midas高速铁路施工控制方案毕业设计

西 南 交 通 大 学 本科毕业设计

32+48+32m双线高速铁路

预应力混凝土连续梁施工控制方案设计

年 级： 学 号： 姓 名： 专 业： 指导老师：

xxxx年6月

xx级 xx75xx xx xx xx/xx

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院 系 xx 专 业 xxxx 年 级 xx级 姓 名 xx

题 目 32+48+32m双线高速铁路预应力混凝土连续梁施工控制方案设计

指导教师

评 语

指导教师 (签章)

评 阅 人

评 语

评 阅 人 (签章)

成 绩

答辩委员会主任 (签章)

年 月 日

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毕业设计任务书

班 级 xxxx 学生姓名 xx 学 号 xx75xx

发题日期：xxxx年3月1日 完成日期：xxxx 年6月15日 题 目 32+48+32m双线高速铁路预应力混凝土连续梁施工控制方案设计 1、本设计的目的、意义:本设计以双线铁路预应力混凝土连续梁结构为背景，让学生在老师的指导下系统地完成施工控制实施方案的制定。通过本设计可巩固学生对基本理论和专业知识的掌握，提高学生分析和解决问题的能力；同时可让学生对桥梁施工控制的认识更加清晰、全面；还可通过对有限元软件、绘图软件及办公

自动化软件的大量使用培养学生的计算机运用能力。

2、学生应完成的任务

一、设计说明书的编制：

1、概述

2、结构及截面尺寸拟定

3、施工监控内力及变形计算

4、施工监控方案制定

5、设计总结

二、工程图纸的绘制：

1、桥梁立面布置图

2、施工监控方案图

3、控制截面测试元件布置图 3、论文各部分内容及时间分配：（共 16 周）

第一部分 相关资料的收集 (2周) 第二部分 结构及截面尺寸拟定 (2周) 第三部分 施工监控内力及变形计算 (3周)

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第四部分 施工监控方案制定 (3周) 第五部分 图纸的绘制 (2周) 第六部分 设计说明书编制 (2周) 评阅及答辩 (2周)

备 注

指导教师： 审 批 人：

年 月 日 年 月 日

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摘 要

近几十年来，伴随着施工技术的进步，预应力混凝土连续梁桥表现出强大的生命力，发展迅猛。其主要优点表现在：能充分发挥高强材料的特性，具有可靠的强度、刚度和抗裂性能；技术成熟，投资较少；耐久性强，养护维修工作量少，在运营中产生的噪声小；材料可塑性强，便于建筑艺术处理，也容易满足桥梁曲线和坡度的要求。

在本设计中，运用了桥梁设计软件Midas，对桥梁结构（主要是上部结构）进行设计、模拟，并采用悬臂挂篮施工法对施工步骤加以模拟。同时对桥梁恒载、活载及徐变内力等进行分析计算，得出预应力钢束的预估值，进一步完善模型。最后，在各种荷载的组合下，对桥梁进行详细的有限元分析，并将分析结果与规范的要求进行对比，对主梁的应力、变形等进行验算，从而判断在设计荷载作用下该设计是否足够合理安全，以此得到完整的设计。

本设计针对高速铁路连续梁桥的施工过程，制定可行的施工控制方案，实现了桥梁施工控制的信息化管理，加快了整个施工控制的进程，保证了桥梁施工过程中结构的安全和成桥线形以及内力符合设计要求。

关键词：桥梁设计；预应力混凝土；变截面连续梁；施工控制

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Abstract

In recent decades, along with advances in construction technology, prestressed concrete continuous beams bridge have showed great vitality and developed rapidly. It has many advantages: first one is to bring the characteristics of high strength materials into full play, with reliable strength, stiffness and crack resistance; second, the technology require less investment since it is mature; third, for its high durability, there is less work in maintenance and repair, and noises is small during the operation; finally, the high plasticity of materials will not only do help to tistic treatment in architecture, but also satisfy the requirements of the bridge curves and slopes.

In the design, the bridge structure (mainly the upper stucture) was been designed and imitated with the help of Midas. A cantilever construction technology of hanging basket also is used to imitate procedure. Besides, the predicted value of the prestressing tendon is got through the analysis and calculation of dead load, live load as well as internal force. Thus the model is farther perfected. Finally, with the combination of various loads, the authors did a finite element analysis and compared the result with standard requirement, checked the stress and deformation of the main beam to determine the rationality and security under designed loading, then, present the complete design.

The design for this bridge construction process, make viable construction monitoring plan, realizing the informationize management of the monitoring, speeding up the speed of the process of construction controlling, ensured structurally safe in the construction process and line shape and internal force accord with the design requirements.

Key words ： Bridge design; Prestressed concrete; Non-uniform continuous beam; Construction Monitoring

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目 录

第一章 绪论 ............................................................ 1

1.1施工控制概述 ................................................. 1 1.2施工控制的定义 ............................................... 2 1.3施工控制的必要性 ............................................. 2 1.4施工控制的目标 ............................................... 2

第二章 结构设计 ........................................................ 4

2.1 工程概况及设计基本资料 ....................................... 4

2.1.1 概况 ................................................... 4 2.1.2 采用规范 ............................................... 4 2.1.3 适用范围 ............................................... 4 2.2 桥梁总体位置及结构主要尺寸的拟定 ............................. 4

2.2.1孔跨总体布置 ........................................... 4 2.2.2 梁高的拟定 ............................................. 4 2.2.3 横截面布置 ............................................. 5 2.2.4 施工方法 ............................................... 6 2.3 建模 ......................................................... 7

2.3.1 Midas软件简介 ......................................... 7 2.3.2 MIDAS建模原则 ......................................... 8 2.3.3 MIDAS建模步骤 ......................................... 8 2.3.4施工阶段模拟 ........................................... 9 2.3.5 静力荷载模拟 .......................................... 10 2.4 桥梁配筋计算 ................................................ 11

2.4.1预应力筋束的布置原则 .................................. 11 2.4.2 预应力筋的估配计算原理 ................................ 13 2.4.3 预应力筋的实际布置 .................................... 14 2.5 PSC验算结果 ................................................. 15

第3章 施工控制理论与施工监控计算 ..................................... 17

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3.1 施工控制原理 ................................................ 17 3.2 施工监控系统建立的原则 ...................................... 18 3.3施工阶段内力、应力及变形计算 ................................ 19

3.3.1 控制截面内力计算 ...................................... 19 3.3.2控制截面应力计算 ...................................... 20 3.3.3控制截面变形计算 ...................................... 23 3.4 成桥运营状态恒载应力及变形计算 .............................. 24

3.4.1 成桥运营状态恒载应力计算 .............................. 24 3.4.2成桥运营状态恒载变形计算 .............................. 25 3.5成桥运营状态活载内力及变形计算 .............................. 25

3.5.1移动荷载作用下内力计算 ................................ 25 3.5.2移动荷载作用下变形计算 ................................ 26 3.6 成桥运营状态荷载组合内力及变形计算 .......................... 26

3.6.1 成桥运营状态荷载组合下内力计算 ........................ 26 3.6.2 成桥运营状态荷载组合下变形计算 ........................ 26 3.7成桥运营状态荷载组合应力计算 ................................ 27 3.8 本章小结 .................................................... 27

