的穿孔形成的混凝土銷, 穿過鋼腹板的貫通鋼筋( PBL 鍵) 以及焊接于波形鋼腹板上、下緣的縱向接合鋼筋來實現(xiàn)[4]。
3.2花天河大橋、衛(wèi)河大橋
位于湖北滬蓉西高速公路中的花天河大橋,其主橋85+148+85m和位于大廣高速冀豫界一南樂段的衛(wèi)河大橋,其主橋47m+52m+47m兩者均采用上部結(jié)構(gòu)采用波形鋼腹板PC結(jié)構(gòu)。
大橋依據(jù)分工不同,預應力束采用了體內(nèi)預應力束和體外預應力束混合體系。體內(nèi)預應力束用來承擔施工階段的荷載以及恒載,體外預應力束用來承擔二期恒載以及試用階段車輛等可變荷載。
花天河大橋的體內(nèi)預應力束分縱向和橫向兩種,其結(jié)構(gòu)形式較傳統(tǒng)預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋相類似。其中,縱向體內(nèi)預應力采用豎彎布置于頂板和平彎布置于底板兩種形式,而橫向體內(nèi)預應力采用平彎布置于頂板。
衛(wèi)河大橋采用在箱梁受拉區(qū)的混凝土底板或頂板內(nèi)配置體內(nèi)有粘結(jié)的預應力筋的配筋形式,在兩鋼腹板內(nèi)側(cè)配置立面為折線形的體外預應力索,兩端錨固于端橫隔板上,中間轉(zhuǎn)向點處設置轉(zhuǎn)向塊或轉(zhuǎn)向橫隔板[5]。
3.2英嶼溝Ⅱ號天橋
英嶼溝Ⅱ號天橋是坐落在鄭州至洛陽高速公路中的一座波形鋼腹板組合箱梁橋,主跨為25m+65m+25 m。
該波形鋼腹板PC 組合箱梁橋同樣采用體內(nèi)預應力筋與體外預應力索的相結(jié)的配筋形式。體內(nèi)預應力筋承受自重、施工荷載和二期恒載等橫荷載, 體外預應力筋承受橋梁運營中的車輛等可變荷載。 配筋形式主要為:在箱梁受拉區(qū)的混凝土底板或頂板內(nèi)配置體內(nèi)有粘結(jié)的預應力筋, 在箱梁內(nèi)配置折線形體外索[6]。
四:結(jié)論及展望
通過對比諸多鋼腹板PC 箱梁橋(本文僅列出四種橋)中預應力筋的布置方式,筆者總結(jié)為:最為常用采用體外預應力和體內(nèi)預應力兩者相結(jié)合的方式,有的橋型也采用了全部為體外預應力方式。體內(nèi)預應力束用于承受恒載,體外預應力束用于承受活荷載。
相比傳統(tǒng)的的混凝土腹板,體外預應力起到了補充了受力方面的作用,同時減少了預應力的損失,提高了安全儲備。因此,在我國的橋梁建設中,波形鋼腹板PC箱梁橋會得到廣泛的應用。
參考文獻
[1]黃劍源,謝旭.城市高架橋的結(jié)構(gòu)理論與計算方法「M].北京:科學出版社,2001
[2]范立礎.橋梁工程「M].北京:人民交通出版社,2001
[3]張興志.波形鋼腹板PC組合連續(xù)箱梁橋施工過程與預應力參數(shù)分析[D]:碩士論文.西南交通大學2009
[4]陳宜言, 王用中. 波形鋼腹板預應力混凝土橋設計與施工[ M] . 北京: 人民交通出版社, 2009.
關(guān)鍵詞:城市橋梁 選型設計 創(chuàng)新 發(fā)展
中圖分類號:U442.5+9文章標識碼:A
1 當前現(xiàn)狀
城市橋梁在一個城市的發(fā)展中的地位越來越重要。橋梁作為城市交通的一個結(jié)合點,在城市中占據(jù)著很重要的地理位置。另外,城市的橋梁也是一個城市的外景景觀,展現(xiàn)這一個城市的建筑風格。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,我國橋梁選項設計迅猛發(fā)展已經(jīng)取得了舉世矚目的成就,而且人們越來越重視對橋梁的建設。我國在橋型、跨度、施工技術(shù)方面都有突破性的進展,不少的橋梁選項設計水平達到了國際上的先進水平。城市的橋梁選項設計發(fā)展經(jīng)歷了四個階段:建國時期到70年代中期以通達為主要目的;70年代到80年代中期,預應力技術(shù)開始在橋梁建筑中得到應用;80年代到21世紀初,出現(xiàn)了斜拉式、拱橋、大跨度的橋梁建筑;21世紀初到現(xiàn)在,城市的橋梁向大規(guī)模、放射性的建筑發(fā)展,改善城市環(huán)境、注重城市景觀、關(guān)注人文文化,堅持以人為本、服務城市的設計理念。隨著城市現(xiàn)代化進程的加快,城市橋梁選項設計也出現(xiàn)了較快的發(fā)展速度。任何的事物在發(fā)展的過程中都會有優(yōu)勢和不足,城市的橋梁建筑也是如此。我國的城市橋梁選項設計取得了較大的成果,但是仍然有許多的不足之處:例如,橋梁的安全耐久性有待考究,部分建筑商為了盡快的完工或者節(jié)約成本,注重速度而忽略質(zhì)量,導致橋梁剛剛建起不久就出現(xiàn)質(zhì)量的問題;目前,我國城市橋梁建筑材料、工藝技術(shù)創(chuàng)新以及設計理念上的技術(shù)水平同世界上先進的技術(shù)水平還有很大的差距;橋梁選項設計的預見性比較的低,跟不上經(jīng)濟的發(fā)展速度,使得橋梁選項設計的重復性比較的高,成本浪費比較嚴重;引發(fā)我國的橋梁選項設計與城市的發(fā)展出現(xiàn)了不協(xié)調(diào),易出現(xiàn)橋梁拆除的現(xiàn)象,造成經(jīng)濟成本的增加,不利于城市交通網(wǎng)的合理發(fā)展。
2 完善我國橋梁選項設計的對策
2.1 樹立自主創(chuàng)新和多元化創(chuàng)新的觀念
現(xiàn)有的技術(shù)水平不僅要滿足規(guī)模大、跨徑大的橋梁選項設計,而且還要關(guān)注城市橋梁工程建設中的創(chuàng)新技術(shù)、工程質(zhì)量和橋梁美學的風格。做到現(xiàn)代化的創(chuàng)新型設計,為城市的建筑設計群做出貢獻,為后人留下更多的精品力作。在設計的理念上可以引入安全和耐久性的設計思想、計算機技術(shù)在結(jié)構(gòu)中的應用,還要注重信息資源的節(jié)約、以及橋梁美學的設計。在建筑設計完成后通過使用特定的軟件進行仿真,分析優(yōu)化結(jié)果。城市的建筑物代表了一個城市的形象,是城市對外宣傳自己的門戶。因此,保證路橋設計質(zhì)量的前提下,注意橋梁的美觀是十分重要的。
2.2 提高橋梁選項設計的科學化水平