第4章 施工控制方案制定 ............................................... 29

4.1 控制截面应力监测 ............................................ 29 4.2 主梁温度观测 ................................................ 31 4.3 主梁标高观测 ................................................ 31 4.4 其它方面的观测 .............................................. 34

4.4.1主梁平面位置及桥面横坡观测 ............................ 34 4.4.2 混凝土收缩徐变参数测定 ................................ 34 4.4.3 混凝土弹性模量测试 .................................... 34 4.4.4 施工临时荷载的测定 .................................... 34 4.4.5 施工挂篮性能测定 ...................................... 34 4.5施工控制工作具体进程 ........................................ 34 4.6 组织与管理 .................................................. 39

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4.7 其他需要说明的问题 .......................................... 40 4.8 施工监控主要仪器设备 ........................................ 41

结论 .................................................................. 42 致谢 .................................................................. 43 参考文献 .............................................................. 44 附录 .................................................................. 45

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第一章 绪论

1.1施工控制概述

大桥的建成要经历一个较长而复杂的施工过程，不论其规模大小、技术难度以及构造复杂程度如何，其施工过程都具有系统性，所以桥梁施工本身就是一个系统工程，而其施工的过程也就是该系统的运行过程，施工过程中结构的安全和成桥状态就是系统运行所要达到的目标——桥梁施工控制目标。要达到施工安全和结构线形与受力状态的要求，必须对施工全过程进行控制，也就是要对桥梁施工系统的运行轨迹进行控制，确保控制目标的实现。

连续梁施工过程复杂，影响其施工控制目标顺利实现的因素很多，包括了在设计时诸如材料的弹性模量、断面特性、构件自重、临时施工荷载、收缩徐变参数、施工工期等参数的选择不可能与实际结构所对应的参数完全一致。另外预应力作用实际效果、实际环境的影响（包括季节平均温差和日照温差，空气湿度的影响）、测量误差、施工误差、结构模型简化和计算的误差等也会引起设计与实际施工状态的不一致。由于影响施工控制的因素很多，特别是随着桥梁跨径的不断增大，施工中所受到的不确定性影响因素也越多，要使桥梁施工安全、顺利地向前推进，并保证成桥状态符合设计要求，就必须将其作为一个系统工程予以严格控制。因此，必须对施工过程中重要的设计参数、状态参数进行实时监测，并根据实际情况进行调整，使施工过程处于控制之中，结构最大限度地接近理想状态。

本桥属多次超静定结构，所采用的施工方法和安装程序与成桥后的主梁线形和结构恒载内力有着密切的联系。在施工阶段随着桥梁结构和荷载状态的不断变化，结构内力和变形随之不断发生变化。因此需对桥梁的每一施工阶段进行详尽的分析和实测验证，并采用一定的方法对结构变形、应力加以控制，以确保设计的施工过程或适当调整后的施工过程得以准确实现。

施工监控一方面可保证各施工阶段的安全，以及施工过程中结构线型、变位和各部位应力状态满足设计要求；另一方面结合测试分析和模拟计算，对施工过程结构状态的变化进行有效的预测和控制，优化施工工序，提高施工工艺水平，缩短施工工期、降低成本，从而确保大桥顺利投入运营及成桥后结构的线形及内力分布满足设计和规范要求。

施工监控不仅可以为桥梁设计、施工提供第一手资料和科学数据，同时也为改进

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同类桥梁的设计理论和施工工艺积累经验，其成果可作为桥梁运营前初始状态的永久技术档案，是今后桥梁健康状态评估的重要依据。

该项目施工监控、监测工作的目标是：

1．施工过程中和竣工后结构内力状况满足设计要求； 2．成桥的线型逼近设计状态；

3．精度控制和误差调整的措施不对施工工期产生实质性的不利影响。

1.2施工控制的定义

桥梁施工控制就是对桥梁施工过程中结构的受力、变形及稳定性进行监控，使施工中的结构状态处于最优状态，保证施工过程安全和成桥状态(包括内力和线形状态)符合设计、规范要求。

桥梁施工控制的任务就是通过对桥梁施工过程实施控制，确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内，确保成桥状态(包括成桥线形与成桥结构内力)符合设计要求。

1.3施工控制的必要性

桥梁结构理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的施工方法。如何通过施工浇筑过程的控制以及主梁高程调整来获得预先设计的应力状态和几何线型，是大跨桥梁施工中非常关键的问题。

尽管在设计时已经考虑了施工中可能出现的情况，但是由于施工中出现的诸多因素事先难以精确估计，而且在实际施工过程中由于施工误差，会使实际结构与原设计不符。所以在施工中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整是十分重要的。已建成的桥梁中就出现过施工控制不好，造成桥梁内力分配不合理、主梁线形不和顺的情况，影响了桥梁的正常使用。通过施工控制,施工工艺参数更具合理性,各节段立模标高的确定更加精确,保证了桥梁线形和结构内力符合设计要求，施工控制可以掌握实际结构的真实应力状态,为桥梁的运营和养护提供基本资料。桥梁施工控制就是桥梁建设的安全系统，为确保桥梁施工安全，对施工过程进行监测控制是必不可少的。

1.4施工控制的目标

桥梁施工控制的目标就是确保施工中结构的安全和确保结构形成后的外形和内力状态符合设计要求。

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桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量的关键，衡量一座桥梁的施工质量标准就是成桥状态的线型以及受力情况是否满足规范要求。在施工过程中，每一阶段结构的变形目标值和内力是可以预计的，各个施工阶段的变形和实际应力是可以监测到的，这样就可以较全面地跟踪施工进程和掌握发展情况。当施工中监测的实际值与计算的设计值比较接近时，可以按照工期正常施工；当施工中监测的实际值与计算的设计值相差过大时，应立即停止施工，检查分析原因，采取必要的措施保证重新测值在要求范围内。

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第二章 结构设计

2.1 工程概况及设计基本资料

2.1.1 概况

本设计从提高结构使用寿命出发，从结构参数的选取、原材料的选择及施工工艺等方面考虑了结构耐久性的要求。结构类型为无碴轨道（32+48+32）m预应力混凝土双线连续梁，挂篮悬臂浇筑施工。

2.1.2 采用规范

（一）《京沪高速铁路设计暂行规定》（铁建设[2004]157号）。 （二）《铁路桥涵设计规范》（TB10002.1 TB10002.5-2005）。 （三）《铁路工程抗震设计规范》（报批稿）。

（四）《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]157号）。

2.1.3 适用范围

（一）线路情况：双线正线，直、曲线，最小曲线半径1600m，线间距4.6～5.0m。 （二）环境：一般大气条件下无防护措施的地面结构，环境类别为碳化锈蚀环境T1、T2级。

2.2 桥梁总体位置及结构主要尺寸的拟定

2.2.1孔跨总体布置

连续梁由若干梁跨（通常为3～8跨）组成一联，每联两端留出伸缩缝并设置伸缩装置，整座桥梁可由一联或多联组成。每联跨数的增加对结构受力和行车有利，但会增加桥梁设计和施工的难度，也对伸缩装置提出了更高的要求。本设计采用3跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构，全长为113.5m。根据桥下通航净空要求，主跨跨径定为48m。总体布置详见图2-1。

图2-1 桥梁立面布置图 (单位：m)

2.2.2 梁高的拟定

对梁高按某一规律变化的连续梁，习惯上称其为变截面连续梁。当桥跨增大时，

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在荷载作用下，连续梁桥的中间支点截面处将承受较大的负弯矩。从绝对值来看，支点负弯矩远大于跨中正弯矩。这样，采用变截面梁（支点处梁高增大，跨中处梁高减小，其间按曲线或拆线过渡）更能适应结构的内力分布规律。另一方面，大跨连续梁常采用悬臂法施工，而变截面梁成桥时的恒载受力状态又与其悬臂施工时的内力状态基本吻合。因此，大跨度预应力混凝土连续梁桥多采用变截面布置。

变截面梁的梁高变化规律可以是斜（直）线、圆弧线或二次抛物线。因二次抛物线的变化规律与连续梁的弯矩变化规律基本相近，故常用。在边跨端部的梁段，常采用直线布置。除梁高变化外，对箱形截面，还可将其底板、腹板和顶板做成变厚度，以适应梁内各截面的不同受力要求。

铁路桥梁宜取较大的比值，支点截面可取1/16～1/12,支点截面与跨中截面高度之比在1.5～2.0。

综上因素，本设计中支点处梁高4.05m，跨中8.4m直线段及边跨12.95m直线段梁高为3.05m，梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端0.75m

2.2.3 横截面布置

预应力混凝土连续梁桥可选用的横截面形式较多，一般应依据桥梁的跨度、宽度、梁高、支承体系、施工方法等确定。

箱形截面（box section）具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁桥的主要截面形式。箱形截面习惯上用箱数和室数来进行划分。一个“单箱”指的是由顶板、底板和两侧腹板组成的闭合框架；若在单箱中增设一腹板，就把单箱分割成两个“单室”。常见的箱形截面形式有单箱单室、单箱双室和单箱多室。除此之外，还有双箱单室、双箱双室、多箱单室、多箱多室等形式。每一类截面形式都大致有其梁高和桥宽的适当取值范围。一般而言，箱数和室数越多，就可适应越宽的桥面。本设计为双线铁路桥，桥面宽为13.4m，适用单箱单室的箱形截面。

（1）底板厚度

箱形截面的顶板和底板是结构提供抗弯能力的主要部位。当采用悬臂施工方法时，梁底板（特别是靠近桥墩处）将承受很大的压应力。为适应受压要求，底板设计成变厚度。根部厚，通常取墩顶梁高的1/12～1/10；跨中薄，其尺寸受跨中布置的预应力钢筋和普通钢筋的控制，一般在0.2～0.3m。

（2）顶板厚度

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箱梁顶板由于受车辆荷载的直接作用，其厚度的取值要考虑两个因素：一是要满足桥面板横向抗弯的要求，二是要满足纵向力筋布置的要求。一般，当两腹板间距增大时，顶板厚度也要相应增大，一般不小于跨径的1/30。

（3）腹板厚度

箱梁腹板主要承受结构的弯曲剪应力以及扭转剪应力引起的主拉应力。对大跨度连续梁，腹板厚度一般在跨中较薄，在支点处较宽（以承受梁部支点处圈套的剪力）。除满足抗剪要求外，腹板的最小厚度还应考虑钢束管道布置（包括锚固尺寸）以及混凝土浇筑的要求。

（4）梗腋，锯齿块

在箱梁腹板与顶、底板结合处需要设置梗腋（或称承托，倒角）。梗腋布置的方式不一，视具体情况确定。梗腋的作用在于：提高截面的抗扭和抗弯刚度，减小扭转剪应力和畸变应力；使力线缓和过渡，减少次应力；提供一定空间来布置预应力钢筋；减少顶、底板的横向宽度以便适当减薄顶、底板厚度。

为方便纵向预应力张拉锚固，还需要在顶、底板设置用于将预应力钢筋引出梁体的混凝土锯齿块。锯齿块的设置依预应力钢筋的布置而定。

（5）横隔板

考虑到箱形截面的抗弯和搞扭刚度较大，除在各支点处设置横隔板外，没必要设置中间横隔板。目前的趋势是少设或不设中间横隔板，以减少其施工的麻烦。

为便于箱内施工和检查工作，需要在横隔板上开孔。因此，多数情况下横隔板不是一块实心板，而是与箱梁四壁连为一体的横向框架。横隔板的厚度一般按工程经验取值。

2.2.4 施工方法

本设计采用悬臂浇筑法，指梁部施工从桥中间墩处开始，按对称方式逐步接长，悬出梁段直至合龙的施工方法。采用挂篮等设备，在桥位处就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉力筋，前移挂篮，继续下一梁段的施工。采用悬臂施工法时需对梁体进行分段，每节段的长短与挂篮或吊机的承载能力有关，一般为2～5m。

（1）悬臂施工的程序

采用悬臂方法施工预应力混凝土连续梁桥的基本程序有两步：一是形成T构（指墩梁临时固结组成的结构立面形状）；二是各T构及边跨端部梁段之间的合龙。不过，

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由于跨数的不同，以及各T构及边跨端部梁段之间的合龙次序不同，悬臂施工的程序也不尽不同。

（2）采用挂篮的悬臂浇筑法

悬臂浇筑法可采用挂篮、桁式吊等设备进行，常用者为挂篮（formwork traveler）.简单地讲，挂篮就是一个可移动的钢支架，它为悬臂浇筑提供了架设模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土、张拉预应力筋等作业的一个工作平台。挂篮通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统、张拉平台等几部分组成。承重梁是挂篮的主要构件，可采用型钢、实腹钢梁、桁架梁等形式。它承受施工设备和新浇梁段混凝土的重力并将其传递到已完成的结构上去。挂篮的形式较多，构造各异。对挂篮的一般要求是：构造简单、使用方便、安全可靠、稳定性好、承载力大、拆移方便等。挂篮自身所用的材料重量与其所能承受的荷载重量之比，是衡量挂篮设计优劣的主要技术指标。该比值越低，挂篮的使用效率越高，而施工荷载相对越小，其值一般不大于0.5。

2.3 建模

2.3.1 Midas软件简介

MIDAS/Civil不仅是通用的结构分析三维软件，而且还可以分析像预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的结构形式，并且可以正确模拟施工方法做施工阶段分析、水化热分析，静力弹塑性分析、支座沉降分析、大位移分析，是强有力的土木工程分析与优化设计系统。

MIDAS可以根据建立的模型，按用户要求算出并累加所有各施工阶段和运营阶段恒、活载内力、位移、反力及预应力等内容；并给出对应的内力图、应力图、位移图、包络图等；对预应力混凝土结构，还给出按规范的截面验算结果；系统自动计算体系转换及次内力。

软件能考虑的恒载有：自重、中-活载、公路活载、混凝土收缩、徐变、温度变化、支座位移、预加应力、二期恒载、施工临时荷载及其它外加荷载等；能输出如下结果：结构简图、各阶段恒载内力图、位移图、内力包络图、预应力损失、预应力筋用量示意图、箱形截面扭曲弯矩图及各图的相应资料，各阶段内力、预应力、活载内力、位移及截面验算结果。

系统分为前处理、运行结构分析、后处理、PSC截面验算与RC设计。其中前处理主要是划分单元、定义截面和材料、建立模型、约束边界、输入荷载；运行分析模

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块能得出相应的内力、应力、位移、反力；后处理即查看结果，可自动进行荷载组合；PSC设计可对各指定截面进行验算、并作出判断；RC设计主要是针对普通筋的设计。