我國的橋梁選項設計在當前的技術(shù)水平上存在不足,提高科學技術(shù)的水平已經(jīng)刻不容緩。在本國技術(shù)水平提高的同時,還要學習借鑒外國的先進技術(shù),并針對我國建筑設計上的不足之處進行改進,開拓出自己的創(chuàng)新之路。另外,在橋梁設計中注意把周圍環(huán)境考慮在內(nèi),結(jié)合著周邊的環(huán)境進行設計,達到和諧統(tǒng)一的效果。加強國內(nèi)外的學術(shù)交流,通過總結(jié)以往設計中的經(jīng)驗教訓和大家探討技術(shù)上的問題,進而推動我國城市橋梁事業(yè)的進一步發(fā)展。我國的橋梁設計水平越來越高,其中有新突破方向的是大跨度橋梁設計水平的提高。例如,蘇通大橋是世界上最大跨度的鋼斜拉橋、上海盧浦大橋是世界上最大跨度的鋼拱橋;上海東海大橋、杭州灣跨海大橋成功建成更是代表著中國橋梁選項設計水平向國際化水平的進一步邁進。
2.3 制定科學合理的規(guī)劃
加快我國城市橋梁的有關(guān)規(guī)范的編寫、修改和完善工作,尤其是在彎、坡、斜城市橋梁的結(jié)構(gòu)建設方面,使得城市橋梁設計有章可循。伴隨著現(xiàn)代化大跨度的橋梁建筑的出現(xiàn),而且在今后會越來越多的的現(xiàn)象,應該盡快編寫出大跨度橋梁、高難度橋梁設計的設計、施工規(guī)范,滿足設計與施工的需要。另外,橋梁設計上的創(chuàng)新有科學規(guī)劃設計階段,合理的安排工程的周期,盡量做到兼顧質(zhì)量、經(jīng)濟與美觀的相統(tǒng)一。
3 我國城市橋梁選項設計的創(chuàng)新點
3.1 注重美學建設理念
隨著我國橋梁選項設計的發(fā)展進步,講求質(zhì)量的同時也要注重美學的價值理念。橋梁體現(xiàn)著當?shù)氐牡乩?、地貌以及環(huán)境的特性,能否與當?shù)靥赜械沫h(huán)境進行配合,充分的展示出當?shù)丨h(huán)境以及有特色發(fā)展寓意相結(jié)合的橋梁景觀是當前值得學習的。現(xiàn)代橋梁在預應力結(jié)構(gòu)技術(shù)設計上有諸多創(chuàng)新,例如,大跨徑異型板結(jié)構(gòu)、預彎曲技術(shù)、高架橋技術(shù)等,另外在建筑設計中為了提高建筑的新穎性、結(jié)構(gòu)的獨特性可以通過斜獨塔斜拉橋的設計、拱形獨塔斜拉橋設計方法來達到效果。橋梁的建設在解決道路通行功能的基礎上也盡量的追求技術(shù)與經(jīng)濟間的平衡點,達到一種經(jīng)濟與美學結(jié)合的現(xiàn)代化的城市交通體系。
3.2 引進現(xiàn)代化技術(shù)因素
隨著現(xiàn)代化進程的加快,轉(zhuǎn)變了以往僅僅的現(xiàn)場施工作業(yè)。人們首先利用智能化的系統(tǒng)在工廠完成加工,然后使用全球定位系統(tǒng)和遙感手段,在辦公室進行施工現(xiàn)場的施工實踐;在建設的質(zhì)量方面,秉著合理的周期、工期和合理的造價,給施工承包單位提供新的設備、抵制質(zhì)量不過關(guān)的材料和避免欺騙行為,進行嚴格的監(jiān)理制度;另外,在施工完成之后,通過自動監(jiān)控和管理系統(tǒng),適時地監(jiān)控橋梁的安全,一旦發(fā)現(xiàn)故障,系統(tǒng)會自動生成報告提醒人員維修。城市的橋梁選項設計中的材料是關(guān)鍵,橋梁選項設計的質(zhì)量要求越來越高,復合材料在城市的橋梁選項設計中得到了廣泛的應用。例如纖維加勁塑料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的預應力鋼筋,不僅減輕了橋梁重量而且還有抗海水、抗酸的腐蝕以及高強度的韌性的特點。
3.3 切合當?shù)氐娘L俗文化
以往的道路橋梁選項設計只是考慮交通的狀況,對其他因素考慮的較少?,F(xiàn)代的橋梁選項設計中不僅會考慮城市橋梁的交通問題、還會把當?shù)孛褡逄赜械奈幕紤]在內(nèi)。在橋梁設計中強調(diào)結(jié)構(gòu)選型以及橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性的平衡,橋梁選項設計是城市發(fā)展的基礎性的建設,在城市的交通網(wǎng)中起著關(guān)鍵性的作用。因此,在橋梁的建設中,我們要堅持科學發(fā)展觀,把當?shù)氐慕?jīng)濟與環(huán)境因素綜合的融入到建設中去,認真的對待其中的缺點,進而可以做到在我國的城市橋梁選項設計中取得驕人的成績。
4 結(jié)束語
進入21世紀以來,我國的橋梁選項設計發(fā)展迅速,以青島海灣大橋、武漢鸚鵡洲長江大橋為代表的一大批現(xiàn)代化的橋梁相繼的發(fā)展起來,但是建設水平與西方發(fā)達國家的水平還有很大的差距。在今后的城市橋梁選項設計中應該采用更加科學合理、系統(tǒng)完善的設計理念與規(guī)范章程,使我國橋梁選項設計取得可喜的成績。讓我們攜手共進,為真正實現(xiàn)我國橋梁選項設計走上國際化的道路貢獻自己的一份力量。
參考文獻:
【關(guān)鍵詞】橋梁工程;結(jié)合梁;剪力鍵
結(jié)合梁結(jié)構(gòu)指采用剪力鍵將下部的鋼板梁、U型鋼梁、鋼箱梁和鋼桁梁等構(gòu)件和上部的鋼筋混凝土板結(jié)合在一起共同作用的一種復合結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)充分利用鋼材良好的抗拉性能和鋼筋混凝土較好的抗壓性能[1]。
結(jié)合梁結(jié)構(gòu)具有高度小、自重輕、承載力高、剛度大、節(jié)省支模工序和模板、減少現(xiàn)場作業(yè)量、施工速度快、綜合效益好等優(yōu)點。作為重要的承重結(jié)構(gòu)形式已廣泛應用于工業(yè)廠房、大跨結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、高層建筑和橋梁結(jié)構(gòu)等[2]。
多年來,結(jié)合梁結(jié)構(gòu)的應用實踐表明,它不僅可以很好地滿足結(jié)構(gòu)的功能要求,而且具有良好的技術(shù)經(jīng)濟效益,在建筑及橋梁結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域體現(xiàn)出廣闊的應用前景。在我國,結(jié)合梁結(jié)構(gòu)已部分應用與橋梁工程中[3]。本文就這一技術(shù)做總結(jié)分析。
1 結(jié)合梁結(jié)構(gòu)在梁橋中的應用
1.1 在簡支梁橋中的應用