Midas建模操作步骤简单，其运行分析结果准确，在桥梁设计中，越来越受到设计者的青睐。

2.3.2 MIDAS建模原则

在使用MIDAS/Civil分析结构前，必须对桥梁结构进行离散化，建立结构计算图式。结构离散化是结构分析重要的一环，必须遵循一下原则：

（1）保证体系的几何不变性。这一点在较复杂的施工体系转换中尤其应注意。同时也应避免与结构受力不符的多余约束；

（2）计算模型应尽量符合结构的构造特点和受力特点，对于零号块的处理、支座的处理、横隔板的模拟等应慎重考虑；

（3）在合理模拟保证精度的前提下，尽量减少节点数目，以缩小计算规模。 因此，一般在一下位置应划分节点：① 构件的转折点和截面变化点；② 施工分界点、边界处及支座处；③ 需验算或求位移的截面处；④ 当出现位移不连续的情况时，例如相邻两位置以铰接形式相连（转角不连续)，可在铰接处设计两个节点，利用主从约束考虑该连接方式。

2.3.3 MIDAS建模步骤

（1）定义材料和截面

按照材料要求与所拟截面尺寸，在Midas中直接定义。 （2）建立结构模型

将设计桥梁划分节点、建立单元后，将已经定义好的材料和截面相应地赋给单元。

（3）输入PSC截面钢筋

在PSC设计模块中定义截面钢筋规格及裂缝宽度系数等各项系数。 （4）输入荷载：恒荷载，钢束特性和形状，钢束预应力荷载 按所设计的预应力刚束输入刚束形状，并添加各种荷载。 （5）定义施工阶段

根据各种条件选择施工方法，定义好施工步骤。 （6）输入移动荷载数据

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定义车道，定义车辆，移动荷载工况。 （7）运行结构分析 （8）查看分析结果

（9）PSC设计:PSC设计参数确定，运行设计，查看设计结果

2.3.4施工阶段模拟

本设计采用悬臂法施工，悬臂浇注箱梁的节段划分主要受如下主要因素的控制： （1）墩顶梁段（0#块）

①长度一般为5 m～10 m，但以具体情况如施工技巧、施工能力而定，此设计中取6 m.

②施工托架：在混凝土浇筑以前，搭好托架并应对托架进行试压。 （2）由0#块段两侧对称分段悬臂浇筑部分

①根据情况将0#块两侧的梁进行分块，以便挂篮施工，长度一般为2.5 m～5 m，也有个别跨度大的桥梁的分段为2.5 m、3.5 m、4.5 m。此设计考虑到混凝土湿重的影响，划块的长度不超过4 m。

②一般一个梁段的施工周期为6～10 d。

③根据计算经验，梁段的多少直接影响结构配束计算，在不影响工期的前提下，适当增加梁段数，十分有利于纵向预应力钢束配置，以避免因梁段不足采用大吨位预应力钢束引起张拉端局部应力过大。同时也使全桥截面受力状态均衡，边缘应力储备适当。

（3）边孔在支架上浇筑部分

长度一般为2～3个悬臂浇筑分段长，架设满堂支架施工。 （4）合拢段

①长度一般为2 m～3 m，看到2 m用得最多。

②分边合拢和中合拢，此设计中，边合拢与中合拢长度均为2 m。 （5）施工顺序

先进行支架架设，依次施工0#块，双向“T”形对称悬臂施工，然后边合拢，最后中合拢。在桥面铺装工作也要对称进行。

施工阶段的模拟描述见表2-1

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表2-1 施工阶段及荷载施加顺序 施工 阶段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 施 工 内 容 简 介 边跨01、中跨01’ 边跨02、中跨02’ 边跨03、中跨03’ 边跨04、中跨04’ 边跨05、中跨05’ 边跨06、中跨06’ 拆除挂蓝、合龙边跨 中跨合龙 二期恒载施工 荷 载 施 工 顺 序 自 重 有 有 有 有 有 有 有 有 有 混凝土湿重 1#块混凝土 2#块混凝土 3#块混凝土 4#块混凝土 5#块混凝土 6#块混凝土 边合龙段砼 中合龙段砼 无 挂 篮 有 有 有 有 有 有 无 无 无 纵向预应力钢束 腹板束F1、F2，顶板束T1 腹板束F3，顶板束T2 腹板束F4，顶板束T3 腹板束F5，顶板束T4 腹板束F6，顶板束T5 腹板束F7，顶板束T6 底板束B1～B4、顶板束T7 底板束D1～D6、顶板束T8 无 2.3.5 静力荷载模拟

模型中模拟了恒载中的构件及附属设备自重、预加力、混凝土收缩徐变、基础变位，活载中的竖向静力活载、列车竖向动力，附加力中的风荷载、制动力以及温度变化的作用。同时也模拟了施工阶段中的挂篮和湿重荷载。各荷载的具体模拟形式及其所属荷载工况类型 ，见表2-2

表2-2 各荷载的模拟方式 荷载名称 挂蓝 湿重 预应力 二期横载 整体升温 整体降温 正温梯 负温梯 风荷载 制动力 荷载工况类型 施工阶段荷载 (CS) 施工阶段荷载 (CS) 施工阶段荷载 (CS) 施工阶段荷载 (CS) 温度荷载 (T) 温度荷载 (T) 温度梯度 (TPG) 温度梯度 (TPG) 风荷载 (W) 汽车制动力 (BRK) 模拟形式 节点荷载 节点荷载 预应力荷载 梁单元均布荷载 系统温度 系统温度 梁截面温度 梁截面温度 梁单元集中荷载 梁单元均布荷载 （1）恒载 结构自重：钢筋混凝土的容重取26.0kN/m3； 附属设备自重(二期恒载)：荷载集度184kN/m；

预应力：根据施工顺序施加。纵向张拉控制应力0.68～0.70fpk，横向张拉控制应力0.70fpk，竖向张拉控制应力0.75fpk。损失系数按设计说明取值。

砼收缩和徐变：执行《京沪高速铁路设计暂行规定》第6.4.3条之6，根据混凝土材料的时间依存性质由程序自动计算。相对湿度60％，砼收缩开始时间3天。

基础变位：按主墩、边墩不均匀沉降10mm计算，取最不利组合。

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（2）活载

ZK活载：纵向计算采用ZK标准活载，横向计算采用ZK特种，弯矩动力系数1.xx2，剪力动力系数1.0060。

人行道荷载：荷载集度5.0kPa，不与ZK活载同时作用，用于箱梁横框的检算。 （3）附加力

温度力：体系均匀升温25℃、降温-25℃，顶底板温差5℃。横向温度变化按寒潮及日照模式分别考虑。

（4）施工荷载

挂篮及附属设备重750kN，偏心距e＝2.0m； 混凝土湿重根据各梁段的体积计算； 架梁车及运梁车荷载根据设计图纸采用。

2.4 桥梁配筋计算

2.4.1预应力筋束的布置原则

预应力混凝土梁截面的配筋，是根据正常使用与承载能力两种极限状态的组合结果， 依据截面的受力类型，分别按照相应的钢筋估算公式计算，其计算结果为上、下缘配筋的最小配筋数，设计者可以根据经验作适当的调整。

设计过程一般包括两次组合。第一次组合是为了估算刚束，此时刚束还未确定，也无法考虑预加力的作用。由于预加力对徐变有很大的影响，故估算刚束时一般不考虑收缩徐变的影响。此时用的几何特性都是毛截面几何特性，所以第一次组合的内力不是桥梁的实际受力状态，仅供估束参考。根据估束结果确定刚束数量和几何形状后，考虑预加力和收缩徐变的影响重新计算的内力是当前配束下的受力。如各项验算均通过，那么可作为最终结果。如个别截面不满足，但两次组合结果相差不大，可适当调整刚束后重新计算；如两次组合结果相差较大，则应将第二次组合内力作为估束依据重新估束，再重复进行验算，直到各项验算全部通过且两次组合结果相差不大为止。

在箱形截面内，纵向预应力筋可以布置在顶板截面内承受负弯矩（亦称顶板束）；也可以布置在底板内承受正弯矩（亦称底板束）；在分段施工和分段配筋中，有顶板束在顶板内平弯后通过腹板下弯锚固的，以承受腹板的主拉应力。在边跨现浇断可以布置底板束起弯进入腹板锚固在梁端上，以承受梁端腹板截面的主拉应力。纵向预应

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力筋要根据弯矩包络图进行，按曲线配筋，预应力束的线形大部分由直线和曲线（圆曲线或抛物线）。

由于MIDAS软件可以将除钢束次内力外的其它次内力在配筋前算出，因此计算出的预估值与实际值较为接近，若计算出来有所偏差，只需调整刚束数量，布置形式直到满足要求即可。连续梁预应力筋束的配置除满足《桥规》构造要求外，还应考虑以下原则：

（1）纵向预应力筋为结构的主要受力钢筋，为了设计和施工方便，进行对称布束，锚头布置尽量靠近压应力区。

（2）应选择适当的预应力束筋的形式和锚具型式，对不同跨径的桥梁结构，要选用预加力大小适当的预应力筋，以达到合理的布置型式。避免造成因预应力束筋与锚具型式选择不当，而使结构构造尺寸加大。当预应力筋选择过大，每束的预加力不大，造成大跨结构中布束过多，而构造尺寸限制布置不下时，则要求增大截面。反之，在跨径不大的结构中，如选择预加力很大的单根束筋，也可能使结构受力过于集中而不利。

（3）预应力束筋的布置要考虑施工的方便，也不能像普通钢筋混凝土结构中任意切断钢筋那样去切断预应力束筋，而导致在结构中布置过多的锚具。由于每根束筋对应的是一巨大的集中力，这样锚固区受力比较复杂，因而必须在构造上加以保证，为此常导致结构构造复杂，而使施工不便。

（4）预应力束布置，既要符合结构受力的要求，又要注意在超静定结构体系中避免引起过大的结构次内力。

（5）预应力束筋的配置，应考虑材料经济指标的先进性，这往往与桥梁体系、构造尺寸、施工方法的选择都有密切的关系。

（6）预应力束筋的布置应避免使用多次反向曲率的连续束，因为这会引起很大的摩阻损失，降低预应力束筋的效益。

（7）预应力束筋的布置，不但要考虑结构在使用阶段的弹性受力状态的需要，而且也要考虑到结构在破坏阶段时的需要。

（8）预应力筋数量较多时，易分层布置，一般来说，先锚固下层力筋，后锚固上层力筋。

（9）预应力筋应应对称于构件截面的几何竖轴线。

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除满足以上要求外，还应满足《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）构造要求。

2.4.2 预应力筋的估配计算原理

预应力钢束的设计是通过先估算再反复调整确定的，之所以称为钢束“估算”，是因为计算中使用的组合结果并不是桥梁的真实受力。确定钢束需要知道各截面的计算内力，而布置好钢束前又不可能求得桥梁的真实受力状态，故只能称为“估算”。此时与真实受力状态的差异由以下四个方面引起：① 未考虑预加力的作用；② 未考虑预加力对徐变、收缩的影响；③ 未考虑（钢束）孔道的影响；④ 钢束预应力损失值只能根据经验事先拟定。

根据截面受力情况，其配筋不外乎有三种形式：截面上、下翼缘均布置预应力筋以抵抗正负弯矩；仅在截面下翼缘布置预应力筋以抵抗截面的正弯矩或仅在上翼缘配置预应力筋以抵抗负弯矩。

预应力筋估配计算方法如下：

（1）由预加力引起的截面上、下翼缘混凝土应力，分别为?hy上，?hy下：

?hy上W上=Ny上(eh上?kh下)?Ny下(eh下?kh下) (2-1) ?hy下W下=?Ny上(eh上?kh上)?Ny下(eh下?kh上) (2-2)

式中: W上、W下——截面上、下翼缘抗弯模量； kh上、kh下——截面上、下翼缘核心半径；

?ky上、?ky下——预加力引起的截面上、下翼缘混凝土应力； Ny上、Ny下——截面上、下翼缘预加合力； eh上、eh下——截面上、下翼缘预加合力偏心距。

（2）在最大弯矩Mmax作用下，截面上、下翼缘混凝土应力满足：

?hy上?Mmax?R 或 ?hy上W上?RW上?Mma x (2-3) W上?hy下?Mmax?0 或 ?hy下W下?Mmax (2-4) W下式中: Mmax——荷载最不利组合时计算截面所受正弯矩； R——混凝土容许压应力，其余符号意义同前； （3）在最小弯矩作用下，截面上、下翼缘混凝土应力满足

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?hy上?Mmin (2-5) ?0 或 ?hy上W上??MminW上?hy下?Mmin (2-6) ?R 或 ?hy下W下?RW下?MminW下式中， Mmin——荷载最不利组合时的计算截面所受负弯矩，其余符号意义同前； （4）上、下翼缘最大配筋 下翼缘最大配筋为 :

(RW上?Mmax)(eh上?kh上)?(RW下?Mmin)(eh上?kh下)Ny下?(eh上?eh下)(kh上?kh下)上翼缘最大配筋：

(2-7)

Ny上?(RW上?Mmax)(eh下?kh上)?(RW下?Mmin)(eh下?kh下) (2-8)

(eh上?eh下)(kh上?kh下)式中，符号意义同前； （5）上、下翼缘最小配筋 下翼缘最小配筋为:

Ny下?Mmax(eh上?kh下)?Mmin(eh上?kh上) (2-9)

(eh上?eh下)(kh上?kh下)上翼缘最小配筋为

Ny上?Mmax(eh下?kh下)?Mmin(eh下?kh上) (2-10)

(eh上?eh下)(kh上?kh下)式中，符号意义同前。

（6）预应力筋估算时有效预应力的取值

对于铁路桥，在使用阶段配筋估算时，预应力钢筋有效预应力可取

?y1?(0.50~0.f5p5)在施工阶段配筋估算时，预应力钢筋有效预应力可取k；

'?y1?(1.05~1.15)?y1。

2.4.3 预应力筋的实际布置

预应力混凝土梁桥预应力钢筋的分类，大致有以下几种：按力筋布置的走向，可分为纵向力筋，横向力筋和竖向力筋。大跨度梁桥通常按三向预应力设计。沿桥跨方向布置的纵向力筋也称为主筋，其数量和布筋位置要根据结构的受力状态来确定。力筋按其位置，可分为顶板筋，底板筋和腹板筋等；按其特性分为正弯矩筋，负弯矩筋

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和抗剪筋等。预应力筋的布置应对称于构件截面的几何竖轴线，否则在确定构件的内力时尚须考虑预加力对截面竖轴线的偏心影响。