與鋼橋相比,結(jié)合梁橋具有節(jié)省鋼材、建筑高度低、噪聲小、耐疲勞等優(yōu)點;與混凝土橋相比,結(jié)合梁橋具有重量輕、剛度大、制造簡單、施工速度快等優(yōu)點。城市軌道鋼桁梁橋多有梁高限制,并要求較高剛度且避免明橋面,多采用結(jié)合梁結(jié)構(gòu),如:武漢軌道交通跨越京廣線的40m簡支梁橋,通過采用結(jié)合梁結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了滿足既有鐵路凈空限制,且施工期間不中斷鐵路[4]。我國新建的各種高速鐵路鋼桁梁橋,為避免明橋面,亦多采用結(jié)合梁橋面。
1.2 在連續(xù)梁橋中的應用
1993年建成的北京國貿(mào)橋,3個主跨采用連續(xù)結(jié)合梁結(jié)構(gòu),在國內(nèi)城市立交橋中首創(chuàng)。綜合效益有:(1)比現(xiàn)澆橋面板節(jié)省近4000m2高空支模工序和模板,減小濕作業(yè)量,縮短工期近一半,未中斷下部交通;(2)比鋼筋混凝土梁橋自重減輕約50%;(3)比鋼橋節(jié)省鋼材30%左右。實現(xiàn)“輕型大跨、預制裝配、快速施工”的目的[3]。臺北城市立交中亦有類似應用。江蘇省常州市武進區(qū),跨越京杭運河的平陵大橋,長252m(71+110+71),寬33.5m,主橋采用三跨連續(xù)結(jié)合梁結(jié)構(gòu),降低梁高,實現(xiàn)互通設計的平面化。
2 結(jié)合梁結(jié)構(gòu)在拱橋中的應用
2006年通車的廣州丫髻沙大橋,橋面采用結(jié)合梁結(jié)構(gòu),有效降低橋梁自重。廣州新光大橋,三跨連續(xù)剛架鋼桁拱橋,主、邊跨相差懸殊,為使傳給拱腳三角剛架的豎向力平衡,主拱橋面采用結(jié)合梁,邊拱采用混凝土梁。北京市玉淵潭公園入口的蝴蝶拱人行橋也采用了結(jié)合梁結(jié)構(gòu)。
3 結(jié)合梁結(jié)構(gòu)在斜拉橋中的應用
1991年建成的上海南浦大橋,三跨主梁均為工字型鋼梁與鋼筋混凝土橋面板相結(jié)合的結(jié)合梁結(jié)構(gòu)。1993年建成的上海楊浦大橋,雙塔三跨斜拉橋,主跨602m,主梁采用雙側(cè)鋼箱梁與混凝土橋面板結(jié)合的結(jié)合梁結(jié)構(gòu)。兩橋均先架設鋼縱梁和鋼橫梁,形成施工拼裝單元,再將預制鋼筋混凝土橋面板鋪裝就位,澆筑接縫混凝土,通過上翼緣栓釘形成結(jié)合梁結(jié)構(gòu),節(jié)省支模工序,方便施工,保證質(zhì)量。
20世紀末修建的最大規(guī)模公鐵兩用橋,蕪湖長江大橋,跨徑180+312+180m,上層公路部分采用結(jié)合梁結(jié)構(gòu)橋面[5]。2011年通車的湖北省武漢市二七長江大橋,為三塔斜拉橋,雙主跨均616m,橋面采用結(jié)合梁結(jié)構(gòu)。
4 結(jié)合梁結(jié)構(gòu)在懸索橋中的應用
2003年建成的江蘇省蘇州市蘇州新區(qū)的索山橋,跨徑33+90+33m,橋面總寬37m,是當時國內(nèi)最大跨度的自錨式懸索橋。主梁除邊跨端錨段采用混凝土外,均采用結(jié)合梁結(jié)構(gòu)[6]。2006年建成的廣東省東莞市東江大橋,跨徑112+208+112m,是國內(nèi)第一座雙層公路橋,采用三片鋼桁的剛性懸索加勁,雙層橋面均采用結(jié)合梁結(jié)構(gòu),保證了橋面鋪裝質(zhì)量。
5 結(jié)合梁結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)問題
5.1 剪力鍵標準化
對于剪力鍵的承載力及影響因素,尚處于經(jīng)驗階段,針對特定工程實,通過實驗得出經(jīng)驗公式[7]。多采用推出試驗方法,但試件形式和尺寸無統(tǒng)一標準。設計人員并不是依靠受力或荷載要求去選用剪力鍵,而是先取用結(jié)合梁結(jié)構(gòu),再通過實驗得出其許用值,反過來再去修正設計,使設計過程繁瑣,給工程設計人員造成麻煩。
5.2 剛度合理匹配
橋梁結(jié)構(gòu)梁高多有變化,在梁高變化段,下部鋼結(jié)構(gòu)與上部混凝土結(jié)構(gòu)剛度需要調(diào)整,以使受力合理;在鋼結(jié)構(gòu)板厚度變化的區(qū)域如何調(diào)整兩部分剛度,減小剛度突變是需要著重關(guān)心的問題。
5.3 負彎矩區(qū)混凝土板的處理
為防止混凝土板受拉開裂,常用做法是施加預應力,目前有兩種方法:(1)在鋼箱內(nèi)施加預應力,使得全段混凝土板與鋼結(jié)構(gòu)均處于受壓狀態(tài);(2)在混凝土板中施加預應力,又分為先張法和后張法兩類。但所施加預應力的大小,多依托工程經(jīng)驗。
5.4 溫度影響
混凝土與鋼的線膨脹系數(shù)有差異,即使是均勻的溫度變化,仍會使結(jié)合梁橫截面上產(chǎn)生溫度應力,其影響有時會較大,甚至與荷載作用下的應力為同一量級[8]。更突出的是兩種材料的熱傳導性差異大,在日溫度變化較大地區(qū),溫度梯度對結(jié)合梁結(jié)構(gòu)造成的影響尚無公認合理的研究方法。
5.5 混凝土收縮徐變
收縮、徐變使得結(jié)合梁形成次應力,影響結(jié)合梁結(jié)構(gòu)的受力[9],多采用有限元法分析,文獻[9]采用了解析法,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,收縮、徐變已是難點問題,在結(jié)合梁結(jié)構(gòu)中更需慎重處理。
6 結(jié)語
結(jié)合梁結(jié)構(gòu)作為繼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預應力混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及磚石混凝土結(jié)構(gòu)之后的第五類結(jié)構(gòu),有高于鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,廣泛應用于土木結(jié)構(gòu)中。在我國,已在梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等各式橋梁結(jié)構(gòu)中得到應用,實現(xiàn)了可觀的技術(shù)經(jīng)濟效益。國內(nèi)對結(jié)合梁結(jié)構(gòu)的研究還不夠深入,停留在經(jīng)驗階段,諸如剪力鍵標準化、剛度合理匹配、負彎矩區(qū)混凝土板處理、溫度影響、混凝土收縮徐變等問題需工程技術(shù)人員進行深入研究,審慎處理。