纵向预应力筋的作用在于提供预压应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而使梁体的拉应力不大，甚至处于受压状态。本桥是全预应力混凝土连续梁桥，在施工阶段和使用阶段不能出现拉应力，需配置纵向钢束来抵抗截面的正负弯矩。

本桥是悬臂施工法，为了满足施工阶段不出现拉应力的要求，故纵向力筋应采用分段配筋。在悬臂施工施工阶段，梁体结构主要承受负弯矩，为了能支撑梁体自重和施工荷载，需在每节段浇注完成后，在顶板处对梁体施加预应力以抵抗截面负弯矩；在合拢段浇注完成后，梁体会进行体系转换，此时梁体会同时承受正负弯矩，需在底板处张拉预应力筋来抵抗截面正弯矩。为了满足施工阶段和运营阶段的要求，应根据拟定的钢绞线类型，进行预应力筋的调束，使得梁体受力满足要求。

图2-2 预应力钢束形状

2.5 PSC验算结果

通过MIDAS软件的PSC设计，得出各项验算结果。均满足满足《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005以及《京沪高速暂行规定》的要求。

以正截面抗弯验算为例：

正截面抗弯按《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005 第6.2.3条计算，安全系数按规范中的表6.1.5取值(下同)。程序验算结果见表2-4

表2-4正截面抗弯验算结果 位置 截面号 2 2 3 3 最大/最小 最大 最小 最大 最小 组合名称 组合1 组合2 组合1 组合2 验算 OK OK OK OK KM （kN?m） -125.40 -497.43 4675.06 1278.16 Mn （kN?m） 56359.26 56359.26 98388.20 98388.20 边支点 xx大学本科毕业设计 第16页

43080.76 最大 组合1 OK 8 8373.86 最小 组合2 OK 8 1/4边跨 44947.78 最大 组合1 OK 9 7690.34 最小 组合2 OK 9 44631.68 最大 组合1 OK 13 -10494.53 最小 组合2 OK 13 1/2边跨 39660.72 最大 组合1 OK 14 -18451.32 最小 组合2 OK 14 -40.83 最大 组合1 OK 18 -64347.95 最小 组合2 OK 18 2/3边跨 -14732.21 最大 组合1 OK 19 -79604.89 最小 组合2 OK 19 -71xx8.58 最大 组合1 OK 23 -153804.40 最小 组合2 OK 23 中支点 -58099.77 最大 组合1 OK 24 -133668.44 最小 组合2 OK 24 28278.96 最大 组合1 OK 30 -21978.99 最小 组合2 OK 30 1/4中跨 40268.05 最大 组合1 OK 31 -1xxxx.01 最小 组合2 OK 31 76087.61 最大 组合1 OK 37 24245.97 最小 组合2 OK 37 1/2中跨 76062.98 最大 组合1 OK 38 24890.32 最小 组合2 OK 38 注： 组合1——支座沉降+恒载+移动荷载+整体升温； 组合2——支座沉降+恒载+移动荷载+整体降温；

M——设计弯矩，k——正截面抗弯强度安全系数，Mn——容许值。

146116.91 146116.91 146118.81 146118.81 -726506.58 -3868xx.11 -159149.26 -67191.71 -289741.26 -289741.26 188942.84 188942.84 396448.71 396448.71 396410.87 396410.87 -292639.35 -98719.01 -858643.xx -440571.76 194359.71 194359.71 194602.27 194602.27 其它PSC验算结果见附录1

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第3章 施工控制理论与施工监控计算

3.1 施工控制原理

桥梁施工控制就是对桥梁施工过程中结构的受力、变形及稳定性进行监控，使施工中的结构状态处于最优状态，保证施工过程安全和成桥状态(包括内力和线形状态)符合设计、规范要求。

桥梁施工控制的任务就是通过对桥梁施工过程实施控制，确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内，确保成桥状态(包括成桥线形与成桥结构内力)符合设计要求。

包括下列几何(变形)控制、应力控制、桥梁结构稳定性和桥梁施工过程中安全控制几个方面。

（1）几何(变形)控制

不论采用什么施工方法，桥梁结构在施工过程中总要产生变形(挠曲)，并且结构的变形将受到诸多因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置(立面标高，平面位置)状态偏离预期状态，使桥梁难以顺利合拢，或成桥线形形状与设计要求不符，所以必须对桥梁实施控制，使其结构在施工中的实际位置状态与预期状态之间的误差在容许范围和成桥线形状态符合设计要求。

与桥梁工程质量的优劣需用其质量检验评定标准来检验一样．施工控制的结果也需有一定的标准，即误差容许位来评判。桥梁施工控制中的几何控制总目标就是达到设计的几何状态要求，最终结果的误差容许值与桥梁的规模、跨径大小、技术难度等有关，目前还没有统一，规定，需根据具体桥梁的施工控制需要具体确定。同时，为保证几何控制总目标的实现，每道工序的几何控制误差允许范围也需事先研究、确定出来。

（2）应力控制

桥梁结构在施工过程中以及在成桥状态的受力情况是否与设计相符合是施工控制要明确的重要问题。通常通过结构应力的监测来了解实际应力状态，若发实际应力状态与理论(计算)应力状态的差别超限就要进行原因查找和调控，使之在允许范围内变化。结构应力控制的好坏不像变形控制那样易于发现，若应力控制不力将会给结构造成危害，严重者将发生结构破坏，所以，它比变形控制显得更加重要。必须对结构

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应力实施严格监控。 （3）桥梁结构稳定性

桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，它与桥梁的强度有着同等的甚至更重要的意义，世界上曾经有道不少桥梁在施工过程中由于失稳而导致全桥破坏的例子，最典型的为加拿大的魁北克(Quebec)桥。该桥在南侧锚碇桁架快要架完时，由于悬臂端下弦杆的腹板屈曲而发生突然崩塌坠落。我国四川州河大桥也因悬臂体系的主梁在吊装主跨中段时承受过大的轴力而失稳破坏。因此，桥梁施工过程中不仅要严格控制变形和应力，而且要严格地控制施工各阶段结构构件的局部和整体稳定。

目前．桥梁的稳定性已引起人们的重视，但主要注重于桥梁造成后的稳定计算。对施工过程中可能出现的失稳现象还没有可靠的监测手段，尤其是随着桥梁跨径的增长，受动荷载或突发情况的影响，还没有快速反应系统，所以，很难保证桥梁施工安全。为此，应建立一套完整的稳定监控系统。目前主要通过稳定分析计算(稳定安全系数)，并结合结构应力、变形情况来综合评定、控制其稳定性。

桥梁的稳定安全系数是衡量结构安全的重要指标，但现行规范中尚未详细列出不同材料的不同结构在不同工况下的最小稳定系数。对此，有待今后完善。

施工中，除桥梁结构本身的稳定性必须得到控制外，施工过程中所用的支架、挂篮、缆索吊装系统等施工设施的各项稳定系数也应满足要求。 （4）桥梁施工过程中安全控制

桥梁施工过程中安全控制是桥梁施工控制的重要内容，只有保证了施工过程中的安全，才谈得上其他控制与桥梁的建成。其实，桥梁施工安全控制是上述变形控制、应力控制、稳定控制的综合体现，上述各项得到了控制，安全也就得到了控制(由于桥梁施工质量问题引起的安全问题除外)。由于结构形式不同，直接影响施工安全的因素也不一样，在施工控制中需根据实际情况，确定其安全控制重点。