【參考文獻】
[1]赴鴻鐵.鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)[M].北京:科學出版社,2011.
[2]李勇,陳宜言,聶建國,陳春寶.鋼-混凝土組合橋梁設計與應用[M].北京:科學出版社,2002.
[3]聶建國,余志武.鋼-混凝土組合梁在我國的應用及研究[J].土木工程學報,1999(3).
[4]黎順生.武漢軌道交通40m簡支鋼-混結(jié)合梁設計[J].鐵道建筑,2011(2).
[5]羅宇,王榮輝.鋼-混凝土結(jié)合梁的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀綜述[J].公路交通技術(shù),2004(4).
[6]郭憶,鄭本輝.蘇州索山大橋主橋設計[C]//中國公路學會橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會2004年全國橋梁學術(shù)會議論文集.2004.
[7]胡建華,侯文崎,葉梅新.PBL剪力鍵承載力影響因素和計算公式研究[J].鐵道科學與工程學報,2007,4(6).
關(guān)鍵詞:路橋施工技術(shù);橋梁建設
Abstract: based on their own work experience, this paper briefly expounds the concrete structure in the application of road &bridge construction analysis for your reference.
Keywords: road &bridge construction technology; Bridge construction
中圖分類號TU74:文獻標識碼:A 文章編號:
0 前言
隨著科技的進步和橋梁建設事業(yè)的發(fā)展,各種技術(shù)先進的橋梁工程紛紛涌現(xiàn)。鋼筋混凝土橋梁具有整體性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好、橋型設計較成熟等優(yōu)點,是目前橋梁建設技術(shù)的重要發(fā)展方向。
1 預應力混凝土連續(xù)在橋梁施工結(jié)構(gòu)技術(shù)的控制與應用
預應力混凝土連續(xù)梁橋以其施工簡便、造價經(jīng)濟、受力合理、行車舒適及懸臂澆筑施工技術(shù)和設備的不斷成熟,預應力混凝土連續(xù)梁的應用得到了空前的發(fā)展。目前,跨度在40m~l 50m范圍內(nèi)的橋梁中,預應力混凝土連續(xù)箱梁橋占據(jù)了主導地位。連續(xù)梁橋跨度越大,其施工的難度也越大,對犬跨度預應力混凝土連續(xù)粱橋進行施工控制,是確保施工質(zhì)量和安全的重要環(huán)節(jié),也是確保成橋狀態(tài)符合設計要求的重要措施。橋梁施工監(jiān)控的任務就是對橋梁施工過程實施監(jiān)控,確保在施工過程中橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形始終處于容許的安全范圍內(nèi),確保成橋線形與成橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力符合設計要求。橋梁的應力、變形、線形控制三者具右同等的重要性,必須全面控制才能使施工順利進行,才能達到設計狀態(tài)。
2 橋梁鋼筋混凝土裂縫問題分析
在橋梁建造和使用過程中,混凝土裂縫經(jīng)常出現(xiàn)?;炷恋牧芽p是由于混凝土內(nèi)部應力和外部荷載作用,以及溫度變化等因素作用下形成的。一般正常大氣條件下,荷載組合I作用下寬度小于0.2的裂縫,荷載組合Ⅱ,Ⅲ 作用下寬度小于0.25的裂縫以及處于嚴重暴露情況下,寬度小于O.1的裂縫都屬于正常的工作裂縫。超出以上范圍的裂縫屬于非正常裂縫,終究會影響結(jié)構(gòu)物的耐久性。并且有些裂縫在使用荷載或外界物理、化學因素的作用下,不斷擴展,不但會影響混凝土表面的美觀減小鋼筋的混凝土保護層厚度,而且易引發(fā)混凝土面層剝落,加速鋼筋的銹蝕,降低混凝土的抗凍性及耐久性,嚴重時甚至發(fā)生垮塌事故,所以必須加以控制。混凝土裂縫的成因復雜而繁多,有時甚至多種因素相互影響。但就一些具體裂縫而言,總有主導原因。為了便于分析、鑒別工程中發(fā)生的裂縫。根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因,常見裂縫可分為荷載引起的裂縫、地基基礎變形引起的裂縫、凍脹引起的裂縫、鋼筋銹蝕引起的裂縫、收縮引起的裂縫、溫度變化引起的裂縫、施工引起的裂縫等七大類。
2.1 鋼筋銹蝕引起的裂縫問題
由于混凝土質(zhì)量較差或保護層厚度不足,混凝土保護層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入,鋼筋周圍氯離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞,鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應,其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2倍~4倍,從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應力,導致保護層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。
2.2 凍脹引起的裂縫
當大氣溫度低于零度時,吸水飽和的混凝土出現(xiàn)冰凍,游離的水轉(zhuǎn)變成冰,體積膨脹9% ,因而混凝土產(chǎn)生膨脹應力;同時混凝土凝膠孔中的過冰水(結(jié)冰溫度在-78℃ 以下)在微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布,使混凝卜中膨脹力加大,混凝土強度降低,導致裂縫出現(xiàn)。
3 大跨度斜拉橋施工風險分析
大跨度斜拉橋以其優(yōu)美的造型和獨特的結(jié)構(gòu)性能,近年來得到了迅速的發(fā)展。隨著結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和跨徑的增大,各種不確定性顯著增加,大跨度斜拉橋工程建設正面臨著前所未有的高風險,必須予以足夠的重視,否則極易發(fā)生工程事故,危及結(jié)構(gòu)、財產(chǎn)和生命安全。下個面圍繞以下幾個方面展開研究:(1)橋梁施工風險分析理論框架研究。闡述了風險的基本概念與風險分析的基本原理,給出了風險的一般性定義,提出了風險分析方法的選用原則;在明確給出橋梁施工期結(jié)構(gòu)風險定義的基礎上,構(gòu)建了橋梁施工風險分析總體理論框架。(2)橋梁施工風險識別研究。闡述了橋梁施工風險識別的基本原理和基本過程,針對橋梁施工風險因素錯綜復雜的特點以及施工事故統(tǒng)計資料較為匱乏的實際情況,提出采用定性與定量相結(jié)合的層次分析法進行橋梁施工風險識別研究,該方法簡單而實用,是一種較為理想的風險識別方法。(3)橋梁施工風險概率估計研究。闡述了橋梁施工風險概率估計的基本原理;結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)函數(shù)呈隱式、高次非線性的特點,以及傳統(tǒng)可靠性分析法求解該問題的局限性。
4 鋼筋橋梁建設混凝土施工工藝
4.1 基礎處理及支撐結(jié)構(gòu)安裝
鋼筋桁架基礎采用C20混凝土預制塊,預制塊尺寸為150×150×100。預制塊底部基礎換填150道碴且分層壓實,處理范圍為250 CITI×250 cm;混凝土塊預制時預埋8根Ф20螺紋鋼筋(固定鋼管立柱)及4根Ф25螺紋u形鋼筋(便于吊裝),混凝土振搗密實。基礎處理完畢,根據(jù)設計方案采用單層雙排貝雷片進行桁架搭設與安裝。
4.2 模板工程
為保證現(xiàn)澆箱梁的外觀質(zhì)量光潔度、表面平整度和線形,本工程投入了根據(jù)橋梁圖紙制作的相應形式的模板,箱梁外側(cè)模采用整體定型鋼模,底模采用竹膠合模板,圓弧倒角、內(nèi)模、端頭考慮采用拼裝鋼模。
4.3 支架預壓
為保證施工安全、提高現(xiàn)澆梁質(zhì)量,箱梁支架搭設完畢、箱梁底模鋪好后,對支架進行預壓。預壓目的:(1)檢驗支架及基礎承載力是否滿足受力要求;(2)消除支架及地基的非彈性變形。預壓重量為設計荷載(箱梁自重、內(nèi)外模板重量及施工荷載之和)的130%,通過預壓過程中的觀測和結(jié)果分析,測設的各項指標與計算結(jié)果基本相符,滿足設計和規(guī)范要求。
4.4 鋼筋工程
鋼筋橋澆箱梁鋼筋均在加工場集中加工,用汽車運至現(xiàn)場后全部在模板內(nèi)綁扎,按照先底板、再腹板、最后頂板的順序進行。鋼筋綁扎過程中,同時固定相應部位的預應力波紋管定位鋼筋網(wǎng)片和波紋管,并安裝好各種預埋件。
4.5 混凝土工程
現(xiàn)澆箱梁混凝土設計為C50耐久混凝土,其主要技術(shù)標準應符合100年耐久性混凝土技術(shù)要求。為確?;炷潦┕べ|(zhì)量,混凝土在裝配有自動電子計量系統(tǒng)的拌合站集中拌制,混凝土輸送罐車水平運輸,輸送泵垂直運輸。
4.6 預應力與壓漿
預應力鋼束均采用兩端對稱張拉,其不平衡束最大不超過一束,張拉同束鋼絞線應由兩端對稱同步進行,以油標讀數(shù)為準,伸長量作為校核用。張拉順序:安裝錨具、千斤頂一拉到初應力(設計應力的10%)測量初始長度張拉至設計應力一持荷2量伸長量回油錨固量出實際伸長量并求出回縮值檢查是否有滑絲、斷絲情況發(fā)生。
預應力張拉完成后,采用真空輔助壓漿的工藝進行壓漿。
4.7 安全防護設施布置
安全防護設施主要是對現(xiàn)澆箱梁搭設的門洞在正常行車的情況下,保證門洞和支架安全,防止車輛對施工設施的沖撞破壞。防護設施包括限高限寬門框、雙簧振動帶、減速振動帶、標示牌、防撞水箱等。
5 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向
鋼筋混凝土橋梁是應用非常廣泛的一種橋梁結(jié)構(gòu)形式。但是大量混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性問題由于越來越突出,因而日益成為當前土木工程界的研究熱點。論文以大氣環(huán)境下鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性為主線,在國內(nèi)外有關(guān)研究的基礎上,從材料層次、構(gòu)件層次和結(jié)構(gòu)層次對其耐久性進行了進一步深入、系統(tǒng)地研究。建立了鋼筋混凝土橋梁上部結(jié)構(gòu)耐久性指標評估模型。通過確定耐久性指標權(quán)重,較好地解決了不同橋梁指標損傷程度不同而在評估時采用不同權(quán)重的問題,今后鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性研究工作提供了參考。
Abstract:
The cable-stayed bridge has been widely used because of many advantages for its large spanning capacity, more material savings, easy cantilever casting. In this paper, detailed calculation and analysis of the cable-stayed bridge during its cantilever construction are studied by creating plane-shell model and solid model through utilizing the finite element analysis software ANSYS. The analysis of the bridge construction stage after the end of the state, extract the construction after the typical several section of the node displacement value, formed the displacement curve, got the point displacement with the position of different change rule.