3.2 施工监控系统建立的原则

桥梁施工监控系统的建立，必须依据实际采用的施工方法及详细的施工计划来进行，监测系统的规划与布置应服从于实际的桥型、跨度等，并密切结合结构施工的先后次序建立。本桥上部结构梁段均采用挂篮悬臂浇筑法施工，大桥结构复杂，经历复杂的体系转换，技术含量高，施工难度大，且施工中不能影响下面道路的正常运营，

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因此必须在施工过程中建立全面的跟踪监测监控系统，对主桥进行全过程的施工监控，确保大桥安全施工，成桥结果满足设计单位对桥梁结构内力与线形的要求。针对本项目桥型及施工方法等特点，总的施工监控原则是确保施工过程结构安全及结构的稳定性；确保各施工阶段桥梁结构的线形、应力变化接近设计理想状态；保证合龙精度使成桥后结构的线形及内力分布满足设计和现行相关规范要求。

3.3施工阶段内力、应力及变形计算

对于预应力混凝土连续箱梁桥，箱梁在悬。臂浇筑施工中各个截面的应力分布有很大的差别，在不同的工况下箱梁同一截面上、下表面的应力状况也不断变化。在悬臂浇筑过程中处于悬臂静定状态，悬臂根部截面受力最为不利；浇筑结束后结构体系转换完成后，结构转变为超静定结构状态，四分点截面、跨中截面以及墩顶截面均为受力最不利的截面。因此，最终确定箱梁应力控制截面：边跨跨中截面、边跨四分点截面、0号块根部截面、中跨四分点截面、中跨跨中截面。应力纵向布置如下图所示：

图3-1 半桥控制截面图

3.3.1 控制截面内力计算

通过计算分析，得到控制截面在各个施工阶段的内力如下表：

表3-1 控制截面内力表 (单位：KN?m)

施工 阶段 CS0 CS1 CS2 CS3 CS4 CS5 CS6 边合拢 中合拢 二期施工 A截面 0 0 0 0 8823 16473 26xx5 2438 11953 12593 B截面 0 0 -1499 -4148 3xx4 6836 20297 8868 23436 7944 内力值My（kN2m) C截面 D截面 181 178 479 466 -1811 -1831 -7480 -7503 -936 -953 1494 1493 26511 46268 48284 25862 65713 67374 34013 35913 E截面 F截面 0 0 0 0 0 0 -2222 0 6262 0 11370 0 34678 0 22282 0 13483 -32001 7869 -19734 xx大学本科毕业设计 第20页

图 3-2 控制截面内力图 (单位：KN?m)

3.3.2控制截面应力计算

通过计算分析，得到控制截面在各个施工阶段的应力如下表：

表 3-2 控制截面应力表（单位：MPa）

施工 阶段 上缘应力 A截面 下缘应力 上缘应力 B截面 下缘应力 上缘应力 C截面 下缘应力 上缘应力 D截面 下缘应力 上缘应力 E截面 下缘应力 上缘应力 F截面 下缘应力 CS0 -0.30 -0.27 -0.30 -0.27 CS1 -0.84 -0.78 -0.84 -0.78 CS2 -0.50 -0.76 -1.26 -1.51 -1.26 -1.51 CS3 -0.97 -1.68 -1.50 -2.51 -1.50 -2.52 -0.46 -0.89 CS4 -2.18 -0.29 -2.91 -2.41 -3.09 -3.25 -3.09 -3.25 -2.59 -1.40 CS5 -4.30 -0.77 -4.59 -3.47 -4.41 -4.26 -4.41 -4.25 -4.45 -2.30 CS6 -6.89 -1.36 -7.10 -3.78 -6.86 -3.43 -7.90 -1.87 -7.88 -1.39 边合中合拢 拢 -8.63 -9.31 -7.79 -6.56 -7.68 -8.58 -6.23 -4.75 -7.97 -8.87 -1.68 -0.29 -6.79 -8.96 -3.45 -0.16 -6.97 -8.36 -2.80 -5.75 -1.87 -8.47 二期 -8.83 -5.95 -7.22 -5.91 -6.95 -2.54 -7.05 -2.39 -7.54 -5.95 -2.54 -6.56 xx大学本科毕业设计 第21页

图3-3 A截面应力图 (单位：MPa)

图3-4 B截面应力图 (单位：MPa)

图3-5 C截面应力图 (单位：MPa)

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图3-6 D截面应力图 (单位：MPa)

图3-7 E截面应力图 (单位：MPa)

图3-8 F截面应力图 (单位：MPa)

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全桥共选择了11个控制截面，由于设计在理想情况下，跨中左侧与右侧的设计应力值是对称的，因此本设计给出了6个截面的应力变化图。

3.3.3控制截面变形计算

以各个施工阶段悬臂端部截面作为控制截面，计算其挠度大小，具体数据见CAD图JT-7-1。

施工阶段节段的具体划分，见下图：

图3-9 施工阶段节段图

根据以上截面的划分，通过计算得出其在各个施工阶段的竖向挠度，如下表：

表3-3施工阶段挠度表一（单位：mm）

施工 阶段 0 1、1' 2、2' 3、3' 4、4' 5、5' 6、6' 7、8(边跨合拢完成时) 7'（中跨合拢完成时） 二期恒载完成时 收缩徐变完成时 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 1 2 3 4.6 2.58 2.21 4 -4.03 3.46 6.19 6.18 5 -2.41 2.73 -0.93 4.39 6.47 6.43 6 -1.36 2.05 -0.08 3.35 0.75 4.27 5.73 5.69 7 -0.60 0.22 -0.92 1.16 -0.23 1.84 0.19 2.31 3.23 3.26 9.4 6.03 5.59 8 -0.21 0.2 -0.26 0.17 -0.47 0.61 -0.15 0.93 0.04 1.13 9 -0.05 0.1 -0.04 0.13 -0.xx 0.1 -0.17 0.25 -0.06 0.36 0.01 0.43 10 0 0 -0.02 0.02 -0.02 0.02 -0.03 0.01 -0.06 0.04 -0.03 0.xx -0.02 0.08 1.62 0.62 0.13 1.69 0.66 0.14 6.69 4.01 1.85 3.7 1.81 0.62 张拉前 -0.55 2.42 张拉后 -0.33 1.4 11.44 12.74 12.31 9.xx 8.62 9.72 9.14 8.93 8.34 -0.29 1.22 3.49 1.78 0.67 -0.35 1.42 2.48 8.85 9.16 8.17 5.34 3.23 1.55 0.53