關(guān)鍵詞:斜拉橋施工;模擬;分析
中圖分類號:TU7文獻標識碼:A文章編號:
斜拉橋主要由索塔、主梁、斜拉索構(gòu)成,是一種橋面體系受壓,支撐體系受拉的橋梁。斜拉橋作為一種拉索體系,比梁式橋的跨越能力更大,是大跨度橋梁的最主要橋型,被廣泛應用在橋梁工程中[1]。
1 橋梁概況
某斜拉橋橋梁全長945m,由主橋和引橋兩部分組成。大橋主橋采用三塔四跨雙索面預應力混凝土部分斜拉橋,其跨徑布置為(72+120+120+72)m,主橋主塔處均采用塔梁固結(jié)、塔墩分離的結(jié)構(gòu)體系,墩頂設支座。大橋主橋主梁采用單箱四室截面,梁高由塔底橫梁端部開始38m 范圍內(nèi)按二次拋物線由5m變至3.4m,其余梁段為3.4m 等高段。主梁采用三向預應力結(jié)構(gòu),縱向預應力分為鋼絲和鋼絞線兩種體系;橫向預應力采用鋼絞線,布置在底板及橫梁內(nèi);豎向預應力采用JL32精軋螺紋鋼筋,布置在腹板及塔底橫梁內(nèi)[2]。如圖1-2所示:
圖1橋總體布置示意圖
圖2大橋斷面示意圖
2 板殼法模擬分析
板殼單元法即用Shell63單元模擬橋梁箱體,用Link8單元模擬預應力鋼筋。采用板殼法模擬,計算得出施工后橋梁狀態(tài)。Shell63既具有彎曲能力又具有膜力,可以承受平面內(nèi)荷載和法向荷載。本單元每個節(jié)點具有6個自由度:沿節(jié)點坐標系X、Y、Z 方向的平動和沿節(jié)點坐標系X、Y、Z 軸的轉(zhuǎn)動。應力剛化和大變形能力已經(jīng)考慮在內(nèi)。在大變形分析(有限轉(zhuǎn)動)中可以采用不變的切向剛度矩陣[3]。Link8單元是一種能應用于多種工程實際的桿單元。該單元能夠被應用于桁架,垂纜,桿件,彈簧等。在銷釘式結(jié)構(gòu)中元素不允許有彎曲。但塑性,潛變,膨脹,應力強化,大變形都是允許的[4-5]。
2.1建模:
(1)箱梁采用Shell63單元,定義實常數(shù)時需要定義三種厚度:箱梁頂板30,
箱梁底板72,箱梁腹板60。基本參數(shù):容重:2.6KN/m³;彈性模量 E=3.45E+04MPa;泊松比ì=0.25;
(2)預應力鋼筋采用Link8單元,基本參數(shù):容重:7.85KN/m³;彈性模量E=1.950E+05MPa;預應力形式以初應變方式施加[5]。
(1)
得到一根預應力鋼筋的初應變值為0.007。由于對稱性,只考慮1/4 結(jié)構(gòu)。為了方便計算,在不影響結(jié)構(gòu)的前提下,可以對鋼筋進行簡化,即根據(jù)相應位置把相近的幾根鋼筋等效合并成一條,考慮到之后計算要將預應力鋼筋與混凝土的耦合要求, 所以應力求使簡化后的鋼筋距離盡可能地遠一些[7-8]。最終簡化后,預應力鋼筋布置情況如下:頂板共合并為30 束;底板為14束,如圖3所示。
如圖3 縱向預應力鋼筋布置示意圖
(3)斜拉索采用Link8 單元。基本參數(shù):容重:7.85KN/m³;彈性模量E=1.950E+05MPa;泊松比ì=0.167;線膨脹系數(shù)為1.200E-05;實常數(shù):單根拉索面積取0.005143m2。
(4)橋塔采用Beam188 單元,基本參數(shù):容重:2.6KN/m³;彈性模量E=3.45E+04MPa;泊松比ì=0.25。
模型計算:
在不考慮混凝土收縮徐變,假設預應力鋼筋預應力全部有效的工況下計算。用板殼法研究成橋狀態(tài)模型如圖4所示。為減少計算量,同時因為模型對稱性,可直接對施工部分1/2模型進行計算,如圖5所示。1/2模型在其對稱面上施UX,UZ方向的對稱約束。在支座位置施加UY 方向的約束,將臨時墩約束簡化為UY 方向的約束。
如圖4 板殼法橋梁整體模型(已劃分單元)
如圖5 研究模型
3 計算結(jié)果
由于結(jié)點過多,故將結(jié)點排成一條線,形成“縱梁”,以“縱梁”的位移代表該處實體的實際位移情況(不考慮扭轉(zhuǎn),只考慮垂直位移量)以便提取數(shù)據(jù)。具體分割如圖6所示。
如圖6 數(shù)據(jù)提取說明示意圖
應力結(jié)果如果7所示:
如圖7 應力曲線示意圖
應力結(jié)果如圖7所示。由于板橋單元法在模擬過程中,不能夠很好的考慮到實際工程中的一些較細的因素,比如頂板斜腹板底板之間以及內(nèi)格梁間連接處的倒角,比如斜拉索的錨固點的處理等等。板殼單元法只能近似的處理這些問題,導致最終結(jié)果出現(xiàn)應力集中的現(xiàn)象,尤其是在結(jié)構(gòu)連接處以及拉索和梁體接觸點處。這就使得其計算應力的結(jié)果誤差較大,與實體單元法相比,不能準確反映構(gòu)件真實的受力情況。因此,這部分應力數(shù)值僅供參考。但其對應變的計算,完全可以采納。這也正是板殼單元法的局限性。將在后面實體單元法中求得更準確的應力值。
應變結(jié)果:
如圖8 位移曲線示意圖
應變結(jié)果如圖8所示。由圖中可以看出,施工結(jié)束時,縱梁1 向上位移最值為0.018m,發(fā)生在最大懸臂處;縱梁2 向上位移最值為0.026m,發(fā)生在最大懸臂處;縱梁3 向上位移最值為0.028m,也發(fā)生在最大懸臂處。
結(jié)論:
通過分析計算結(jié)果可以得到以下結(jié)論:
(1)按照標準設計,在此施工階段結(jié)束后,橋體上部結(jié)構(gòu)的最大位移值是0.028m,
出現(xiàn)在橋面結(jié)構(gòu)縱軸上離橋墩最遠處即最大懸臂處。0.028m 小于規(guī)范允許的最大值,故可以滿足設計施工條件。
(2)通過比較可以發(fā)現(xiàn),橋體部分靠近外側(cè)的部分位移值較小,隨著向縱橋向
對稱軸靠近,位移值逐漸增大。這是因為在張拉橫向預應力鋼筋之后,橋體混凝土收縮受壓,中間部分上移。在靠近外部的地方有斜拉索,張拉拉索應力使施工階段的梁體有向上的位移。
(3)位移值由橋墩處向最大懸臂處逐漸增加。這是因為在橋墩處無拉索作用。
這一位移規(guī)律也符合橋梁受力的基本情況,即施工過程中產(chǎn)生預撓度。
參考文獻:
[1] 林元培.斜拉橋.北京:人民交通出版社,1994.
[2] 張峰,徐建.箱梁頂板開洞引起應力集中的對比分析.公路交通技術(shù),2012,(1):53~58.
[3] 朱崇誠.大型海上平臺滑移裝船有限元分析:(碩士學位論文)天津:天津大學.2004.
[4] Ngo D,Scordelis AC.Finite element analysis of reinforced concrete members,Journal of ACI,1967,64(3):411~416.
[5] 翟曉力.長短樁復合地基數(shù)值模擬及設計計算:(碩士學位論文)山西:太原理工大學.2009.
[6]劉鴻文.材料力學.北京:高等教育出版社,2004.
關(guān)鍵詞:支架法;施工;連續(xù)梁
中圖分類號:TU7文獻標識碼: A
1工程概況
蘇州繞城公路工程位于蘇州市內(nèi),起止里程K0+000~K6+345,主線橋里程為K2+231~K4+332。本合同段橋梁工程包括1座跨線橋及2座小橋。主線橋基礎為鉆孔灌注樁基礎98根,柱式橋臺1個,薄臂橋墩43個。上部結(jié)構(gòu)為10聯(lián)現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁。小橋采用樁基礎,空心板梁。
2 施工方法
2.1 鉆孔樁基礎。本合同段橋梁基礎為鉆孔樁,其中樁徑準1.5m樁共342m,樁徑準1.6m樁共192m,樁徑準2.0m樁共2445m,樁基穿過地層有填土層、根植土層、砂層、微風化、全風化、強風化頁巖石、砂巖層、灰?guī)r層。采用沖擊鉆機成孔,導管法灌注水下混凝土。
2.2 承臺基坑。擬采用挖掘機開挖,對不能用挖掘機開挖的部分采用人工和風鎬清除;基坑開挖將采取適當措施,確?;滋烊坏鼗皇軘_動?;娱_挖形式一般采取放坡開挖,對有限制部分采用鋼板樁支護加強坑臂。
2.3 墩、臺身。墩身采用拼裝式大塊整體鋼模,人工配合汽車起重機吊裝。每節(jié)由兩塊模板對拼而成,每塊高度不小于2m,一根柱一次連續(xù)澆筑完成,橋臺根據(jù)構(gòu)造要求分次澆筑施工?;炷敛捎蒙唐讽?,混凝土輸送車輸送至工點,汽車吊或泵送入模,人工配合澆筑,插入式振動棒搗固,塑料薄膜包裹或覆蓋養(yǎng)生。
2.4 箱梁施工。連續(xù)箱梁采用落地支架逐孔現(xiàn)澆的方法進行施工,路線交叉處支架采用鋼管柱、貝雷架支架,其它位置采用滿堂門式支架結(jié)合工字鋼支撐。外模采用定制鋼模,內(nèi)模采用可變式框架鋼木結(jié)構(gòu)。
2.4.1 滿堂支架現(xiàn)澆施工工藝和方法。滿堂支架現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工采用扣件式腳手架搭設,因施工區(qū)域主要在既有公路上施工,交通疏解難度大。
2.4.2 腳手架搭設采用扣件式鋼管腳手架搭設,橫橋向鋼管立排間距步距具體見腳手架布置圖。
2.4.3 模板施工。模板安裝順序是從梁的一端開始先裝底模,根據(jù)墩中軸線控制位置;再安裝側(cè)模、翼緣板模板,箱梁內(nèi)模安裝在底板腹板鋼筋綁扎施工完畢后即可進行。內(nèi)模先安裝壓腳模和底腳模,再安裝側(cè)模,最后安裝內(nèi)頂模和頂腳模。側(cè)模和內(nèi)模均用鋼管支撐在側(cè)模肋,底腳模放在混凝土墊塊上,豎向支撐設可調(diào)支托,以調(diào)整高度。
2.4.4 架預壓及起拱荷載試驗。在支架、外模安裝完畢后進行,鋼筋砼等恒載以及施工人員和機具是主要的堆載重量,用沙袋進行加載預壓以確保安全,并消除支架非彈性變形。
① 測點布置。在加載前應先準確確定各測點位置,并用紅漆做記號。
② 壓載過程。在預壓前,應測量各點標高。按混凝土重量的分配情況,分級加載。砂袋堆放要對稱進行,應按先底板,后翼板的順序。
③ 數(shù)據(jù)處理。對于每次測量的數(shù)據(jù),測量人員都要用專用表格進行詳細記載,根據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)及時進行計算、分析、處理、修正,以得到系統(tǒng)的變形值。
④ 預拱度的設置。支架調(diào)整應根據(jù)設計資料中對連續(xù)梁縱向預拱度的設置及按預壓所得的支架系統(tǒng)彈性變形值來進行。
2.4.5 鋼筋施工。鋼筋應具有出廠質(zhì)量證明書和試驗報告單,并且都經(jīng)抽取試樣試驗合格。事先在鋼筋作業(yè)場加工好箱梁普通鋼筋。加工前應將表面油潰、漆皮、鱗銹等清除干凈,鋼筋的表面應潔凈。鋼筋應無局部彎折,平直,應調(diào)直成盤的鋼筋和彎曲的鋼筋。底板、腹板、鋼筋網(wǎng)片支內(nèi)模頂板鋼筋綁扎預埋件埋設,此為鋼筋綁扎順序。