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表3-4施工阶段挠度表二（单位：mm）

施工 阶段 0 1、1' 2、2' 3、3' 4、4' 5、5' 6、6' 7、8(边跨合拢完成时) 7'（中跨合拢完成时） 二期恒载完成时 收缩徐变完成时 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 张拉前 张拉后 -0.25 0.03 0.98 2.61 5.12 5.81 4.96 8.75 -0.39 -0.31 0.33 1.56 3.63 3.84 2.69 6.47 11 12 13 0 0 -0.02 0.02 -0.02 0.02 -0.03 0.01 -0.06 0.04 -0.03 0.xx -0.02 0.08 0.13 0.14 14 -0.05 0.1 -0.04 0.13 -0.xx 0.1 -0.17 0.25 -0.06 0.36 0.01 0.43 0.62 0.66 15 -0.21 0.2 -0.26 0.17 -0.47 0.61 -0.15 0.93 0.04 1.13 1.62 1.69 16 -0.60 0.22 -0.92 1.16 -0.23 1.84 0.19 2.31 3.23 3.26 17 -1.36 2.05 -0.08 3.35 0.75 4.27 5.73 5.69 18 -2.41 2.73 -0.93 4.39 6.47 6.43 19 -4.03 3.46 6.19 6.18 20 -1.63 -2.91 -3.96 -4.40 -3.81 -4.73 -6.42 -2.66 -0.16 0.28 1.39 3.10 5.51 5.87 4.73 8.51 3.4 成桥运营状态恒载应力及变形计算

3.4.1 成桥运营状态恒载应力计算

控制截面 A截面 B截面 C截面 D截面 E截面 F截面

表3-5 控制截面应力表

上缘应力 下缘应力

(Mpa) （Mpa）

-9.26 -7.02 -7.78 -7.24 -7.52 -3.79 -7.15 -3.63 -7.99 -7.14 -6.96 -6.96

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图3-9 控制截面应力图 (单位：MPa)

3.4.2成桥运营状态恒载变形计算

图3-10 控制截面变形图 (单位：MPa)

3.5成桥运营状态活载内力及变形计算

3.5.1移动荷载作用下内力计算

图3-11 控制截面内力图 (单位：KN?m)

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3.5.2移动荷载作用下变形计算

图3-12控制截面变形图 (单位：mm)

3.6 成桥运营状态荷载组合内力及变形计算

3.6.1 成桥运营状态荷载组合下内力计算

图3-13 控制截面内力图 (单位：KN?m)

3.6.2 成桥运营状态荷载组合下变形计算

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图3-14 控制截面变形图 (单位：mm)

3.7成桥运营状态荷载组合应力计算

表3-6控制截面应力图 (单位：MPa)

控制截面 A截面 B截面 C截面 D截面 E截面 F截面 上缘应力 -11.40 -9.16 -8.36 -8.00 -9.68 -5.82 下缘应力 -8.68 -9.27 -5.98 -5.62 -8.16 -7.94 图3-15 控制截面应力图 (单位：MPa)

3.8 本章小结

本章主要是全面地认识、分析桥梁的施工控制：施工控制的发展背景，影响施工控制的因素，在预应力混凝土连续梁桥施工控制中的注意要点和施工阶段的分析。重

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要的是本章得出了控制截面随着施工阶段变化的内力、应力、变形数据。施工控制主要侧重于桥梁施工阶段的监控，通过一定的监测数据来分析桥梁施工的可靠性，从而保证整桥的顺利合拢和施工的安全。对于大跨度的桥梁，施工控制就更是很重要的环节，它在实际的实践中有重要的作用，所以在科技发展的同时，施工控制的技术原理以及设备也在发生变革，能更准确更迅速地对施工阶段进行分析。

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第4章 施工控制方案制定

4.1 控制截面应力监测

应力监测内容主要包括两个方面：桥墩结构的应力监控监测和上部箱梁的应力监控监测，本项目主要进行上部箱梁应力监测。应力的实时监测目的为了及时掌握结构的受力状态及保证施工安全，及时判定其应力是否超限，确保结构安全。

（1）测试仪器主要性能指标

根据以往的经验和多种应力测试设备的性能比较，拟选择金坛市金源土木工程仪器厂生产的的EJ－65型埋入式智能弦式数码应变计实施对应力的监测。通过测定钢弦计的弦振频率，由f-ε标定曲线即可计算混凝土的应变，从而换算得到应力值。主要指标如下：

a) 量程：±1500με b) 灵敏度：1με（0.1Hz） c) 测量标距：157mm

d) 使用环境温度：－10℃——＋70℃ e) 温度测量范围：－20℃——＋110℃ f) 温度测量：灵敏度0.5℃ 精度：±1℃

（2）主梁应力监测

本桥应力监测分主幅和次幅进行，先施工幅为主幅，后施工段为次幅。主幅在箱梁的根部截面、L/4截面、L/2截面布置应力测点，其中箱梁的根部截面布置16个应力测点，除腹板竖向中间2个测点与水平成45°方向布置外（测主应力），其余14个测点均为顺桥向布置；L/4截面布置8个应力测点；L/2截面布置8个应力测点，L/4截面与L/2截面均为顺桥向布置。次幅在箱梁的根部截面布置16个应力测点，除腹板竖向中间2个测点与水平成45°方向布置外（测主应力），其余14个测点均为顺桥向布置。应力观测选用钢弦应力计和配套的频率接收仪，该钢弦应力计温度误差小、性能稳定、抗干扰能力强，适合于长期观测。

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图4-1 主梁应力测试断面图

图4-2悬臂根部断面应力测点布置图

图4-3 L/4断面及L/2断面应力测点布置图

（4）应力监控监测阶段

应力测试分阶段进行，应力监控监测阶段从第1块悬臂箱梁节段开始，逐段监测，一直到成桥阶段，每个阶段测量均应给出大桥此时的工作状况报告，以保证大桥的安全施工。 （5）裂缝观测

除结构应力监控外，裂缝观测也是质量保证的主要内容。对预应力箱梁，要从设计和施工上保证施工到成桥各阶段都不出现工作裂缝，包括混凝土的干缩裂缝。观测计划在每一段箱梁节段浇注混凝土和张拉预应力后进行，以及施工过程中定期

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各断面的观测。

4.2 主梁温度观测

温度是影响主梁挠度的主要因素之一。温度变化包括季节温度变化和日照温度变化两个部分，由于温度变化的复杂性，在挠度理想状态计算时不可能考虑温度的影响，温度的影响只能通过实时观测加以修正。在季节温度变化和日照温度变化两种因素中，日照温度变化最为复杂，尤其是日照作用会引起主梁顶、底板的温度差，使主梁发生挠曲，同时，也会引起墩身两侧的温度差，使墩身偏移。季节温差对主梁挠度的影响比较简单，由于其变化的均匀性，既不会使主梁发生挠曲，也不会使墩发生偏转。而是通过墩身的伸缩对主梁的挠度产生影响。

日照温差测试一般采用测点埋设，用铂电阻温度传感器，再用温度测试显示仪，进行适当的观测，摸清箱梁日照温变的情况。

在主梁悬臂根部、L/4截面预埋温度传感器，来监测主梁的日照温度分布，具体测点布置见图3：

a)主梁根部断面温度测点布置图 b)主梁L/4断面及L/2断面温度测点布置图

图4-4 温度测点布置图

在每节段挂模和合拢之前，对主梁温度控制截面实施测量，温度测试同样在温度相对稳定的时刻（日出之前）进行。

4.3 主梁标高观测

线型（即挠度）是施工控制的主要对象。也是测试频次最高和观察工作量较大的一项测试项目。根据以往的经验，在每个施工梁段端部布置三个对称的高程观测点，这样既可以测量箱梁的挠度，又可以观测箱梁是否发生扭转。主梁在每一节段的施工过程中，都需要观测箱梁顶面、底面的挠度，为控制分析提供实测数据。

在梁段立模、混凝土浇筑、预应力张拉前后，需要观测主梁挠度变化和相应的应力变化，以便与分析预测值作比较，并为结构状态修正提供依据。

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