2.4.6 箱梁砼施工。在砼攪拌站,當每盤砼攪拌完畢后應取樣檢測坍落度,并觀察拌和物的保水性和粘聚性。坍落度應比設計配合比要求的值大20毫米左右為宜。當砼運至澆注地點后出現(xiàn)離析和分層現(xiàn)象時,就應對混凝土進行二次攪拌。在進行整體澆注時應從跨度中央向兩側(cè)對稱澆注。澆注混凝土時,應就每箱的腹板、底板高度,以斜坡層沿結(jié)構(gòu)橫截面向前推進,斜坡層傾斜角20°~25°。從每箱的頂板內(nèi)模預留孔下料進行底板的澆注。派專人在施工時注意觀察底板混凝土的穩(wěn)定,防止腹板混凝土下墜引起翻漿,造成病害。嚴禁插入式振搗棒振搗過程中觸碰波紋管、模板。
2.4.7 預應力張拉、壓漿
① 對預應力筋進行張拉前,應對構(gòu)件進行檢驗。根據(jù)設計要求,砼強度達到90%以上,并不小于5天齡期的情況下方可施加預應力。
② 張拉千斤頂與壓力表應檢驗并配套使用。千斤頂使用超過6個月或200次及使用過程中出現(xiàn)不正?,F(xiàn)象或檢修后,應重新檢驗。
③ 鋼鉸線裝入錨具時,同一鋼鉸線應裝入兩端相對應的錨具孔內(nèi),夾片安裝后三片應用細絲固定使露出長度相同。
④ 鋼束張拉采取張拉力和伸長值雙控。張拉應力的控制應符合設計要求。計入錨圈口損失時,可比設計要求提高5%,并用張拉伸長值校核。實測與計算的伸長值相差不大于6%,否則應暫停張拉,待查明原因并采取相應措施予以調(diào)整后,方可繼續(xù)張拉。
⑤ 張拉程序:低松弛鋼筋:00.15σwn0.3σwn1.0σwn(持荷2分鐘錨固);錨固頂塞力為:0.55~0.6σwn。
1)后張預應力筋斷絲、滑絲允許數(shù)量為:每束鋼鉸線斷絲和滑絲允許一根,每個斷面斷絲之和不超過該斷面鋼絲總數(shù)的1%。
2)預應力筋在張拉控制應力達到穩(wěn)定后方可錨固。錨固階段張拉端預應力筋的內(nèi)液量應不大于6mm。
3)預應力筋錨固外露長度不宜小于30mm,錨具應用封端砼保護。切割預應力筋嚴禁用電弧切割,必須使用砂輪機切割。
4)預應力張拉施工的安全防護措施:
a、施工前應對所有施工人員進行施工安全知識培訓,確保人人掌握安全操作規(guī)程。
b、量測鋼鉸線伸長值時,應停止千斤頂操作。
c、在高壓油管接頭應加防護套,以防高壓噴油傷人。
d、千斤頂支架必須與梁端墊塊接觸良好,位置對稱順直,嚴禁多加墊塊,以防支架不穩(wěn)或受力不均勻造成傾倒傷人。
e、張拉時千斤頂兩端必須放鋼擋板,以防斷絲傷人。
f、兩端油泵操作應盡量保持一致。
g、操作人員應在千斤頂兩側(cè),頂后嚴禁站人。壓漿工作應在預應力鋼束張拉完后24小時內(nèi)完成。采用C50砼封錨張拉端,混凝土澆筑前清除表皮,在新老混凝土結(jié)合面上打毛,用水沖洗干凈并充分吸水后方可進行澆筑,并要求搗實。
2.4.8 模板、支架拆除拆。模要滿足局部強度要求,防止砼裂縫和邊棱破壞。由技術(shù)人員指揮各階段支架的拆除,必須在張拉完縱向鋼束及達到100%設計強度后進行。
3 如何保證施工質(zhì)量
3.1 施工中制定詳細的、切實可行的、具有可操作性的技術(shù)管理工作制度,選用了操作熟練、技術(shù)水平高的技術(shù)人員組成精干的測量、試驗、檢測隊伍,裝備先進的測量、試驗、檢測儀器,做到檢查按標準,工作有標準,同時用科學的手段保障工程質(zhì)量。
3.2 鋼筋有出廠質(zhì)量保證書或試驗報告單,并作機械性能試驗,嚴把材料關(guān),遵守“先試驗,后使用”的原則,對進場的鋼筋進行抽驗。
3.3 加強對鋼筋的存放管理,鋼筋的加工質(zhì)量在施工中應嚴格控制,保證鋼筋的綁扎和焊接質(zhì)量。
3.4 實行工序標準化作業(yè)進行混凝土工程施工,達到混凝土拌和、運輸、灌筑、養(yǎng)護機械化。采用集中拌制混凝土,為保證配比計量精確,應配備自動計量系統(tǒng)。
3.5 為保證混凝土搗固密實,無蜂窩麻面,搗固實行責任區(qū)分工制,人員固定。
4 結(jié)語
本工程按上述的施工方法嚴格施工,施工的連續(xù)梁既滿足了安全、質(zhì)量要求,也確保了工期,今后在施工中還要不斷總結(jié)技術(shù)經(jīng)驗,以便在類似的工程中取得更好的成績和社會及經(jīng)濟效益。
參考文獻:
[1]劉松濤.探析橋梁上部結(jié)構(gòu)支架法施工[J].城市建設理論研究,2013,(10).137-137
[2]代國峰.論述橋梁現(xiàn)澆梁支架法[J].活力,2011,(7):215-216.